Transurany

Transurany jsou prvky, které následují v Mendělejevově periodické soustavě za uranem.^[1] V přírodě se běžně nevyskytují, všechny se připravují uměle. Lehčí transurany, jako je neptunium, plutonium, americium a curium, jsou produkovány v lehkovodních jaderných reaktorech. Mají poměrně dlouhé poločasy rozpadu a lze je tedy extrahovat z vyhořelého jaderného paliva chemickou cestou.

Transurany

Příprava

Výchozí materiál pro přípravu všech transuranů je ²³⁸U, nejtěžší nuklid, který se vyskytuje v přírodě. Používají se dvě metody přípravy těžkých prvků:

• Záchyt několika neutronů a následný β⁻ rozpad vzniklého izotopu. Existují tři možnosti provedení:
  • Záchyt neutronů v reaktoru s konstantním neutronovým proudem: množství připravených transuranů je limitováno konkurencí mezi procesem radioaktivního rozpadu a jaderného štěpení. Toto je jediný proces poskytující vážitelná množství transuranů.
  • Neutronový záchyt v pulsním neutronovém proudu: Termonukleární explozí je produkován velmi intenzivní tok neutronů (10²³ – 10²⁵ neutronu×cm⁻³) po dobu 10⁻⁸ až 10⁻⁶ s. Během tohoto intenzivního neutronového bombardování vznikají izotopy uranu s vysokým přebytkem neutronů. Tato nestabilní jádra se násobnou emisí částic β⁻ stabilizují za vzniku izotopů s dlouhým poločasem rozpadu, např.:

     238
    92 U + 12  1
    0 n →  250
    92 U + γ

     250
    92 U →  250
    98 Cf + 6  0
    -1 β⁻

• Neutronový záchyt při hustotě toku neutronů 10²⁰ – 10²⁸ neutronu×cm⁻³. Tento proces probíhá ve hvězdách (r-proces).

• Bombardování těžkých prvků urychlenými ionty, např.:

   238
  92 U +  2
  1 H →  238
  93 Np + 2  1
  0 n

   244
  94 Pu +  4
  2 He →  247
  95 Am +  1
  1 H

Bombardováním lehkými částicemi (deuterony, α částice) získáme prvky s atomovým číslem vyšším o jednu až dvě jednotky, pokud ale použijeme těžší ionty, např. ¹²C nebo ¹⁶O můžeme získat prvky s protonovým číslem vyšším o šest až deset jednotek oproti výchozímu jádru.