Il nettunio ( Np ) è un elemento sintetico che di conseguenza non ha standard di massa atomica . Come tutti gli elementi sintetici, non ha isotopi stabili . Il primo isotopo sintetizzato nel 1940 è stato il nettunio 239 ( 239 Np) bombardando 238 U con neutroni per produrre 239 U, che poi subisce il decadimento β per formare 239 Np.
Sono stati caratterizzati 20 radioisotopi del nettunio, il più stabile è il nettunio 237 ( 237 Np) con un'emivita di 2,14 milioni di anni, seguito dal nettunio 236 ( 236 Np) con un'emivita di 154.000 anni e dal nettunio 235 ( 235 Np) con un'emivita di 396,1 giorni. Tutti gli altri isotopi hanno un'emivita inferiore a 4,5 giorni e la maggior parte inferiore a 50 minuti. Il nettunio ha anche quattro isomeri nucleari , il più stabile è 236 m Np (t ½ 22,5 ore).
Gli isotopi del nettunio hanno una massa atomica compresa tra 225,0339 u ( 225 Np) e 244,068 u ( 244 Np).
La principale modalità di decadimento per gli isotopi più leggeri di 237 Np, l'isotopo più stabile, è la cattura di elettroni (anche con una buona parte di emissione α ), e per gli elementi più pesanti l' emissione β . I principali prodotti di decadimento per gli isotopi leggeri sono gli isotopi dell'uranio e del protoattinio , quelli degli isotopi più pesanti sono gli isotopi del plutonio .
Il nettunio 235 ( 235 Np) ha anello 142 neutroni e 93 protoni . Ha un'emivita di 396,1 giorni e una massa molare di 235,044 063 g / mol . Questo isotopo decade:
Il nettunio 236 ( 236 Np) ha un nucleo di 143 neutroni e 93 protoni . Ha un'emivita di 154.000 anni e una massa molare di 236,046 57 g / mol .
Può disintegrarsi:
È un materiale fissile , con una massa critica di 6,79 kg.
Può essere prodotto dall'americio 240 dalla radioattività α.
Il nettunio-237 ( 237 Np) ha anello 143 neutroni e 93 protoni . Ha un'emivita di 2.144 milioni di anni.
237 Np decade secondo la serie del nettunio in tallio , a differenza della maggior parte degli attinidi che si decompongono in isotopi di piombo .
Recentemente è stato dimostrato che 237 Np possono sostenere una reazione a catena con neutroni veloci , come in un'arma nucleare . Tuttavia, ha una bassa probabilità di fissione quando bombardato da neutroni termici , il che lo rende impensabile utilizzarlo come combustibile in un reattore nucleare .
237 Np è l'unico isotopo neptunium prodotta in quantità significative da nel ciclo del combustibile nucleare , entrambi e successivamente da cattura di neutroni in uranio 235 (che subisce fissioni maggior parte del tempo, ma non tutto il tempo.) E uranio 236 , o per reazione (n, 2n) in cui un neutrone veloce può occasionalmente entrare in contatto con un neutrone rilasciato dall'uranio 238 o da uno degli isotopi del plutonio . A lungo termine, 237 Np si formano anche dal combustibile nucleare esaurito, come prodotto di decadimento dell'americio 241 .
Si ritiene che 237 Np sia uno degli isotopi più mobili nel deposito di scorie nucleari di Yucca Mountain .
Il nettunio è presente in forma di tracce in natura, risultante dalla cattura dei neutroni da parte degli atomi di uranio in un reattore nucleare naturale .
I 237 Np erano inizialmente dovuti principalmente alla ricaduta dei test nucleari atmosferici (mediante la cattura dei neutroni da parte dell'uranio). L'attività di ricaduta al suolo di 237 Np prodotta in questa occasione è stata valutata a 4 × 10 13 Bq per l'emisfero settentrionale, con un'attività di 0,2 Bq m −2 stimata in Europa per il 1954-1983, ma l'IRSN sottolinea che i vecchi dati sono “incerti a causa di metodi di misurazione inefficienti” mentre ora sappiamo come misurarli a 0,1 mBq kg −1 .
