Zobrazení zdroje stránky Uran-238

{{Infobox - chemický prvek
  | název = Uran-238
  | nukleonové číslo = 238
  | protonové číslo = 92
  | značka = U
  | chemická skupina = Aktinoidy
  | relativní atomová hmotnost = 238.050 79(1)
  | izotopy = {{Infobox - chemický prvek/Nestabilní izotop
  | nukleonové číslo = 238
  | značka = U
  | výskyt = 0.992 742(10)<ref>[http://www.ciaaw.org/isotopic-abundances.htm Isotopic compositions of the elements ] {{En}}</ref>
  | spin = 0
  | poločas = 4.468×10<sup>9</sup> [[juliánský rok|a]]
  | způsob = [[Částice alfa|α]], [[Samovolný rozpad|SR]]
  | energie = 4,267
  | nukleonové číslo produktu = 234
  | značka produktu = [[Thorium-234|Th]]
}}
}}
'''Uran-238''' ('''<sup>238</sup>U''' nebo '''U-238''') je nejběžnější [[Izotopy uranu|izotop]] [[Uran (prvek)|uranu]] v přírodě s relativním zastoupením kolem 99,27 %. Na rozdíl od [[Uran-235|uranu-235]] je neštěpitelný, což znamená, že není schopen sám o sobě udržet [[Řetězová reakce|řetězovou reakci]]. Je však štěpitelný [[Neutronová teplota|rychlými neutrony]] a je množivý, což znamená, že může být přeměněn na štěpné [[plutonium-239]]. <sup>238</sup>U nedokáže udržet řetězovou reakci, protože rozptyl neutronů snižuje [[Neutronová teplota|energii neutronů]] pod prahovou energii potřebnou pro rychlé štěpení. Dopplerovo rozšíření [[Rezonance|rezonanční]] [[Záchyt neutronu|absorpce neutronů]] <sup>238</sup>U, které zvyšuje absorpci s rostoucí teplotou paliva, je také zásadním mechanismem negativní zpětné vazby pro řízení reaktoru.<ref name=":0">{{Citace elektronického periodika
| titul = The Making of the Atomic Bomb
| periodikum = Goodreads
| url = https://www.goodreads.com/book/show/16884.The_Making_of_the_Atomic_Bomb
| jazyk = en
| datum přístupu = 2023-10-14
}}</ref><ref name=":1">{{Citace monografie
| příjmení = Štamberg
| jméno = Karel
| titul = Technologie jaderných paliv I
| url = https://vufind.techlib.cz/Record/000010450
| vydání = 1. vyd.
| vydavatel = České vysoké učení technické,
| isbn = 978-80-01-01168-3
}}</ref>
Přibližně 99,284 % [[Přírodní uran|přírodního uranu]] na Zemi tvoří uran-238, který má poločas rozpadu 4,468 miliard let.<ref name="natortg">{{Citace elektronické monografie
| titul = Status of Health Concerns about Military Use of Depleted Uranium and Surrogate Metals in Armor-Penetrating Munitions
| url = http://www.afrri.usuhs.mil/www/outreach/pdf/mcclain_NATO_2005.pdf
| datum přístupu = 2023-10-10
| url archivu = https://web.archive.org/web/20110419080320/http://www.afrri.usuhs.mil/www/outreach/pdf/mcclain_NATO_2005.pdf
| url-status = dead
}}</ref> Kvůli svému přirozenému zastoupení a poločasu rozpadu ve srovnání s jinými [[Radionuklid|radioisotopy]] produkuje <sup>238</sup>U ~40 % radioaktivního tepla produkovaného na Zemi. Rozpadová řada <sup>238</sup>U přispívá 6 elektronovými antineutriny na každé jádro <sup>238</sup>U , což má za následek velký detekovatelný signál geoneutrin vyprodukovaných v uranových ložiscích. Rozpad <sup>238</sup>U na dceřiné izotopy je široce používán v [[Radioaktivní datování|radiometrickém datování]], zejména pro materiály starší než 1 milion let.

