Productos de fisión (por elemento)

Esta página analiza cada uno de los elementos principales de la mezcla de productos de fisión producidos por la fisión nuclear de los combustibles nucleares comunes uranio y plutonio. Los isótopos están listados por elemento, ordenados por número atómico.
La captura de neutrones por el combustible nuclear en reactores nucleares y bombas atómicas también produce actínidos y elementos transuránicos (no enumerados aquí). Estos se encuentran mezclados con productos de fisión en el combustible nuclear gastado y la lluvia radiactiva.
La captura de neutrones por materiales del reactor nuclear (blindaje, revestimiento, etc.) o del medio ambiente (agua de mar, suelo, etc.) produce productos de activación (no enumerados aquí). Estos se encuentran en reactores nucleares usados y en la lluvia radiactiva. Una proporción pequeña pero no despreciable de eventos de fisión produce no dos, sino tres productos de fisión (sin contar los neutrones o las partículas subatómicas). Esta fisión ternaria suele producir un núcleo muy ligero como el helio (alrededor del 80% de las fisiones ternarias producen una partícula alfa) o hidrógeno (la mayoría del resto produce tritio o en menor medida deuterio y protio) como tercer producto. Esta es la principal fuente de tritio de los reactores de agua ligera. Otra fuente de tritio es el helio-6, que se descompone inmediatamente en litio-6 (estable). El litio-6 produce tritio cuando es impactado por neutrones y es una de las principales fuentes de tritio producido comercial o militarmente. Si el primer o único paso del reprocesamiento nuclear es una solución acuosa (como es el caso de PUREX), esto plantea un problema ya que la contaminación por tritio no puede eliminarse del agua más que mediante una costosa separación de isótopos. Además, una pequeña fracción de los neutrones libres implicados en el funcionamiento de un reactor nuclear se desintegran en un protón y una partícula beta antes de que puedan interactuar con cualquier otra cosa. Dado que los protones de esta fuente son indistinguibles de los protones de la fisión ternaria o de la radiólisis del agua refrigerante, su proporción general es difícil de cuantificar.
145Gd | 1 día |
149Gd | 1 a 10 días |
146Gd | 10 a 100 días |
153Gd | 100 días – 10 a |
148Gd | 10-10.000 a |
150Gd | 10 ka-700 Ma |
152Gd | ■ 700 Ma |
158Gd | Stable |
Germanium-72, 73, 74, 76
72Ge | 73Ge | 74Ge | 76Ge |
Si se produce germanio-75, rápidamente se descompone en arsénico. El germanio-76 es esencialmente estable y solo se desintegra mediante una desintegración beta doble extremadamente lenta a 76
>Se< /lapso>.
Arsenic-75
75As |
Si bien el arsénico no presenta ningún riesgo radiológico, es extremadamente tóxico desde el punto de vista químico. Si se desea eliminar el arsénico (sin importar su origen), se puede recurrir a la irradiación térmica con neutrones del único isótopo estable 75
> span>As producirá 76
>Como span> que rápidamente decae a estable 76< br/>Se. Si el arsénico se irradia con suficientes neutrones rápidos para causar un "noqueo" (n,2n) o incluso (n,3n) reacciones, en su lugar se producirán isótopos de germanio.
Selenium-77, 78, 79, 80, 82
77Se | 78Se | 79Se | 80Se | 82Se |
El Se-79, con una vida media de 327.000 años, es uno de los productos de fisión de larga duración. Dada la estabilidad de sus isótopos siguientes, más ligeros y más pesados, y la alta sección transversal que exhiben esos isótopos para diversas reacciones de neutrones, es probable que el rendimiento relativamente bajo se deba a que el Se-79 se destruye en el reactor en una medida apreciable.
Bromine-81
81Br |
El otro isótopo estable 79< br/>Br está "sombreado& #34; por la larga vida media de su isobara más rica en neutrones 79< /sup>
Se.