Da allora, la fonte principale (rilasci di 237 Np) è diventata il ritrattamento dei rifiuti nucleari (combustibile irradiato), con, ad esempio, per il 1999, i rilasci di 237 Np stimati in 2 × 10 8 Bq negli effluenti liquidi scaricati in il Canale dallo stabilimento di ' La Hague e 3 × 10 10 Bq nel 1997 per lo stabilimento gemello di Sellafield .
Gli isotopi del nettunio sono tutti emettitori radioattivi e alfa (sebbene alcuni emettano anche β).
Ad esempio, una quantità significativa di Np 239 è stata rilasciata dal disastro di Fukushima nel 2011, soprattutto nel suolo e nelle piante (più di 1000 Bq / kg di suolo), dal primo mese successivo all'incidente e fino a decine di chilometri dal centrale elettrica.
Gli impatti ambientali effettivi o potenziali degli isotopi Np, così come la loro cinetica ambientale e metabolica, non sono ben compresi.
IRSN ha pubblicato un foglio didattico su 237 Np (quello con la più lunga emivita ; 2,14 × 10 6 anni per una specifica attività di 2,61 × 10 7 Bq g -1 ) e l' ambiente .
"Relativamente mobile nell'ambiente terrestre" , migra moderatamente nei suoli (meglio in un ambiente acido), ma più del plutonio , americio o curio, che può quindi battere in un pennacchio di inquinamento sotterraneo . Secondo l'IRSN, il suo "tempo di permanenza (emivita) nell'orizzonte superficiale del terreno erboso coltivato è di circa 4-8 anni" e il suo "assorbimento delle radici aumenta con la diminuzione del pH" . Sembra che ci siano pochi dati (alcuni studi su ratti di laboratorio) sui trasferimenti da pianta ad animale e sulla loro cinetica negli organismi. L'IRSN segnala un "aumento dell'assorbimento gastrointestinale del nettunio nelle femmine che allattano" e un trasferimento al manzo che è "100 volte maggiore rispetto ad altri transuranici " . In assenza di dati, si presume che il suo comportamento nell'ambiente possa essere paragonato a quello del plutonio (sebbene sia stato dimostrato che migra più velocemente nei suoli e che "nell'ambiente marino ( Mare d'Irlanda ), l'adsorbimento su materia sospesa è meno importante che per altri transuranici; inferiore da due a tre ordini di grandezza rispetto al plutonio) secondo Coughtrey & Jackson, 1984 citato dall'IRSN che cita analisi di alghe effettuate a valle del sito nucleare di Hanford (fiume Columbia) suggerendo che le alghe potrebbero bioaccumularlo. Secondo l'IRSN, in mare, la biodisponibilità del nettunio sarebbe comunque inferiore a quella degli altri transuranici (ad esempio "di un ordine di grandezza inferiore a quella del plutonio" .
