ネプツニウム、元素周期表上の要素93は、合成的に生成された最初の超ウラン元素であり、最初のアクチニドシリーズの超ウラン元素が発見された。 その発見は、エンリコ-フェルミによるウランに中性子を照射する試みを含む、元素のいくつかの誤った発見の後に起こった。 その実験は、核分裂、または分裂する原子の発見をもたらした。
ネプツニウムは、ウランとプルトニウムの間に周期表に挟まれており、放射性でもあります。, 惑星にちなんで名付けられたこれらの元素のすべては、核内に92から94の陽子を持ち、核分裂反応、または”原子分裂”を受けるのに十分な大きさです。”この能力のために、ウランとプルトニウムは、両方とも原子力発電所や武器で広く使用されています。
ネプツニウムは、しかし、その周期表の隣人のいずれかよりもかなり遅い歴史の中で発見され、広く使用されていません。, ネプツニウムはウランとプルトニウムの核反応によって生成され、何百万年もの間有害な放射性廃棄物として持続する可能性があるため、2003年の太平洋岸北西核研究所の報告によると、ネプツニウムは研究すべき重要な要素である。 ネプツニウムの化学的性質を理解することは、核廃棄物の安全な長期保管を確保するために不可欠である。
ちょうど事実
- 原子番号（核内の陽子の数）：93
- 原子記号（元素の周期表）：Np
- 原子量（原子の平均質量）：237
- 密度：11。,48立方インチあたりオンス(19.86立方センチメートルあたりグラム)
- 室温での相:固体
- 融点:1,191華氏(644℃)
- 沸点:7,052F(3,900C)
- 自然同位体の数(中性子の数が異なる同じ元素の原子):4—ネプツニウム-237からネプツニウム-240。 実験室で作成された21の追加の既知の同位体があります。,
- 最も一般的な同位体：Np-237
発見：三度目の魅力
彼の本の中でジョン*エムズリーによると、”自然のビルディングブロック：A-Zガイド”（オックスフォード大学出版社、1999）、イタリアの科学者エンリコ-フェルミは、彼が元素93を発見したと主張した最初の1934年でした。 彼は、ウランよりも重い元素（92元素）は、中性子でウランを砲撃することによって生成することができると仮定した。, 理論的には、これはウラン原子に一つの中性質量単位を追加し、ベータ崩壊、または中性子を陽子に変える負電荷の損失を受け、93の総陽子を持つ元素 フェルミの実験では、中性子がウラン原子と融合する代わりに、ウラン原子を多くのフラグメント放射性同位体に分割して元素を作り出すことはできなかった。 フェルミは彼の誤った主張のために批判され、彼が実際に最初の原子分裂、または核分裂、実験を行ったことを当時に知りませんでした。,
ちょうど四年後の1938年に、ルーマニアの物理学者Horia Hulubeiとフランスの化学者Yvette Cauchoisは、元素93の発見について同様の誤った報告をしました。 彼らは、天然に存在する鉱物サンプル中の元素を発見したと主張しました。 当時、科学者たちは、ウランよりも多くの陽子を持つ元素（超ウラン元素）が自然界に存在しないと信じて、これを拒否しました。
要素93は、1940年にカリフォルニア大学バークレー校で既存の要素として受け入れられました。, エドウィン-マクミラン教授と大学院生のフィリップ-アベルソンは、フェルミに似た手法を使用しましたが、一つの重要な違いは、彼らが遅い移動中性子を使用したことです。 マクミランはサイクロトロンと呼ばれる機械を使って中性子を減速させ、ウラン238ターゲットに向けた。 今回は、中性子は実際にそれらをバラバラにするのではなく、ウラン原子と融合することによって元素93を作成するために働いた。 アベルソンは得られたサンプルを分析し、新しい同位体（後にNp-289と命名された）が存在することを示した珍しいベータ線に注目した。, 海王星は太陽系の天王星を超えた次の惑星であるため、McMillanとAbelsonは元素をneptuniumと呼ぶことに決めました。 この発見は実験室で合成された最初の超ウラン元素であり、マクミランは1951年にノーベル賞を受賞した。