Krypton-83, 84, 85, 86
83Kr | 84Kr | 85Kr | 86Kr |
El criptón-85, con una vida media de 10,76 años, se forma mediante el proceso de fisión con un rendimiento de fisión de aproximadamente el 0,3%. Sólo el 20% de los productos de fisión de masa 85 se convierten en el propio 85Kr; el resto pasa a través de un isómero nuclear de vida corta y luego a 85Rb estable. Si se reprocesa el combustible irradiado del reactor, este criptón radiactivo puede liberarse al aire. Esta liberación de criptón puede detectarse y utilizarse como medio para detectar reprocesamiento nuclear clandestino. En rigor, la etapa que se detecta es la disolución del combustible nuclear usado en ácido nítrico, ya que es en esta etapa cuando se libera el criptón y otros gases de fisión como el más abundante xenón. A pesar de las aplicaciones industriales del Krypton-85 y los precios relativamente altos tanto del Krypton como del Xenon, actualmente no se extraen del combustible gastado en una medida apreciable, aunque tanto el Krypton como el Xenon se vuelven sólidos a la temperatura del nitrógeno líquido y, por lo tanto, podrían capturarse. en una trampa fría si los gases de combustión de un proceso de voloxidación se enfriaran con nitrógeno líquido.
El aumento de los gases de fisión por encima de un cierto límite puede provocar que el pin de combustible se hinche e incluso se pinche, por lo que la medición del gas de fisión después de descargar el combustible del reactor es muy importante para realizar cálculos de quemado y estudiar la naturaleza del combustible en el interior. el reactor, el comportamiento con los materiales de los pasadores, para la utilización eficaz del combustible y también para la seguridad del reactor. Además, son una molestia en un reactor nuclear por ser venenos de neutrones, aunque no en la misma medida que los isótopos del xenón, otro gas noble producido por fisión.
Rubidium-85, 87
85Rb | 87Rb |
El rubidio-87 tiene una vida media tan larga que es esencialmente estable (más larga que la edad de la Tierra). El rubidio-86 se desintegra rápidamente hasta convertirse en estroncio-86 estable si se produce directamente, mediante reacciones (n,2n) en Rubidio-87 o mediante captura de neutrones en Rubidio-85.
Estroncio-88, 89, 90
t1⁄2 (año) | Yield ()%) | Q (keV) | βγ | |
---|---|---|---|---|
155Eu | 4.76 | 0,0803 | 252 | βγ |
85Kr | 10.76 | 0.2180 | 687 | βγ |
113mCd | 14.1 | 0,0008 | 316 | β |
90Sr | 28.9 | 4.505 | 2826 | β |
137Cs | 30.23 | 6.337 | 1176 | βγ |
121mSn | 43.9 | 0,00005 | 390 | βγ |
151Sm | 88.8 | 0,5314 | 77 | β |
88Sr | 89Sr | 90Sr |
Los radioisótopos de estroncio son muy importantes, ya que el estroncio es un imitador del calcio que se incorpora al crecimiento óseo y, por lo tanto, tiene una gran capacidad para dañar a los humanos. Por otro lado, esto también permite utilizar 89Sr en la radioterapia de código abierto de tumores óseos. Suele utilizarse en cuidados paliativos para reducir el dolor debido a tumores secundarios en los huesos.
El estroncio-90 es un potente emisor beta con una vida media de 28,8 años. El rendimiento de su producto de fisión disminuye a medida que aumenta la masa del nucleido fisionable: fisión de 233
>U< /span> produce más 90
Sr que la fisión de 239
Pu con fisión de 235
U en el medio. La OIEA ha publicado un mapa de contaminación de 90Sr alrededor de Chernobyl. Debido a su sección transversal de absorción de neutrones muy pequeña, el estroncio-90 no es adecuado para la transmutación nuclear inducida por neutrones térmicos como forma de eliminarlo.
