neptunium

I reaktoravfall (brukt kjernebrensel) er neptunium et av de farligste stoffene. Fordi neptunium bare har blitt produsert i små mengder, og har få bruksområder utenom ren forskning, er helsefaren forbundet med stoffet liten.

Alle isotoper av neptunium er radioaktive, og den vanligste formen for neptunium sender ut alfastråling. Det betyr at den er farlig når den kommer inn i kroppen, men ganske ufarlig utenfor. Neptunium kan komme inn i kroppen via mat eller ved innånding, og er generelt farligere ved innånding.

Isotopen neptunium-237 dannes i store mengder i kjernereaktorer med brenselstaver av mer eller mindre anriket uran (uran-235). Ved nøytroninnfanging vil uran-235 bli omgjort til uran-236. Mesteparten av uran-236-nuklidene vil fisjonere, men noe uran-236 vil også kunne absorbere et nytt nøytron og danne uran-237. Denne nukliden sender ut negativ betastråling (er β^--aktiv) og desintegrerer til neptunium-237.

Av uran-238 dannes uran-239 som desintegrerer tilsvarende til neptunium-239, men denne har kort levetid (halveringstid på 2,346 dager) og desintegrerer til plutonium-239 (plutonium). Mengden av neptunium utgjør cirka 0,1 prosent av plutoniumproduksjonen, men er noe avhengig av reaktortype.

Neptunium danner flere kjemiske forbindelser. I sine forbindelser, både i fast tilstand og i løsninger, kan neptunium opptre med alle oksidasjonstall fra +III til +VII. Disse svarer til kationene Np³⁺ (blåfiolett), Np⁴⁺ (gulgrønn), NpO₂⁺(blågrønn), NpO₂²⁺ (rosa), i tillegg til forskjellige anioner som blant annet NpO₅³⁻ (mørkegrønn). De mest stabile og vanlige oksidasjonstallene er +III, +IV og særlig +V.

Neptunium(IV)oksid, NpO₂ (neptuniumdioksid), er det mest stabile av neptuniums oksider. Det er et gulgrønt, krystallinsk pulver.

Neptunium(IV)hydroksid, Np(OH)₄ · nH₂O, er en grønngrå gel som dannes ved tilsetning av ammoniakk til en løsning av et neptunium(IV)salt. Det blir brukt til fremstilling av neptuniumsalter.

Neptunater er forbindelser hvor neptunium inngår i anionet. De kan inneholde både fire-, fem-, seks- og syvverdig neptunium, svarende til oksidasjonstallene +IV, +V, +VI og +VII, for eksempel bariumneptunat(IV), BaNpO₃, litiumneptunat(V), Li₃NpO₄, kalsiumneptunat(VI), CaNpO₄ og kaliumneptunat(VII), K₃NpO₅.

Neptunium(III)fluorid, NpF₃ (fiolett), og neptunium(IV)fluorid, NpF₄ (grønt), blir brukt til fremstilling av rent neptunium.

Det har blitt fremstilt 20 isotoper av neptunium, og de har massetall fra 225 til 244. De er alle kunstig laget, og alle er radioaktive.

Neptunium-237 er den mest stabile isotopen, og den som har lengst halveringstid, på 2,14 millioner år. Sammenlignet med Jordens alder, 4,55 milliarder år, er denne halveringstiden så kort at mer enn 2000 halveringstider er forløpt siden Jorden ble til. Det finnes derfor ikke påviselige mengder av neptunium som et opprinnelig grunnstoff.

Neptunium-237 og -239 blir dannet i små mengder i naturen ved at uran reagerer med nøytroner, men konsentrasjonen er så lav at isotopene vanskelig lar seg isolere kjemisk fra uranmalmer.

Neptunium-237 er radiotoksisk og som et biprodukt fra kjernekraftverk utgjør den et betydelig avfallsproblem. Mengden reduseres derfor ved transmutasjon til mer kortlivete nuklider.

Neptunium-237 desintegrerer ved alfastråling til protactinium-233 og videre gjennom flere radioaktive nuklider til thallium-205. Denne radioaktive serien kalles neptuniumserien. I denne har alle leddene et massetall som fremkommer av formelen 4n+1, der n er et helt tall. Se også artikkelen radioaktivitet.