低放射性废物和超铀元素

快捷方式: 差异，相似，杰卡德相似系数，参考。

低放射性废物和超铀元素之间的区别

低放射性废物 vs. 超铀元素

低放射性廢物（英文：Low-level waste，縮寫：LLW）是除中等放射性廢物、高放射性廢物、乏燃料、超鈾元素廢料以及濃縮鈾工廠邊角料（uranium mill tailings）之外所有放射性核廢料的總稱。如果低放射性廢物同其他有害化學品混在一起，則在處理、儲藏和廢棄處置時必須同時滿足低放射性廢物和有害化學品的監管要求。在技術上，各國對低放射性廢物的放射性有不同的數值定義。國際原子能機構提供劃分方面的指導。. 超铀元素在化学上指的是原子序数在92（铀）以上的重元素。原子序数从1到92的元素中，除了锝，钷，砹，钫4种物质以外，都可以很容易在地球上大量检测到，而且比较稳定，有很长的半衰期，或者是铀的普遍衰变物。 序数92以上的元素都是首先以人工合成的办法发现的。僅有少數的元素在地球上被發現自然生成，例如钚、镎、鉲等，因为他们都有放射性，半衰期短。可以在富铀的矿石中检测到钚的痕迹，在核试验后也有少量生成。它们是铀矿石经过中子俘获紧接着两次β衰变而成的：（238U → 239U → 239Np → 239Pu）。 这些元素现在可以用核反应堆或者粒子加速器人工合成。这些元素的半衰期有随着序数的增加而有缩短的趋势，然而也有例外：例如𨧀和锔的一些同位素。格伦·西奥多·西博格预言了在这一系列元素中更多的反常元素，并且把它们归类于“稳定岛”，即质子或中子为幻数的原子核具有特别的稳定性。 超铀元素中未发现的元素以及发现但未命名的元素，使用IUPAC元素系统命名法。超铀元素的命名曾引起很大的争论，104到109号元素命名的争论从二十世纪六十年代开始，一直到1997年才解决。.

半衰期

半衰期（Half-life）是指某種特定物質的浓度经过某种反应降低到剩下初始时一半所消耗的時間，半衰期是研究反应动力学的一个容易测定的重要参数，数学上可以证明，只有一级反应的半衰期是恒定的数值，且知悉一个一级反应的半衰期便可以计算出该反应的所有动力学参数，所以人们通常只关心一级反应的半衰期。常见的一级反应有：放射性核素的衰变、一级化学反应、药物在体内的吸收和代谢等。.

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同位素

同位素（Isotope）是某種特定化學元素之下的不同種類，同一種元素下的所有同位素都具有相同原子序數，質子數目相同，但中子數目卻不同。這些同位素在化學元素週期表中佔有同一個位置，因此得名。 例如氫元素中氘和氚，它們原子核中都有1個質子，但是它們的原子核中分別有0個中子、1個中子及2個中子，所以它們互為同位素。.

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鈾

鈾（Uranium）是一種銀白色金屬化學元素，屬於元素週期表中的錒系，化學符號為U，原子序為92。每個鈾原子有92個質子和92個電子，其中6個為價電子。鈾具有微放射性，其同位素都不稳定，并以鈾-238（146個中子）和鈾-235（143個中子）最为常见。鈾在天然放射性核素中原子量第二高，仅次于钚。其密度比鉛高出大約70%，比金和鎢低。天然的泥土、岩石和水中含有百萬分之一至百萬分之十左右的鈾。採礦工業從瀝青鈾礦等礦物中提取出鈾元素。 自然界中的鈾以三种同位素的形式存在：鈾-238（99.2739至99.2752%）、鈾-235（0.7198至0.7202%）、和微量的鈾-234（0.0050至0.0059%）。鈾在衰變的時候釋放出α粒子。鈾-238的半衰期為44.7億年，鈾-235的則為7.04億年，因此它们被用于估算地球的年齡。 鈾獨特的核子特性有很大的實用價值。鈾-235是唯一自发裂變的同位素。鈾-238在快速中子撞擊下能夠裂變，屬於增殖性材料，即能在核反應爐中經核嬗變成為可裂變的鈈-239。鈾-233也是一種用於核科技的可裂變同位素，可從自然釷元素製成。鈾-238自發裂變的機率极低，快中子撞擊可诱导其裂變；鈾-235和233可被慢中子撞击而裂变，如果其质量超过临界质量，就都能夠維持核連鎖反應，在核反应过程中的微小质量损失会转化成巨大的能量。这一特性使它们可用于生产核裂变武器与核能发电。耗尽后的鈾-235发电原料被称为貧鈾（含238U），可用做钢材添加剂，製造贫铀弹和裝甲。.