El estroncio-90 se ha utilizado en generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) en el pasado debido a su densidad de potencia relativamente alta (0,95 Wtérmico/g para el metal, 0,46 Wtérmico< /sub>/g para la forma de perovskita inerte comúnmente utilizada, titanato de estroncio) y porque se extrae fácilmente del combustible gastado (tanto el metal de estroncio nativo como el óxido de estroncio reaccionan con el agua formando hidróxido de estroncio soluble). Sin embargo, la mayor disponibilidad de energía renovable para aplicaciones fuera de la red que antes eran atendidas por RTG, así como la preocupación por las fuentes huérfanas, ha llevado a un abandono casi total de 90
>Sr en RTG. Las pocas aplicaciones (en gran parte basadas en el espacio) para RTG que todavía existen son suministradas en gran medida por 238Pu a pesar de su mayor costo, ya que tiene una mayor densidad de potencia, una vida media más larga y es más fácil. blindado ya que es un emisor alfa mientras que el estroncio-90 es un emisor beta.
Yttrium-89 a 91
89Y | 90Y | 91Y |
El único isótopo estable de itrio, el 89Y, se encontrará con un rendimiento algo inferior al 1 % en una mezcla de productos de fisión a la que se ha dejado envejecer durante meses o años, como el siguiente isótopo más largo. Los isótopos de itrio vividos tienen vidas medias de sólo 107 días (88Y) o 59 días (91Y). Sin embargo, una pequeña cantidad de itrio-90 se encontrará en equilibrio secular con su padre, estroncio-90, a menos que los dos elementos se separen entre sí.
90Sr se desintegra en 90Y, que es un emisor beta con una vida media de 2,67 días. El 90Y se utiliza a veces con fines médicos y se puede obtener mediante la activación de neutrones del 89Y estable o mediante el uso de un dispositivo similar a una vaca de tecnecio.
Como la vida media de los isótopos inestables de itrio es baja (88
>Y span> siendo el más largo con 106 días), el itrio extraído de combustible gastado moderadamente envejecido sin estroncio tiene una radiactividad insignificante. Sin embargo, el potente emisor gamma 90
Y estará presente siempre que su nucleido padre 90
>Sr es. Si se desea una muestra no radiactiva de itrio, se debe tener cuidado de eliminar todos los rastros de estroncio y se debe dejar suficiente tiempo para dejar que el Y-90 de corta duración (vida media de 64 horas) se desintegre antes de que se pueda utilizar el producto.
Zirconium-90 a 96
90Zr | 91Zr | 92Zr | 93Zr | 94Zr | 95Zr | 96Zr |
Una cantidad significativa de circonio se forma mediante el proceso de fisión; parte de esto consiste en radionucleidos de vida corta (95Zr y 97Zr que se desintegran en molibdeno), mientras que casi el 10% de la mezcla de productos de fisión después de años de desintegración consiste en cinco isótopos estables o casi estables de circonio más 93Zr con una vida media de 1,53 millones de años, que es uno de los 7 principales productos de fisión de larga duración. El circonio se utiliza habitualmente en el revestimiento de barras de combustible debido a su baja sección transversal de neutrones. Sin embargo, una pequeña proporción de este circonio captura neutrones y contribuye al inventario general de isótopos radiactivos de circonio. Los revestimientos de circonio no suelen reutilizarse, como tampoco lo es el circonio producto de fisión, que podría utilizarse en revestimientos ya que su radioactividad relativamente débil no sería motivo de gran preocupación dentro de un reactor nuclear. A pesar de su alto rendimiento y larga vida, en general no se considera que el Zr-93 sea motivo de gran preocupación, ya que no es químicamente móvil y emite poca radiación.
En las plantas PUREX, el circonio (independientemente de la fuente o el isótopo) a veces forma una tercera fase que puede suponer una perturbación en la planta. La tercera fase es el término que en la extracción con solvente se le da a una tercera capa (como espuma y/o emulsión) que se forma a partir de las dos capas en el proceso de extracción con solvente. El circonio forma la tercera fase formando pequeñas partículas que estabilizan la emulsión que es la tercera fase.
El circonio-90 se forma principalmente mediante sucesivas desintegraciones beta del estroncio-90. Se puede extraer una muestra de circonio no radiactivo del combustible gastado extrayendo estroncio-90 y permitiendo que se desintegre una cantidad suficiente (por ejemplo, en un RTG). Luego, el circonio se puede separar del estroncio restante dejando una muestra de Zr-90 muy isotópicamente pura.
