Produkty štiepenia

Pri štiepení jadra uránu ²³⁵U, ktoré obsahuje 235 nukleónov, vznikajú spravidla dva štiepne fragmenty s približne rovnakou hmotnosťou. Každý z nich obsahuje približne 95 až 140 nukleónov. Štiepenie môže prebiehať mnohými rôznymi spôsobmi, a preto medzi produktmi štiepenia vzniká veľké množstvo rôznych chemických prvkov. Medzi najčastejšie patria jód a cézium, ďalej napríklad bárium, kryptón, xenón, stroncium, zirkónium alebo telúr. Mnohé z týchto prvkov sú rádioaktívne a ďalej sa premieňajú rádioaktívnym rozpadom na ďalšie prvky.

Izotop uránu ²³⁸U môže zachytiť neutrón a následne sa prostredníctvom dvoch beta premien premeniť na plutónium ²³⁹Pu, ktoré je štiepiteľné. Pri jeho štiepení vznikajú ďalšie produkty štiepenia s nukleónovým číslom približne 100 až 135. Aj medzi nimi sa nachádza množstvo rádioaktívnych izotopov, ktoré sa ďalej rádioaktívne premieňajú.

 

Vedeli ste, že...?

V jednej tone vyhoreného jadrového paliva sa nachádza približne 45 kg produktov štiepenia.

 

Okrem štiepenia a rádioaktívnych premien prebieha v jadrovom reaktore aj záchyt neutrónov. Takto vzniknuté izotopy často následne podliehajú beta premenám. Opakovaným záchytom neutrónov a následnými beta premenami sa môže plutónium ²³⁹Pu postupne premeniť až na amerícium ²⁴¹Am.

Po približne štyroch rokoch prevádzky v jadrovom reaktore obsahujú palivové tablety takmer všetky chemické prvky periodickej tabuľky. Typické zloženie vyhoreného jadrového paliva je približne:

• 95,5 % uránu (približne 95 % ²³⁸U a 0,5 % ²³⁵U),
• 0,9 % plutónia,
• 3,1 % stabilných produktov štiepenia (najmä lantanoidy a ďalšie prvky),
• 0,1 % minoritných aktinoidov (napríklad neptúnium a amerícium),
• 0,2 % produktov štiepenia s krátkym polčasom rozpadu (najmä cézium a stroncium),
• 0,2 % produktov štiepenia s dlhým polčasom rozpadu (napríklad zirkónium, jód a technécium).

 

Vedeli ste, že...?

Čerstvo vyhorené jadrové palivo obsahuje približne 1 300 rôznych rádionuklidov, pričom väčšina z nich má veľmi krátky polčas rozpadu.