[[Ochuzený uran]] má vyšší koncentraci izotopu <sup>238</sup>U než přírodní uran. Palivo v jaderných reaktorech je zpravidla z drtivé většiny tvořeno neštěpným <sup>238</sup>U. Přepracovaný uran je také hlavně <sup>238</sup>U, s přibližně stejným množstvím [[Uran-235|uranu-235]] jako přírodního uranu, srovnatelným podílem [[Uran-236|uranu-236]] a mnohem menším množstvím jiných [[Izotopy uranu|izotopů uranu]], jako je [[uran-234]], [[uran-233]] a [[uran-232]].<ref name=":1" /><ref>{{Citace elektronické monografie
| autor2 = Nuclear France: Materials and sites
| url = http://www.francenuc.org/en_mat/uranium4_e.htm
| url-status = dead
}}</ref>

== Výroba ==
[[Soubor:Gas centrifuge cascade.jpg|náhled|Kaskáda odstředivek pro obohacování uranu]]
Přírodní izotopy uranu <sup>238</sup>U a <sup>235</sup>U jsou od sebe oddělovány během [[obohacování uranu]]. Oba izotopy mají velmi odlišné neutronově-fyzikální vlastnosti, pro většinu aplikací je potřebný jen jeden izotop. Izotopy mají téměř identické chemické vlastnosti, proto je potřeba využít malých rozdílů v jejich fyzikálních vlastnostech jako je [[hmotnost]], [[Difuze|rychlost difuze]] a [[Excitace|excitační energie]]. Tyto procesy jsou technologicky i ekonomicky velmi náročné, jen malá část zemí světa dokáže uran obohacovat na velkém měřítku. Obohacování většinou probíhá v kaskádě s několika obohacovacími stupni, na každém stupni se uran obohatí o velmi malou část. Cílovým produktem je téměř vždy <sup>235</sup>U, <sup>238</sup>U je pouze vedlejší produkt.<ref name=":0" /><ref name=":1" /><ref name=":2">{{Citace monografie
| titul = Nuclear energy and nuclear weapon proliferation
| url = https://vufind.techlib.cz/Record/000148165
| vydání = 1. ed.
| vydavatel = Taylor,
}}</ref><ref name=":3">{{Citace kvalifikační práce
| titul = Historie a současnost jaderných zbraní
| url = https://theses.cz/id/tmefbx/FINAL_-_Bakalarska_prace_-_Petr_Kovac.pdf?info=1;zpet=/vyhledavani/?search=HISTORIE%20A%20SOU%C4%8CASNOST%20JADERN%C3%9DCH%20ZBRAN%C3%8D%20Bakal%C3%A1%C5%99sk%C3%A1%20pr%C3%A1ce%20Autor:%20Petr%20Kov%C3%A1%C4%8D&start=1;isshlret=Autor:;Petr;Kov%C3%A1%C4%8D;
| instituce = Univerzita Palackého v Olomouci, Fakulta tělesné kultury
| typ práce = Bakalářská práce
| rok vydání = 2023
| datum přístupu = 2023-10-14
| jméno = Petr
| příjmení = Kováč
}}</ref>

== Význam v jaderné energetice ==

=== Neutronový záchyt ===
Nejpravděpodobnější reakcí <sup>238</sup>U je neutronový záchyt, během kterého jádro pohltí neutron a následně se přemění na [[Neptunium-239|<sup>239</sup>Np]] a poté [[Plutonium-239|<sup>239</sup>Pu]]:
:<chem>{}^{238}_{92}U + {}^{1}_{0}n -> {}^{239}_{92}U ->[\beta^-][23.5\ \ce{min}] {}^{239}_{93}Np ->[\beta^-][2.356\ \ce{d}] {}^{239}_{94}Pu</chem>.
:

Touto reakcí se v reaktoru ztrácí velké množství volných neutronů, zhruba 20 % pro [[lehkovodní reaktor]]y, což negativně ovlivňuje [[Reaktivita jaderných reaktorů|koeficient násobení]] <math>k_{eff}</math>. Neutronový záchyt v <sup>238</sup>U je jedním z hlavních důvodů proč se palivo pro lehkovodní reaktory musí obohacovat. Reakce je však důležitá pro množivé reaktory, protože vzniklé <sup>239</sup>Pu je štěpné. [[Množivý reaktor|Množivé reaktory]] jsou proto schopny vytvořit více paliva (štěpného materiálu), než kolik spotřebují. V lehkovodních reaktorech s 18měsíčním palivovým cyklem může pocházet ze štěpení
[[Soubor:30mm-DU-penetrator.png|náhled|Protitankový náboj ráže 30 mm z ochuzeného uranu pro rotační kanón GAU-8 Avenger]]
<sup>239</sup>Pu až 50 % celkové energie.<ref name=":2" /><ref name=":3" /><ref name=":4">{{Citace elektronického periodika
| titul = Six-Factor Formula - Effective Multiplication Factor {{!}} nuclear-power.com
| periodikum = Nuclear Power
| url = https://www.nuclear-power.com/nuclear-power/reactor-physics/nuclear-fission-chain-reaction/six-factor-formula-effective-multiplication-factor/
| jazyk = en-us
| datum přístupu = 2023-10-14
}}</ref>