Niobium-95
95Nb |
El niobio-95, con una vida media de 35 días, está inicialmente presente como producto de fisión. El único isótopo estable del niobio tiene un número de masa 93 y los productos de fisión de masa 93 se desintegran por primera vez hasta formar circonio-93 de larga vida (vida media de 1,53 Ma). El niobio-95 se descompondrá en molibdeno-95, que es estable.
Molibdeno-95, 97, 98, 99, 100
95Mo | 97Mo | 98Mo | 99Mo | 100Mo |
La mezcla de productos de fisión contiene cantidades significativas de molibdeno. El molibdeno-99 es de enorme interés para la medicina nuclear como nucleido padre de 99mTc, pero su corta vida media significa que normalmente se descompondrá mucho antes de que se reprocese el combustible gastado. . 99
>Mo puede producirse tanto por fisión seguida de reprocesamiento inmediato (generalmente solo en reactores de investigación a pequeña escala) o en aceleradores de partículas. Como el molibdeno-100 sólo se desintegra extremadamente lentamente a través de la doble desintegración beta (vida media más larga que la edad del universo), el contenido de molibdeno del combustible gastado será esencialmente estable después de que hayan pasado unos días para permitir que el molibdeno-99 se desintegre.
Technetium-99
Nuclide | t1⁄2 | Yield | Q | βγ |
---|---|---|---|---|
(Ma) | (%) | (keV) | ||
99Tc | 0.211 | 6.1385 | 294 | β |
126Sn | 0,230 | 0.1084 | 4050 | βγ |
79Se | 0,327 | 0,0447 | 151 | β |
135Cs | 1.33 | 6.9110 | 269 | β |
93Zr | 1.53 | 5.4575 | 91 | βγ |
107Pd | 6.5 | 1.2499 | 33 | β |
129I | 15.7 | 0,8410 | 194 | βγ |
|
99Tc |
El 99Tc, con una vida media de 211.000 años, se produce con un rendimiento de aproximadamente el 6% por fisión; consulte también la página principal de productos de fisión. También se produce (a través del isómero nuclear de vida corta Tecnecio-99m) como producto de la desintegración del Molibdeno-99. El tecnecio es particularmente móvil en el medio ambiente, ya que forma iones pertecnetato cargados negativamente y presenta el mayor peligro radiológico entre los productos de fisión de larga vida. A pesar de ser un metal, el tecnecio no suele formar iones cargados positivamente, pero existen haluros de tecnecio como el hexafluoruro de tecnecio. TcF6 es una molestia en el enriquecimiento de uranio ya que su punto de ebullición (328,4 K (55,3 °C; 131,4 °F)) es muy cercano al del hexafluoruro de uranio (329,6 K (56,5 °C; 133,6 ° F)). El problema es conocido en las instalaciones de enriquecimiento porque la fisión espontánea también produce pequeñas cantidades de tecnecio (que estará en equilibrio secular con sus nucleidos originales en el uranio natural), pero si se emplea la volatilidad del fluoruro para el reprocesamiento, una parte significativa del "uranio& #34; La fracción de destilación fraccionada estará contaminada con tecnecio, lo que requerirá un paso de separación adicional.
El tecnecio-99 es adecuado para la transmutación nuclear mediante neutrones lentos, ya que tiene una sección transversal de neutrones térmicos suficiente y no tiene isótopos estables conocidos. Bajo irradiación de neutrones, el Tc-99 forma Tc-100, que rápidamente se desintegra hasta convertirse en 100
>Ru< /span> un valioso metal del grupo del platino.
