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.

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.