=== Rychlé štěpení ===
V případě, že je [[Neutronová teplota|energie neutronu]] dostatečně vysoká (> ~1 [[MeV]]), může dojít k rozštěpení jádra.

<chem>{}^{238}_{92}U + {}^{1}_{0}n -> {}^{239}_{92}U ->{}^{29}_{36}Kr +{}^{144}_{56}Ba + {}3^{1}_{0}n</chem>

Vytvořené neutrony jsou však příliš zpomalovány elastickým rozptylem, což znemožňuje udržitelnou štěpnou reakci s pomocí čistého <sup>238</sup>U. I přesto je touto reakcí vytvořeno kolem 2 % neutronů v lehkovodních reaktorech.<ref name=":4" /><ref>{{Citace periodika
| příjmení = Pierson
| jméno = B. D.
| příjmení2 = Greenwood
| jméno2 = L. R.
| příjmení3 = Flaska
| jméno3 = M.
| titul = Fission Product Yields from 232Th, 238U, and 235U Using 14 MeV Neutrons
| periodikum = Nuclear Data Sheets
| datum vydání = 2017-01-01
| ročník = 139
| číslo = Special Issue on Nuclear Reaction Data
| strany = 171–189
| issn = 0090-3752
| doi = 10.1016/j.nds.2017.01.004
| url = https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0090375217300042
| datum přístupu = 2023-10-14
}}</ref>

== Využití v jaderných zbraních ==
[[Soubor:Tsar Bomba Revised.jpg|náhled|Model Car-bomby]]
Zatímco první stupeň jaderných zbraní používá vysoce obohacený uran <sup>235</sup>U, i <sup>238</sup>U má své využití. Používá se totiž na výrobu [[Reflektor neutronů|reflektoru neutronů]], který dramaticky zvyšuje výbušnou sílu a snižuje potřebné množství štěpného materiálu. Několik milisekund po dosažení kritické hmotnosti se uvolní takové množství energie, že se všechny komponenty vypaří a ztratí jakoukoliv strukturální integritu. Jedním způsobem jak štěpnou reakci prodloužit je zvýšení [[setrvačnost]]i reflektoru použitím materiálu s vysokou [[Hustota|hustotou]]. Uran je v pro tuto aplikaci vhodným kandidátem, protože má velmi vysokou hustotu 19.1 g/cm<sup>3</sup>. Zároveň mohou rychlé volné neutrony štěpit <sup>238</sup>U v reflektoru a uvolnit tak velké množství energie. Například u [[Termonukleární zbraň|vodíkové]] [[Car-bomba|Car-bomby]] by použití uranového reflektoru zdvojnásobilo výbušnou sílu z 50 na 100 MT [[Ekvivalent TNT|TNT ekv]].<ref name=":0" /><ref name=":3" />

== Využití mimo jadernou energetiku ==
[[Soubor:AW U glass bowl on fiestaware plate.jpg|náhled|Socha kočky z uranového skla na talíři s uranovou oranžovou barvou.]]
Ochuzený uran má bohaté využití i mimo jadernou energetiku, kde se používá pro své nejaderné vlastnosti jako levnější alternativa [[Přírodní uran|přírodního uranu]]. Mezi tato uplatnění patří například uranové [[Protitanková řízená střela|protitankové střely]], radiační stínění, [[uranové sklo]] a uranem barvený [[porcelán]].

== Odkazy ==

=== Reference ===
{{překlad|en|Uranium-238|1177401583}}

<references />

=== Externí odkazy ===
* {{Commonscat}}
{{Autoritní data}}

[[Kategorie:Uran (prvek)]]
[[Kategorie:Izotopy uranu]]
[[Kategorie:Aktinoidy]]