Ruthenium-101 a 106
101Ru | 102Ru | 103Ru | 104Ru | 105Ru | 106Ru |
El proceso de fisión forma una gran cantidad de rutenio-103, rutenio-106 y rutenio estable radiactivos. El rutenio en el refinado PUREX puede oxidarse para formar tetróxido de rutenio volátil que forma un vapor púrpura sobre la superficie del licor acuoso. El tetróxido de rutenio es muy similar al tetróxido de osmio; el compuesto de rutenio es un oxidante más fuerte que le permite formar depósitos al reaccionar con otras sustancias. De esta manera, el rutenio en una planta de reprocesamiento es muy móvil, difícil de estabilizar y puede encontrarse en lugares extraños. Se le ha calificado de extremadamente problemático y tiene fama de ser un producto especialmente difícil de manipular durante el reprocesamiento. La voloxidación combinada con la recolección de los gases de combustión mediante trampas frías podría recuperar el tetróxido de rutenio volátil antes de que pueda convertirse en una molestia en el procesamiento posterior. Una vez que los isótopos radiactivos hayan tenido tiempo de desintegrarse, el rutenio recuperado podría venderse a su valor de mercado relativamente alto.
Además, el rutenio en el refinado PUREX forma una gran cantidad de complejos de nitrosilo, lo que hace que la química del rutenio sea muy compleja. El tipo de cambio de ligando en rutenio y rodio tiende a ser largo, por lo que un compuesto de rutenio o rodio puede tardar mucho en reaccionar.
En Chernobyl, durante el incendio, el rutenio se volvió volátil y se comportó de manera diferente a muchos de los otros productos de fisión metálica. Algunas de las partículas emitidas por el fuego eran muy ricas en rutenio.
Dado que el isótopo radiactivo más longevo, el rutenio-106, tiene una vida media de sólo 373,59 días, se ha sugerido que el rutenio y el paladio del refinado PUREX deberían utilizarse como fuente de metales después de permitir que los isótopos radiactivos se decadencia. Después de diez ciclos de vida medios, más del 99,96% de cualquier radioisótopo es estable. Para Ru-106 esto es 3.735,9 días o unos 10 años.
Rhodium-103, 105
103Rh | 105Rh |
Aunque se forma menos rodio que rutenio y paladio (rendimiento de alrededor del 3,6%), la mezcla de productos de fisión todavía contiene una cantidad significativa de este metal. Debido a los altos precios del rutenio, rodio y paladio, se han realizado algunos trabajos en la separación de estos metales para permitir su uso posterior. Debido a la posibilidad de que los metales estén contaminados por isótopos radiactivos, no son adecuados para fabricar productos de consumo como joyas. Sin embargo, esta fuente de metales podría utilizarse para catalizadores en plantas industriales como las petroquímicas.
Un ejemplo terrible de personas expuestas a la radiación de joyas contaminadas ocurrió en los Estados Unidos. Se cree que las semillas de oro que contenían radón se reciclaron para fabricar joyas. De hecho, el oro contenía productos de desintegración radiactiva del 222Rn.
Algunos otros isótopos de rodio existen como "estados transitorios" de rutenio descomponiéndose antes de descomponerse aún más hacia isótopos estables de paladio. Si el bajo nivel de radiactividad del paladio (ver más abajo) se considera excesivo (por ejemplo, para su uso como inversión o joyería), cualquiera de sus predecesores puede extraerse de paladios relativamente "jóvenes". combustible gastado y se le permite desintegrarse antes de extraer el producto final estable de la serie de desintegración.
Palladium-105 a 110
105Pd | 106Pd | 107Pd | 108Pd | 109Pd | 110Pd |
Se forma mucho paladio durante el proceso de fisión. En el reprocesamiento nuclear, no todo el paladio de fisión se disuelve; también algo de paladio que se disuelve al principio sale de la solución más tarde. Los finos (partículas) de disolventes ricos en paladio a menudo se eliminan, ya que interfieren con el proceso de extracción con disolvente al estabilizar la tercera fase.
El paladio de fisión puede separarse durante el proceso en el que el refinado PUREX se combina con vidrio y se calienta para formar el residuo final de alto nivel. El paladio forma una aleación con el teluro de fisión. Esta aleación puede separarse del vidrio.
