Уран-234

Уран-234 образуется в результате следующих распадов:

• β⁺-распад нуклида ²³⁴Np (период полураспада составляет 4,4(1)^[2] суток):

${\displaystyle \mathrm {^{234}_{93}Np} \rightarrow \mathrm {~_{92}^{234}U} +e^{+}+{\nu }_{e};}$

• β⁻-распад нуклида ²³⁴Pa (период полураспада составляет 6,70(5)^[2] ч):

${\displaystyle \mathrm {^{234}_{91}Pa} \rightarrow \mathrm {^{234}_{92}U} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e};}$

• α-распад нуклида ²³⁸Pu (период полураспада составляет 87,7(1)^[2] года):

${\displaystyle \mathrm {^{238}_{94}Pu} \rightarrow \mathrm {^{234}_{92}U} +\mathrm {^{4}_{2}He} .}$

Распад урана-234 происходит по следующим направлениям:

• α-распад в ²³⁰Th (вероятность 100 %^[2], энергия распада 4 857,7(7) кэВ^[1]):

${\displaystyle \mathrm {^{234}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{230}_{90}Th} +\mathrm {^{4}_{2}He} ;}$

энергия испускаемых α-частиц 4 722,4 кэВ (в 28,42 % случаев) и 4 774,6 кэВ (в 71,38 % случаев)^[4].

• Спонтанное деление (вероятность 1,73(10)⋅10⁻⁹ %)^[2].
• Кластерный распад с образованием нуклида ²⁸Mg (вероятность распада 1,4(3)⋅10⁻¹¹ %^[2], по другим данным 3,9(10)⋅10⁻¹¹ %^[5]):

${\displaystyle \mathrm {^{234}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{206}_{80}Hg} +\mathrm {^{28}_{12}Mg} .}$

• Кластерный распад с образованием нуклидов ²⁴Ne и ²⁶Ne (вероятность распада 9(7)⋅10⁻¹² %^[2], по другим данным 2,3(7)⋅10⁻¹¹ %^[5]):

${\displaystyle \mathrm {^{234}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{210}_{82}Pb} +\mathrm {^{24}_{10}Ne} ;}$

${\displaystyle \mathrm {^{234}_{92}U} \rightarrow \mathrm {^{208}_{82}Pb} +\mathrm {^{26}_{10}Ne} .}$

Известен единственный изомер ²³⁴U^m со следующими характеристиками^[2]:

• Избыток массы: 39 567,9(18) кэВ
• Энергия возбуждения: 1 421,32(10) кэВ
• Период полураспада: 33,5(20) мкc
• Спин и чётность ядра: 6⁻

Несмотря на крайне низкое массовое содержание, активность урана-234 в природном уране практически равна активности его долгоживущего предшественника по цепочке распада, урана-238, составляющего более 99 % массы природного урана, поскольку уран-234 и уран-238 находятся в равновесии. Соответственно уран-234 и уран-238 вносят каждый более 49 % в общую активность урана природного происхождения. При изготовлении топлива для ядерных установок (АЭС и т. п.) природный уран претерпевает процесс обогащения с целью повысить содержание урана-235. При этом относительное содержание урана-234, как ещё более лёгкого изотопа, повышается в ещё большей степени. Хотя массовое содержание урана-234 остаётся на уровне сотых долей процента, его активность становится преобладающей. Именно поэтому обогащённый уран с санитарно-гигиенической точки зрения рассматривается как уран-234.

Самостоятельное применение урана-234 весьма ограничено и связано в основном с его отмеченной выше особенностью. Главным образом он используется в контрольных радиоактивных источниках для калибровки радиометров, применяемых при радиационном мониторинге обогащённого урана.

В 1953 году В. В. Чердынцев и П. И. Чалов обнаружили увеличения отношения активностей изотопов ²³⁴U к ²³⁸U при переходе из твердой фазы в жидкую. Это открытие зарегистрировано в Государственном реестре открытий как эффект Чердынцева-Чалова^[6]. Неравновесность отношений четных изотопов урана широко используется в гидрогеологии^[7][8].