אורניום-235

אורניום-235 (או U-235) הוא איזוטופ של אורניום. איזוטופ = גרסה של אותו יסוד עם מספר שונה של נייטרונים. גרעין ה-235U מורכב מ-92 פרוטונים ו-143 נייטרונים. הוא מהווה כ-0.72% ממסת האורניום הטבעי, ולכן נדיר יחסית לעומת 238U.

החשיבות של 235U נובעת מכך שהוא חומר בקיע. חומר בקיע = גרעין שיכול לעבור ביקוע כאשר פוגע בו נייטרון. בביקוע הגרעין מתפרק לשני גרעינים קטנים יותר ומשחרר אנרגיה ונייטרונים נוספים. תכונה זו הפכה את 235U לדלק בכורים גרעיניים ולמרכיב בפצצות גרעיניות. הנייטרונים שמשתחררים גם מסייעים לייצור פלוטוניום בכורים.

יחד עם פלוטוניום-239 ו-233U, 235U הוא אחד משלושת החומרים הבקיעים העיקריים. הוא גם היחידי שמצוי באופן טבעי בכדור הארץ. שיעורו הנמוך באורניום הטבעי מאלץ תהליכי העשרה יקרים כדי להעלות את ריכוז ה-235U לשימוש אנרגטי.

המסה של 235U במצב היסוד היא 235.0439299 יחידות אטומיות, וספין הגרעין הוא 7/2.

כאשר נייטרון פוגע ב-235U הוא יכול להתחבר לגרעין וליצור גרעין מעורר של 236U. גרעין זה מתפרק מיד לשני גרעינים קלים יותר, ולרוב פולט שניים או שלושה נייטרונים נוספים. הממוצע הוא כ-2.5 נייטרונים לביקוע, לעומת כ-3 ב-239Pu.

דוגמות של תוצרי ביקוע כוללות קריפטון (Kr) ובאריום (Ba). המסים של תוצרי הביקוע נוטים להתפלג סביב ~135 לגרעין הכבד ו~95 לגרעין הקל.

כל ביקוע משחרר אנרגיה רבה, בערך 200 MeV לגרעין. החשיבות של אנרגיית הנייטרון הפוגע גבוהה: בנייטרונים איטיים (אנרגיה נמוכה) הסיכוי לביקוע ב-235U גדול בהרבה מאשר בנייטרונים מהירים. תכונה זו מאפשרת לשלוט ולהגביר תגובת שרשרת על ידי שימוש במאיטים כמו מים כבדים או גרפיט.

235U הוא רדיואקטיבי וזמן מחצית החיים שלו הוא כ-703.8 מיליון שנים. הוא דועך ברוב המקרים בהתפרקות אלפא ל-231Th, עם שחרור אנרגיה של כ-4.679 MeV. התפרקות מסוג ביקוע ספונטני אפשרית, אך נדירה מאוד (כמעט אחת מתוך עשר מיליארדים). גם פליטת נייטרון שמובילה לעופרת היא אירוע נדיר יותר (כמעט אחת מתוך מאה מיליארדים).

ייתכן שבעבר, כשהיה ריכוז ה-235U גבוה יותר, התקיימו כורים גרעיניים טבעיים. מכרה האורניום באוקלו שבגבון הוא האתר היחיד שבו נמצאו עדויות לכך.

אורניום-235 הוא סוג של אורניום. סוג כזה נקרא איזוטופ. איזוטופ = אותו יסוד עם מספר שונה של חלקיקים בשם נייטרונים.

בליבת ה-235 יש 92 פרוטונים ו-143 נייטרונים. הוא נמצא בטבע רק בכמות קטנה, כ-0.72% מכל האורניום.

235U מיוחד כי גרעינו יכול להיפרד לשניים כשיורד עליו נייטרון. ביקוע = כשהגרעין נשבר לשניים. בתהליך נפלטים גם נייטרונים ויוצאת הרבה אנרגיה. זה מה שמאפשר להפוך אותו לדלק בכורים גרעיניים. זה גם מה שמשתמשים בו בפצצות, אבל זאת רק עובדה מדעית.

תוצרי השבירה הם גרעינים קטנים יותר. דוגמאות הן קריפטון ובאריום. בדרך כלל אחד מהם כבד יותר (בסביבות 135), והשני קל יותר (בסביבות 95). מכל שבירה נפלטים בדרך כלל שניים או שלושה נייטרונים.

235U הוא רדיואקטיבי. זמן מחצית החיים שלו כ-703.8 מיליון שנים. ברוב המקרים הוא דועך על ידי פליטת חלקיק קטן בשם אלפא והופך לתוריום-231. יש גם מקרי ביקוע ספונטני נדירים מאוד. לפני מיליארדי שנים ייתכן שהיו כורים גרעיניים טבעיים. המקום המוכר היחיד שמצאו בו ראיות כאלה הוא אוקלו בגabon.