107Pd es el único isótopo radiactivo de larga vida entre los productos de fisión y su desintegración beta tiene una vida media larga y baja energía, lo que permite el uso industrial del paladio extraído sin separación de isótopos.
Lo más probable es que el paladio-109 se haya descompuesto hasta convertirse en plata-109 estable cuando se produzca el reprocesamiento. Antes de llegar a la plata-109, se alcanzará un isómero nuclear; 109m
>Ag. Sin embargo, a diferencia de 99m
Tc no hay ningún uso actual para 109m
>Ag.
Silver-109
109Ag | 111Ag |
Si bien los isótopos de plata radiactivos que se producen se desintegran rápidamente dejando solo plata estable, extraerlos para su uso no es económico, a menos que sea como subproducto de la extracción de metales del grupo del platino.
Cadmio-111 a 116
111Cd | 112Cd | 113Cd | 114Cd | 115Cd | 116Cd |
El cadmio es un fuerte veneno de neutrones y, de hecho, las barras de control a menudo están hechas de cadmio, lo que hace que la acumulación de cadmio en el combustible sea de especial preocupación para el mantenimiento de una economía de neutrones estable. El cadmio también es un metal pesado químicamente venenoso, pero dada la cantidad de absorciones de neutrones necesarias para la transmutación, no es un objetivo de alta prioridad para una transmutación deliberada.
Indium-115
115In |
Si bien el Indio-115 es ligeramente radiactivo, su vida media es más larga que la edad del universo y, de hecho, una muestra típica de Indio en la Tierra contendrá más de esta sustancia "inestable". isótopo que el de isótopo "estable" Indio-113.
Tin-117 a 126
117Sn | 118Sn | 119Sn | 120Sn | 121Sn | 122Sn | 123Sn | 124Sn | 125Sn | 126Sn |
En un reactor térmico normal, el estaño-121m tiene un rendimiento de producto de fisión muy bajo; por lo tanto, este isótopo no contribuye significativamente a los desechos nucleares. La fisión rápida o la fisión de algunos actínidos más pesados producirá 121mSn con mayores rendimientos. Por ejemplo, su rendimiento a partir del U-235 es del 0,0007% por fisión térmica y del 0,002% por fisión rápida.
Antimonio-121, 123, 124, 125
123Sb | 125Sb |
El antimonio-125 se desintegra con una vida media de más de dos años hasta 125m
>Te< /span> que a su vez se desintegra con una vida media de casi dos meses mediante una transición isomérica al estado fundamental. Si bien su vida media relativamente corta y las importantes emisiones gamma (144,77 keV) de su nucleido hijo hacen que su uso en un RTG sea menos atractivo, el Sb-125 podría ofrecer una densidad de potencia relativamente alta de 3,4 Wtérmica/g. .
La volatilidad del fluoruro puede recuperar el antimonio como el trifluoruro de antimonio ligeramente volátil (sólido a temperatura ambiente) o el pentafluoruro de antimonio más volátil (punto de ebullición 422,6 K (149,5 °C; 301,0 °F)).
Tellurium-125 a 132
125Te | 126Te | 127Te | 128Te | 129Te | 130Te | 131Te | 132Te |
El telurio-128 y el -130 son esencialmente estables. Sólo se desintegran mediante desintegración beta doble, con vidas medias >1020 años. Constituyen la fracción principal del teluro natural con un 32 y un 34% respectivamente. El telurio-132 y su hija 132I son importantes en los primeros días después de una criticidad. Fue responsable de una gran fracción de las dosis infligidas a los trabajadores de Chernobyl durante la primera semana.
La isobara que forma 132Te/132I es: Estaño-132 (vida media 40 s) que se desintegra a antimonio-132 (vida media 2,8 minutos) que se desintegra al teluro-132 (vida media de 3,2 días) que se descompone en yodo-132 (vida media de 2,3 horas) que se descompone en xenón-132 estable.
La creación de telurio-126 se retrasa debido a la larga vida media (230 mil años) del estaño-126.
Iodine-127, 129, 131
127I | 129I | 131I |
El 131I, con una vida media de 8 días, representa un peligro debido a la lluvia nuclear porque el yodo se concentra en la glándula tiroides. Véase también Efectos de la radiación del desastre nuclear de Fukushima Daiichi#Yodo-131 y Downwinders#Nevada.
Al igual que el 89Sr, el 131I se utiliza para el tratamiento del cáncer. Se puede utilizar una pequeña dosis de 131I en una prueba de función tiroidea, mientras que una dosis grande se puede utilizar para destruir el cáncer de tiroides. Este tratamiento normalmente también buscará y destruirá cualquier tumor secundario que haya surgido de un cáncer de tiroides. Gran parte de la energía de la emisión beta del 131I será absorbida en la tiroides, mientras que es probable que los rayos gamma puedan escapar de la tiroides para irradiar otras partes del cuerpo.
Se liberaron grandes cantidades de 131I durante un experimento llamado Green Run en el que el combustible al que sólo se había dejado enfriar durante un corto tiempo después de la irradiación se reprocesó en una planta que no tenía depurador de yodo. en la operación.
El 129I, con una vida media casi mil millones de veces mayor, es un producto de fisión de larga vida. Se encuentra entre los más problemáticos porque se acumula en un órgano relativamente pequeño (la tiroides), donde incluso su dosis de radiación comparativamente baja puede causar grandes daños, ya que tiene una vida media biológica larga. Por esta razón, a menudo se considera el yodo para la transmutación a pesar de la presencia de 127
I span> en combustible gastado. En el espectro de neutrones térmicos, se destruye más yodo-129 que el recién creado, ya que el yodo-128 tiene una vida corta y la proporción de isótopos favorece al 129
Yo. Dependiendo del diseño del aparato de transmutación, se debe tener cuidado ya que el xenón, el producto de la desintegración beta del yodo, es a la vez un fuerte veneno de neutrones y un gas que es casi imposible de "fijar" químicamente. en compuestos sólidos, por lo que escapará al aire exterior o ejercerá presión sobre el recipiente que contiene el objetivo de transmutación.
El 127I es estable, el único de los isótopos del yodo que no es radiactivo. Constituye sólo alrededor del 1⁄6 del yodo del combustible gastado. , con la I-129 aproximadamente 5⁄6.
Xenon-131 a 136
131Xe | 132Xe | 133Xe | 134Xe | 135Xe | 136Xe |
En el combustible del reactor, el xenón, producto de la fisión, tiende a migrar para formar burbujas en el combustible. Como el cesio 133, 135 y 137 se forman mediante la desintegración de las partículas beta de los isótopos de xenón correspondientes, esto hace que el cesio se separe físicamente de la mayor parte del combustible de óxido de uranio.
Debido a que 135Xe es un potente veneno nuclear con la mayor sección transversal para la absorción de neutrones térmicos, la acumulación de 135Xe en el combustible dentro de un reactor de potencia puede reducir la reactividad en gran medida. Si un reactor de potencia se apaga o se deja funcionando a un nivel de potencia bajo, se pueden acumular grandes cantidades de 135Xe a través de la desintegración del 135I. Cuando se reinicia el reactor o se aumenta significativamente el bajo nivel de potencia, 135Xe se consumirá rápidamente a través de reacciones de captura de neutrones y la reactividad del núcleo aumentará. En algunas circunstancias, es posible que los sistemas de control no puedan responder con la suficiente rapidez para gestionar un aumento abrupto de la reactividad a medida que el 135Xe acumulado se quema. Se cree que el envenenamiento por xenón fue uno de los factores que provocaron la subida de tensión que dañó el núcleo del reactor de Chernóbil.
Caesium-133, 134, 135, 137
133Cs | 134Cs | 135Cs | 137Cs |
El cesio-134 se encuentra en el combustible nuclear gastado, pero no se produce en explosiones de armas nucleares, ya que solo se forma mediante la captura de neutrones en el Cs-133 estable, que solo se produce por la desintegración beta del Xe-133 con una mitad- vida de 3 días. El Cs-134 tiene una vida media de 2 años y puede ser una fuente importante de radiación gamma en los primeros 20 años después del alta.
El cesio-135 es un producto de fisión de larga duración con una radiactividad mucho más débil. La captura de neutrones dentro del reactor transmuta gran parte del xenón-135 que de otro modo se desintegraría en Cs-135.
El cesio-137, con una vida media de 30 años, es el principal producto de fisión de vida media, junto con el Sr-90. El Cs-137 es la principal fuente de radiación gamma penetrante procedente del combustible gastado desde 10 años hasta aproximadamente 300 años después de su descarga. Es el radioisótopo más importante que queda en el área alrededor de Chernobyl.
Barium-138, 139, 140
138Ba | 139Ba | 140Ba |
El bario se forma en grandes cantidades mediante el proceso de fisión. Algunos de los primeros investigadores confundieron un isótopo de bario de vida corta con el radio. Estaban bombardeando uranio con neutrones en un intento de formar un nuevo elemento. Pero en cambio provocaron fisión que generó una gran cantidad de radiactividad en el objetivo. Debido a la química del bario y el radio, los dos elementos podrían separarse conjuntamente, por ejemplo, mediante precipitación con aniones sulfato. Debido a esta similitud de su química, los primeros investigadores pensaron que la fracción radiactiva que se separaba en el "radio" La fracción contenía un nuevo isótopo de radio. Parte de estos primeros trabajos fueron realizados por Otto Hahn y Fritz Strassmann.
Lanthanides (lanthanum-139, cerium-140 a 144, neodymium-142 a 146, 148, 150, prometio-147, y samarium-149, 151, 152, 154)

139La | 140La | ||||||||||||||||||||||
140Ce | 141Ce | 142Ce | 143Ce | 144Ce | |||||||||||||||||||
141Pr | 143Pr | ||||||||||||||||||||||
143Nd | 144Nd | 145Nd | 146Nd | 147Nd | 148Nd | 149Nd | 150Nd | ||||||||||||||||
147Pm | 149Pm | 151Pm | |||||||||||||||||||||
147Sm | 149Sm | 151Sm | 152Sm | 153Sm | 154Sm | ||||||||||||||||||
153Eu | 154Eu | 155Eu | 156Eu | ||||||||||||||||||||
155Gd | 156Gd | 157Gd | 158Gd | 159Gd | 160Gd | ||||||||||||||||||
159Tb | 161Tb | ||||||||||||||||||||||
161Dy |
Una gran cantidad de lantánidos más ligeros (lantano, cerio, neodimio y samario) se forman como productos de fisión. En África, en Oklo, donde hace más de mil millones de años funcionó el reactor de fisión nuclear natural, la mezcla isotópica de neodimio no es la misma que la mezcla isotópica de neodimio. neodimio, tiene un patrón isotópico muy similar al neodimio formado por fisión.
Después de accidentes de criticidad, el nivel de 140La se utiliza a menudo para determinar el rendimiento de la fisión (en términos del número de núcleos que se han fisionado).
El samario-149 es el segundo veneno de neutrones más importante en la física de los reactores nucleares. El samario-151, producido con rendimientos más bajos, es el tercer producto de fisión de vida media más abundante, pero emite sólo una débil radiación beta. Ambos tienen secciones transversales de alta absorción de neutrones, por lo que muchos de los producidos en un reactor son posteriormente destruidos allí por absorción de neutrones.
Los lantánidos son un problema en el reprocesamiento nuclear porque son químicamente muy similares a los actínidos y la mayoría del reprocesamiento tiene como objetivo separar algunos o todos los actínidos de los productos de fisión o al menos los venenos de neutrones entre ellos.
Enlaces externos
El Gráfico Vivo de Nuclides – OIEA Color-mapa de rendimientos de productos de fisión, y datos detallados por clic en un nuclido.
- Tabla periódica con pantallas de cadena de decaimiento isótopo. Haga clic en el elemento, y luego el número de masa isótopo para ver la cadena de decaimiento (enlace al uranio 235).
Referencias
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