По этой причине термин "расщепление" обычно используется для описания изотопов, которые подвергаются расщеплению тепловыми нейтронами, в частности, урана-233, урана-235, плутония-239 и химических элементов, которые содержат их, в частности, урана и плутония.
Другие нуклиды, такие как уран-238 и торий-232, расщепляются только под действием быстрых нейтронов, и обычно эти изотопы считаются воспроизводящими, а не делящимися. Воспроизводимость объясняется тем, что эти нуклиды могут поглощать медленные нейтроны, давая, таким образом, возможность образования плутония-239 или урана-233, соответственно, которые уже являются делящимися изотопами.
Поскольку в процессе расщепления выделяется очень большое количество энергии вторичных нейтронов (примерно 2 млн. эВ), в тепловых ядерных реакторах (с медленными нейтронами) эти нейтроны должны быть замедлены в случае начала цепной реакции. Это может быть достигнуто с помощью замедлителей, то есть продуктов с малой атомной массой (таких, как вода, тяжелая вода, некоторые углеводороды, графит, бериллий и т.п.), которые, хотя и поглощают часть энергии нейтронов при последующих ударах, но не поглощают нейтроны или поглощают их в очень незначительной степени.
Для того, чтобы запустить и поддерживать цепную реакцию, среднее число вторичных нейтронов, образующихся при расщеплении, должно быть больше, чем требуется для компенсации потери нейтронов при их захвате другими атомами, не приводящем к расщеплению.
Делящиеся и воспроизводящие химические элементы указаны ниже:
(1) Природный уран.
Уран в природном состоянии состоит из трех изотопов: урана-238, который составляет 99,28% всей массы, урана-235, который составляет 0,71%, и незначительного количества (около 0,006%) урана-234. Следовательно, природный уран можно считать как делящимся элементом (благодаря содержанию урана-235), так и воспроизводящим (благодаря содержанию урана-238).
В основном уран выделяют из урановой смолки, уранинита, отунита, браннерита, карнотита или торбернита. Он также извлекается из других вторичных ресурсов, таких как отходы производства суперфосфата или остатки золотодобывающих производств. Обычным процессом является восстановление тетрафторида с помощью кальция или магния или электролизом.
Уран - слаборадиоактивный элемент, очень тяжелый (относительная плотность 19) и твердый. Он имеет блестящую серебристо-серую поверхность, но темнеет в контакте с кислородом воздуха, образуя оксиды. В порошкообразном виде он окисляется и быстро возгорается при контакте с воздухом.
Уран обычно продается в форме чушек, пригодных для полировки, опиливания, прокатывания и т.п. (чтобы получить бруски и стержни, трубы, листы, проволоку и т.п.).
(2) Торий.
Поскольку торит и орангит, весьма богатые торием, встречаются в природе очень редко, торий в основном получают из монацита, который содержит также редкоземельные металлы.
Неочищенный торий представляет собой крайне пирофорный серый порошок. Его получают электролизом фторидов или восстановлением фторидов, хлоридов или оксидов. Полученный металл очищают и спекают в инертной атмосфере и превращают в тяжелые серо-стального цвета чушки (относительная плотность 11,5); они довольно тверды (хотя мягче, чем уран) и быстро окисляются на воздухе.
Эти чушки прокатывают, экструдируют или протягивают с получением листов, стержней, труб, проволоки и т.п. Природный торий состоит из изотопа тория-232.
Торий и некоторые сплавы тория используются главным образом как воспроизводящие материалы в ядерных реакторах. Торий-магниевые и торий-вольфрамовые сплавы, однако, используются в самолетостроении или в производстве термоионных устройств.
Изделия или части изделий, выполненные из тория, разделов XVI - XIX не включаются в данную товарную позицию.
(3) Плутоний.
Промышленный плутоний получают облучением урана-238 в ядерных реакторах.
Это очень тяжелый (относительная плотность 19,8) радиоактивный и сильно токсичный элемент. Он аналогичен урану по внешнему виду и по окисляемости.
Плутоний в промышленности поставляется в таком же виде, как и обогащенный уран, и требует величайшей осторожности при обращении.
Делящиеся изотопы включают:
(1) уран-233; его получают в ядерных реакторах из тория-232, который превращается последовательно в торий-233, протактиний-233 и уран-233;
(2) уран-235 - это только делящийся изотоп урана, который встречается в природе, причем присутствие его в природном уране составляет 0,71%.
Чтобы получить уран, обогащенный ураном-235, и уран, обедненный ураном-235 (то есть обогащенный ураном-238), гексафторид урана подвергают изотопному разделению с помощью электромагнитной, центробежной или газодиффузионной сепарации;
(3) плутоний-239; его получают в ядерных реакторах из урана-238, который последовательно превращается в уран-239, нептуний-239 и плутоний-239.
Следует отметить, что имеются некоторые изотопы трансплутониевых элементов, такие как калифорний-252, америций-241, кюрий-242 и кюрий-244, которые могут расщепляться (спонтанно или неспонтанно) и могут быть использованы как интенсивный источник нейтронов.
Из воспроизводящих изотопов, кроме тория-232, следует отметить обедненный уран (то есть обедненный ураном-235 и, соответственно, обогащенный ураном-238). Этот металл является побочным продуктом производства урана, обогащенного ураном-235. Благодаря его гораздо меньшей стоимости и доступности в больших количествах, он заменяет природный уран, в частности, как воспроизводящий материал, как защитный экран против радиации, как тяжелый металл для производства маховиков или в изготовлении абсорбирующих составов (газопоглотителей), используемых для очистки некоторых газов.
Изделия или части изделий, сделанные из урана, обедненного ураном-235, разделов XVI-XIX не включаются в данную товарную позицию.
(Б) Соединения делящихся и воспроизводящих химических элементов или изотопов.
В данную товарную позицию включаются, в частности, следующие соединения:
(1) урана:
(а) оксиды
и
,


(б) фториды
и
(последний сублимируется при 56°C),


(в) карбиды UC и
,

(г) уранаты
и
,


(д) уранилнитрат
,

(е) уранилсульфат
;

(2) плутония:
(а) тетрафторид
,

(б) диоксид
,

(в) нитрат
,

(г) карбиды PuC и
,

(д) нитрид PuN.
Соединения урана или плутония находят применение главным образом в ядерной промышленности или как промежуточные, или как конечные продукты. Гексафторид урана обычно поставляется в герметичных контейнерах; он весьма токсичен и, следовательно, должен требовать очень осторожного обращения;
(3) тория:
(а) оксид и гидроксид. Оксид тория
- беловато-желтый порошок, не растворимый в воде. Гидроксид тория
- гидратированный оксид тория. Оба получают из монацита. Они используются в производстве газокалильных сеток, как огнеупоры или как катализаторы (синтез ацетона). Оксид используется как воспроизводящий материал в ядерных реакторах;


(б) неорганические соли. Эти соли обычно белого цвета. Важнейшие из них следующие:
(i) нитрат тория, находящийся в более или менее гидратированном состоянии в виде кристаллов или порошка (кальцинированный нитрат). Используется для приготовления люминесцентных красок. Смешанный с нитратом церия используется для пропитки газокалильных сеток;
(ii) сульфат тория, кристаллический порошок, растворимый в холодной воде; водородсульфат тория и двойные сульфаты щелочных металлов;
(iii) хлорид тория
, безводный или гидратированный, и оксид хлорид;