ネプツニウムの供給源
科学者たちはネプツニウムは合成的にしか作ることができないと考えていましたが、ロスアラモス国立研究所によると、ネプツニウムの25同位体のうち微量が自然界で発見されています。, 岩石、土壌および水に含まれるウランは、天然核反応を起こし、少量の同位体Np-237からNp-240に至る。
しかし、ネプツニウムの大部分は人為的であり、すなわち原子力発電所での反応の副産物として作られている。 科学者は使用済み核燃料から大量にネプツニウムを抽出することができます。 その長い半減期2.14万年のために、Np-237は作成されたネプツニウムの最も豊富な同位体です。 ネプツニウムの他のほとんどの同位体は、短い半減期を有し、数日以内に崩壊する。,
ネプツニウムの性質
ネプツニウムは、周期表のアクチニドシリーズ、行5fのメンバーです。 この行（上記のランタニド行とともに）は、通常の寸法のページに収まるには長すぎるため、周期表の残りの部分とは別に、しばしば以下に示されます。 すべての15アクチニド元素は非常に大きな原子半径を持っており、放射性です。
ネプツニウムは銀金属であり、四つの異なる酸化状態を有する非常に反応性である。 それが他の要素と結合するとき、それは異なる着色された溶液（紫、黄、緑、ピンク）として起こる。, でも、それ自体で、ネプツニウムは、温度に応じて、三つの異なる同素体、または物理的な形態として発生します。 これはアクチニドの中で最も密度が高く、既知の元素の中で最も大きな温度範囲で液体のままであり得る。
それを使うことはできますか？
ネプツニウムの現在のアプリケーションは限られています。 ネプツニウムは、核分裂性核燃料としてのみ考慮されており、実際には使用されていません。 しかし、ネプツニウム237はプルトニウム238を生成するために使用され、その後、衛星、宇宙船、灯台に長期間にわたって電力を供給することができる特別なエネルギー発電機に使用される。, ネプツニウム237は、高エネルギー中性子を検出する装置の一部として核物理学の研究にも使用されています。
それは私たちを傷つけることができますか？
あなたの家に放射性ネプツニウムがあるかもしれません！ ネプツニウムは、一般的な家庭用品に蓄積する：イオン化煙探知機。 煙を検出するために、別のアクチニド元素であるアメリシウム-241は放射線を放出し、ネプツニウム-237に変わる。 しかし、心配する必要はありません：煙探知機の放射性物質の量は無視できるほどであり、Emsleyによると、人間の健康に害を及ぼすことはありません。 煙探知器はより少しにより0.00000001オンスを含んでいます（0。,0000003グラム）のアメリシウムは、このすでに少量の約0.2パーセントだけが毎年ネプツニウムに変換するようにゆっくりと崩壊する。
科学者たちは、しかし、使用済み核燃料中に存在するネプツニウムの長期貯蔵に懸念している、バークレー研究所が発表した2005年の記事によると。 ネプツニウムは総放射性廃棄物のわずかな割合しか占めていませんが、長期的で抽出が困難であるため、特定の脅威をもたらします。, Notre Dame College of Engineeringの助教授であるAmy Hixonは、あまり知られていないアクチニド元素とそれらを最もよく含む方法を研究しました。
“使用された核燃料棒に存在するネプツニウムは何百万年も続くことがあり、私は誇張していません”とHixon氏は、ネプツニウムを含む現実を説明した。 彼女の研究室では、ネプツニウムや他のアクチニドが、ネバダ州のユッカ山のために提案されたもののように、地質学的リポジトリをシミュレートする, これらの深い貯蔵場所が最も安全な長期貯蔵として一般に受け入れられるけれども、米国で現在作動しているどれもありません。 ユッカ山の核廃棄物リポジトリは、2011年にオバマ政権下でdefundedされました。 トランプ政権は、深いボアホール廃棄物研究のためのすべての資金を削減しましたが、議会は2018の次の予算サイクルで資金を再考するかもしれませ