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钚

鈽（Plutonium，--）是原子序数94、元素符號為Pu的放射性超鈾元素。它屬於錒系金屬，外表呈銀白色，接觸空氣後容易腐蝕、氧化，在表面生成無光澤的二氧化鈽。鈽有六种同素異形體和四種氧化態，易和碳、鹵素、氮、矽起化學反應。鈽暴露在潮濕的空氣中時會產生氧化物和氫化物，其體積最大可膨脹70%，屑狀的钚能自燃。它也是一种放射性毒物，会於骨髓中富集。因此，操作、處理鈽元素具有一定的危險性。 鈽是天然存在於自然界中質量最重的原子。它最穩定的同位素是鈽-244，半衰期約為八千萬年，足夠使鈽以微量存在於自然環境中。 鈽最重要的同位素是鈽-239，半衰期為2.41萬年，常被用來製造核子武器。鈽-239和鈽-241都易于裂變，即它們的原子核可以在慢速熱中子撞擊下產生核分裂，釋出能量、伽馬射線以及中子輻射，從而形成核連鎖反應，並應用在核武器與核反應爐上。 鈽-238的半衰期為88年，並放出α粒子。它是放射性同位素熱電機的熱量來源，常用於驅動太空船。 鈽-240自發裂變的比率很高，容易造成中子通量激增，因而影響了鈽作為核武及反應器燃料的適用性。 分離鈽同位素的過程成本極高又耗時費力，因此鈽的特定同位素時幾乎都是以特殊反應合成。 1940年，格倫·西奧多·西博格和埃德溫·麥克米倫首度在柏克萊加州大學實驗室，以氘撞擊鈾-238而合成鈽元素。麥克米倫將這個新元素取名Pluto（意為冥王星），西博格便開玩笑提議定其元素符號為Pu（音類似英語中表嫌惡時的口語「pew」）。科學家隨後在自然界中發現了微量的鈽。二次大戰時曼哈頓計劃則首度將製造微量鈽元素列為主要任務之一，曼哈頓計劃後來成功研製出第一個原子彈。1945年7月的第一次核試驗「三一试验」，以及第二次、投於長崎市的「胖子原子彈」，都使用了鈽製作內核部分。關於鈽元素的人體輻射實驗研究並在未經受試者同意之下進行，二次大戰期間及戰後都有數次核試驗相關意外，其中有的甚至造成傷亡。核能發電廠核廢料的清除，以及冷戰期間所打造的核武建設在核武裁減後的廢用，都延伸出日後核武擴散以及環境等問題。非陸上核試驗也會釋出殘餘的原子塵，現已依《部分禁止核試驗條約》明令禁止。.

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锝

锝（--）是一種化學元素，其原子序數是43，化學符號是Tc。其所有同位素都具有放射性，是原子序最小的非穩定元素。地球上現存的大部分鍀都是人工製造的，自然界中僅有極少量存在。在鈾礦中，鍀是一種自發裂變產物；在鉬礦石中，鉬經中子俘獲后可以生成鍀。鍀是一種銀灰色的金屬晶體，其化學性質介於錳和錸之間。 在鍀發現以前，德米特里·門捷列夫就已經預測了它的許多性質。在他的周期表中，門捷列夫把這種尚未發現的元素叫做“類錳”，符號為Em。1937年，鍀（準確的說是鍀-97）成為第一個大部分由人工製造的元素。它的英文名來自希腊語τεχνητός，意為“人造”。 鍀的短壽命同位素鍀-99m具有γ放射性，廣泛用於核醫學。鍀-99僅具有β放射性。商業上，鍀的長壽命同位素是反應堆中鈾-235裂變的副產物，可以從乏燃料中提取得到。鍀最長壽命的同位素是鍀-98（半衰期為420萬年）。1952年，有人在壽命超過十億年的紅巨星中發現了鍀-98，讓人們認識到恆星可以製造重元素。.

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锔

鋦（Curium）是一種放射性超鈾元素，符號為Cm，原子序為96，屬於錒系元素，以研究放射性的科學家瑪莉·居禮（Marie Curie）和其丈夫皮埃爾·居禮命名。伯克利加州大學的格倫·西奧多·西博格等人在1944年7月首次專門合成鋦元素。發現起初被列為機密，到1945年11月才公佈於世。大部分的鋦是在核反應爐中通過對鈾或鈈進行中子撞擊產生的。每噸用盡的核燃料中含有大約20克鋦。 鋦是一種銀白色的堅硬高密度金屬，熔點和沸點是錒系元素中較高的。鋦在標準溫度和壓力下具順磁性，並在冷卻後變為反鐵磁性；許多鋦化合物也具有磁性的轉變。鋦在化合物中的氧化態通常為+3和+4，而在溶液中主要呈+3態。鋦很容易被氧化，而形成的氧化物是鋦最常見的形態。鋦可以和各種有機化合物形成螢光配合物，但不出現在任何細菌或古菌中。當攝入人體之後，鋦會累積在骨骼、肺部和肝臟中，並可致癌。 鋦的所有已知同位素都具有放射性，並具有較小的臨界質量（維持核連鎖反應所需的最低質量）。這些同位素主要放射α粒子，輻射釋放的熱量可以在放射性同位素熱電機中用來產生電力。然而由於量的稀少，以及製造費用的昂貴，鋦難以用來發電。鋦被用於製造更重的錒系元素，及在心律調節器中作為能源的238Pu放射性同位素。它也作為α粒子射源，被用在α粒子X射線光譜儀中。許多火星探測任務都使用該光譜儀來分析火星表面岩石的結構和成份，羅塞塔號的菲萊登陸器（Philae Lander）也用它來探測楚留莫夫－格拉希門克彗星的表面。.