Simbolo dell'isotopo |
Z ( p ) | N ( n ) | massa isotopica | Metà vita | Modalità di decadimento |
Isotopo (i) -figlio | Spin nucleare |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Energia di eccitazione | |||||||
225 Np | 93 | 132 | 225.03391 (8) | 3 # ms [> 2 µs] | α | 221 Pa | 9 / 2- # |
226 Np | 93 | 133 | 226.03515 (10) # | 35 (10) ms | α | 222 Pa | |
227 Np | 93 | 134 | 227.03496 (8) | 510 (60) ms | α (99,95%) | 223 Pa | 5 / 2- # |
β + (0,05%) | 227 U | ||||||
228 Np | 93 | 135 | 228.03618 (21) # | 61,4 (14) s | β + (59%) | 228 U | |
α (41%) | 224 Pa | ||||||
β + , FS (0,012%) | (vario) | ||||||
229 Np | 93 | 136 | 229.03626 (9) | 4,0 (2) min | α (51%) | 225 Pa | 5/2 + # |
β + (49%) | 229 U | ||||||
230 Np | 93 | 137 | 230.03783 (6) | 4,6 (3) min | β + (97%) | 230 U | |
α (3%) | 226 Pa | ||||||
231 Np | 93 | 138 | 231.03825 (5) | 48,8 (2) min | β + (98%) | 231 U | (5/2) (+ #) |
α (2%) | 227 Pa | ||||||
232 Np | 93 | 139 | 232.04011 (11) # | 14,7 (3) min | β + (99,99%) | 232 U | (4+) |
α (0,003%) | 228 Pa | ||||||
233 Np | 93 | 140 | 233.04074 (5) | 36,2 (1) min | β + (99,99%) | 233 U | (5/2 +) |
α (0,001%) | 229 Pa | ||||||
234 Np | 93 | 141 | 234.042895 (9) | 4.4 (1) d | β + | 234 U | (0+) |
235 Np | 93 | 142 | 235.0440633 (21) | 396,1 (12) j | CE (99,9974%) | 235 U | 5/2 + |
α (0,0026%) | 231 Pa | ||||||
236 Np | 93 | 143 | 236.04657 (5) | 1,54 (6) × 10 5 a | CE (87,3%) | 236 U | (6-) |
β - (12,5%) | 236 Pu | ||||||
α (0,16%) | 232 Pa | ||||||
236 m Np | 60 (50) keV | 22.5 (4) ora | CE (52%) | 236 U | 1 | ||
β - (48%) | 236 Pu | ||||||
237 Np | 93 | 144 | 237.0481734 (20) | 2,144 (7) × 10 6 a | α | 233 Pa | 5/2 + |
FS (2 × 10 −10 % ) | (vario) | ||||||
DC (4 × 10 −12 % ) |
207 Tl 30 Mg |
||||||
238 Np | 93 | 145 | 238.0509464 (20) | 2.117 (2) d | β - | 238 Pu | 2+ |
238m Np | 2300 (200) # keV | 112 (39) ns | |||||
239 Np | 93 | 146 | 239.0529390 (22) | 2.356 (3) d | β - | 239 Pu | 5/2 + |
240 Np | 93 | 147 | 240.056162 (16) | 61,9 (2) min | β - | 240 Pu | (5+) |
240m Np | 20 (15) keV | 7,22 (2) min | β - (99,89%) | 240 Pu | 1 (+) | ||
TI (0,11%) | 240 Np | ||||||
241 Np | 93 | 148 | 241.05825 (8) | 13,9 (2) min | β - | 241 Pu | (5/2 +) |
242 Np | 93 | 149 | 242.06164 (21) | 2,2 (2) min | β - | 242 Pu | (1+) |
242m Np | 0 (50) # keV | 5,5 (1) min | 6 + # | ||||
243 Np | 93 | 150 | 243.06428 (3) # | 1,85 (15) min | β - | 243 Pu | (5 / 2-) |
244 Np | 93 | 151 | 244.06785 (32) # | 2,29 (16) min | β - | 244 Pu | (7-) |
1 | H | Hey | ||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Essere | B | VS | NON | O | F | Nato | ||||||||||||||||||||||||
3 | N / A | Mg | Al | sì | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||
4 | K | It | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | O | Cu | Zn | Ga | Ge | Asso | Se | Br | Kr | ||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | Nel | Sn | Sb | voi | io | Xe | ||||||||||||||
6 | Cs | Ba | Il | Questo | Pr | Nd | Pm | Sm | Aveva | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Leggere | HF | Il tuo | W | Ri | Osso | Ir | Pt | A | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | A | Rn |
7 | P | RA | AC | Th | papà | U | Np | Poteva | Am | Cm | Bk | Cfr | È | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |