ウラン235

ウラン235、 ²³⁵あなた

ウラン235を高濃度に濃縮したウラン金属
一般的な
シンボル	235う
名前	ウラン235、235U、U-235
陽子 ( Z )	92
中性子 ( N )	143
核種データ
自然の豊かさ	0.72%
半減期 （t 1/2）	703 800 000 年
同位体質量	235.0439299日
スピン	7/2−
余剰エネルギー	40 914 .062 ± 1.970 keV
結合エネルギー	1 783 870 .285 ± 1.996 keV
親同位体	235ペンス 235ペンス 239プルトニウム
崩壊生成物	231日
減衰モード
減衰モード	崩壊エネルギー( MeV )
アルファ	4.679
ウランの同位体 核種の完全な表

ウラン235（²³⁵
あなた
ウラン 235 (U-235またはU-235 ) は、天然ウランの約 0.72% を占めるウランの同位体です。主な同位体であるウラン 238とは異なり、核分裂性があり、核連鎖反応を起こすことができます。これは、自然界に原始核種として存在する唯一の核分裂性同位体です。

ウラン235の半減期は7億380万年です。1935年にアーサー・ジェフリー・デンプスターによって発見されました。低速熱中性子の核分裂断面積は約584.3 ± 1 バーン。^[1]高速中性子の場合は約 1 バーンです。^[2]中性子吸収の ほとんどは核分裂を誘発しますが、少数（約 15%）はウラン 236の形成につながります。^{[3] [4]}

ウラン235の原子1個が核分裂すると、202.5 MeV (原子炉内のニュートリノエネルギーは3.24 × 10 ⁻¹¹  Jである。これは19.54 TJ/ mol、または83.14 TJ/kgに相当する。^[5]さらに8.8 MeVが反ニュートリノとして原子炉から逃げる。²³⁵
₉₂U原子核に中性子が衝突すると、起こり得る多くの核分裂反応の 1 つは次のとおりです (隣の画像を参照)。

重水炉や一部の黒鉛減速炉では天然ウランを使用できますが、軽水炉では軽水の方が中性子吸収率が高いため、低濃縮ウランを使用する必要があります。ウラン濃縮により、ウラン 238 の一部が除去され、ウラン 235 の割合が増加します。ウラン 235 の含有率がさらに高い高濃縮ウラン(HEU) は、原子力潜水艦、研究用原子炉、核兵器の原子炉に使用されることがあります。

ウラン 235 の核分裂で生じた中性子のうち少なくとも 1 つが別の原子核に衝突して核分裂を引き起こすと、連鎖反応が継続します。反応が持続し続ける場合、それは臨界であるとされ、臨界状態を生成するために必要な²³⁵ U の質量は臨界質量と呼ばれます。遅い中性子による核分裂の確率の方が高いため、核分裂で生じた中性子の速度を遅くすれば、低濃度の 235 Uでも^{臨界連鎖反応を達成できます。核分裂連鎖反応では、}放射能が非常に高く、放射性崩壊によってさらにエネルギーを生成する中間質量の破片が生成されます。その一部は、核分裂連鎖反応に寄与する遅発中性子と呼ばれる中性子を生成します。原子炉の出力は、原子炉心内のホウ素、カドミウム、ハフニウムなど中性子を強く吸収する元素を含む制御棒の位置によって調整されます。核爆弾では、反応は制御不能であり、放出された大量のエネルギーが核爆発を引き起こします。

1945年8月6日に広島に投下されたリトルボーイ 砲型の原子爆弾は、大型のタンパーを備えた高濃縮ウランで作られていた。タンパーのない²³⁵ U核兵器の公称球状臨界質量は56キログラム（123ポンド） ^{[6]で、直径17.32センチメートル（6.82インチ）の球体を形成する。この物質は235} Uが85％以上含まれていなければならず、兵器級ウランと呼ばれるが、粗雑で非効率的な兵器の場合は20％の濃縮度で十分である（兵器使用可能と呼ばれる）。さらに低い濃縮度を使用することもできるが、必要な臨界質量が急速に増加することになる。大型タンパー、爆縮形状、トリガーチューブ、ポロニウムトリガー、トリチウム増強、中性子反射体の使用により、公称臨界質量の4分の1以下でよりコンパクトで経済的な兵器が可能になりますが、これは核兵器の設計で豊富な経験を持つ国でのみ可能になるでしょう。現代の核兵器設計のほとんどは、一次段階の核分裂性成分としてプルトニウム239を使用しています。 ^{[7] [8]ただし、二次段階では核融合燃料の点火装置としてHEU（高濃縮ウラン、この場合は235U}が20％以上のウラン）が頻繁に使用されます。

${\displaystyle {\begin{array}{r}{\ce {^{235}_{92}U->[\alpha ][7.038\times 10^{8}\ {\ce {y}}]{^{231}_{90}Th}->[\beta ^{-}][25.52\ {\ce {h}}]{^{231}_{91}Pa}->[\alpha ][3.276\times 10^{4}\ {\ce {y}}]{^{227}_{89}Ac}}}{\begin{Bmatrix}{\ce {->[98.62\%\beta ^{-}][21.773\ {\ce {y}}]{^{227}_{90}Th}->[\alpha ][18.718\ {\ce {d}}]}}\\{\ce {->[1.38\%\alpha ][21.773\ {\ce {y}}]{^{223}_{87}Fr}->[\beta ^{-}][21.8\ {\ce {min}}]}}\end{Bmatrix}}{\ce {^{223}_{88}Ra->[\alpha ][11.434\ {\ce {d}}]{^{219}_{86}Rn}}}\\{\ce {^{219}_{86}Rn->[\alpha ][3.96\ {\ce {s}}]{^{215}_{84}Po}}}{\begin{Bmatrix}{\ce {->[99.99\%\alpha ][1.778\ {\ce {ms}}]{^{211}_{82}Pb}->[\beta ^{-}][36.1\ {\ce {min}}]}}\\{\ce {->[2.3\times 10^{-4}\%\beta ^{-}][1.778\ {\ce {ms}}]{^{215}_{85}At}->[\alpha ][0.10\ {\ce {ms}}]}}\end{Bmatrix}}{\ce {^{211}_{83}Bi}}{\begin{Bmatrix}{\ce {->[99.73\%\alpha ][2.13\ {\ce {min}}]{^{207}_{81}Tl}->[\beta ^{-}][4.77\ {\ce {min}}]}}\\{\ce {->[0.27\%\beta ^{-}][2.13\ {\ce {min}}]{^{211}_{84}Po}->[\alpha ][0.516\ {\ce {s}}]}}\end{Bmatrix}}{\ce {^{207}_{82}Pb_{(stable)}}}\end{array}}}$

ウラン235は原子力発電所の燃料や核爆弾などの核兵器の燃料など、多くの用途がある。SNAP -10AやRORSATなどの人工衛星はウラン235を燃料とする原子炉で動いていた。^{[9] [10]}

• 核種の表。
• DOE 基礎ハンドブック: 原子核物理学と原子炉理論 第 1 巻は 2017-07-31 にWayback Machineにアーカイブされ、第 2 巻は 2016-12-20 にWayback Machineにアーカイブされました。
• 放射性核種の基礎: ウラン | 米国 EPA
• NLM 有害物質データバンク – ウラン、放射性物質
• 「U-235の奇跡」、ポピュラーメカニクス、1941年1月 - 一般向けに書かれたU-235に関する最も初期の記事の1つ