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镅

鋂（Americium，--）是一種放射性超鈾元素，符號為Am，原子序為95。鋂屬於錒系元素，在元素週期表中位於鑭系元素銪之下。鋂是以發現所在的美洲大陸（America）命名的。 位於伯克利加州大學由格倫·西奧多·西博格領導的團隊在1944年首次合成了鋂元素。雖然鋂是第三個超鈾元素，但它卻是繼鋦以後第四個被發現的超鈾元素。這項發現最初被列爲機密，直到1945年才公諸於世。大部分的鋂都是在核反應爐中以中子撞擊鈾或鈈而形成的：一噸乏核燃料含有大約100克鋂。鋂元素主要用在商業電離煙霧探測器和儀表中，或用作中子源。有人提出用242mAm同位素製造核電池和太空船的核推進燃料，但因該同核異構體的稀少和昂貴而尚待實現。 鋂是一種質軟的放射性金屬，外表呈銀白色。鋂的同位素中最常見的有241Am和243Am。在化合物中，特別是溶液中，鋂的氧化態通常是+3。鋂還有+2到+7之間的其他氧化態，可通過測量吸收光譜分辨出來。由於輻射變晶效應，鋂固體和鋂化合物的晶體結構本身含有缺陷。這些缺陷隨時間而增加，因此其物質屬性會進行變化。.

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放射性

放射性或輻射性是指元素從不稳定的原子核自发地放出射线，（如α射线、β射线、γ射线等）而衰变形成穩定的元素而停止放射（衰变产物），這種現象稱為放射性。衰变时放出的能量称为衰变能量。原子序數在83（鉍）或以上的元素都具有放射性，但某些原子序數小于83的元素（如锝）也具有放射性。而有趣的是，從原子序84開始一直到鉳元素有以下特性：原子序是偶數的，半衰期都比相邻的长。这是由於原子序数为偶數的元素的原子核含有適當數量的質子和中子，能够形成有利的配置結構。〈即魔數〉 對單一原子來說，放射性衰变依照量子力學是隨機過程，無法預測特定一個原子是否會衰变。不過原子衰变的機率不會隨著原子存在的時間長短而改變。對大量的原子而言，可以用量測衰變常數計算衰變速率及半衰期。其半衰期沒有已知的時間上下限，範圍可以到55個數量級，短至幾乎瞬間，長至久於宇宙年齡。 有許多種不同的放射性衰变。衰变或是能量的減少都會使有某種原子核的原子（父放射核素）轉變為有另一種原子核的原子，或是其中子或質子的數量不同，稱為子體核素。在一些衰变中，父放射核素和子體核素是不同的化學元素，因此衰变後產生了新的元素，這稱為核嬗变。 最早發現的衰变是α衰變、β衰變、γ衰變。α衰變是原子核放出α粒子（氦原子核），是最常見釋放核子的衰變，不過原子核偶爾也會釋放質子，或者釋放其他特殊的核子（稱為）。β衰變是原子核釋放電子（或正子）及反微中子，會將質子轉變為中子（或是將中子轉變為質子） 。核子也可能捕獲軌道上的電子，使質子轉變為中子，這為電子捕獲，上述的衰变都屬於核嬗变。 相反的，也有一些核衰变不會產生新的元素，受激態原子核的能量以伽馬射線的方式釋出，稱為伽馬衰变，或是將激发态原子核将能量转移至轨道电子上，轨道电子再脱离原子，稱為。若是核子中有大量高度受激的中子，有時會以中子發射的方式釋放能量。另外一種核衰变是將原來的原子核變為二個或多個較小的原子核，稱為自發性的核分裂，出現在大量的不穩定核子自發性的衰变時，一般也會釋放伽馬射線、中子或是其他粒子。 著名的例子像是鈾和釷，但也包括在自然界中，半衰期長的同位素，例如钾-40。例如15種是半衰期短的同位素，像鐳及氡，是由衰變後的產物，也有因為而產生的，像碳-14就是由宇宙射線撞擊氮-14而產生。放射性同位素也可能是因為粒子加速器或核反應爐而人工合成，其中有650種的半衰期超過一小時，有數千種的半衰期更短。.

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