Voorbeelden van Nucliden
Uranium
Uranium is een natuurlijk voorkomend chemisch element met atoomnummer 92, wat betekent dat er 92 protonen en 92 elektronen in de atoomstructuur zijn. Het chemische symbool voor uranium is U. Uranium wordt algemeen aangetroffen in lage concentraties (enkele ppm – parts per million) in alle gesteenten, bodem, water, planten en dieren (inclusief mensen). Uranium komt ook voor in zeewater, en kan uit het oceaanwater worden gewonnen. Aanzienlijke concentraties uranium komen voor in sommige stoffen zoals uraniniet (het meest voorkomende uraniumerts), fosfaatertsafzettingen en andere mineralen.
Natuurlijk uranium bestaat hoofdzakelijk uit de isotoop 238U (99,28%), daarom ligt de atoommassa van het uraniumelement dicht bij de atoommassa van de isotoop 238U (238,03u). Natuurlijk uranium bestaat ook uit twee andere isotopen: 235U (0,71%) en 234U (0,0054%). De abundantie van isotopen in de natuur wordt veroorzaakt door verschillen in de halveringstijden. Alle drie natuurlijk voorkomende isotopen van uranium (238U, 235U en 234U) zijn onstabiel. Anderzijds behoren deze isotopen (behalve 234U) tot de primordiale nucliden, omdat hun halveringstijd vergelijkbaar is met de leeftijd van de aarde (~4,5×109 jaar voor 238U).
In kernreactoren moeten we rekening houden met drie kunstmatige isotopen, 236U, 233U en 232U. Deze worden door transmutatie in kernreactoren geproduceerd uit 235U en 232Th.
Xenon
Xenon is een natuurlijk voorkomend chemisch element met atoomnummer 54, wat betekent dat er 54 protonen en 54 elektronen in de atoomstructuur zijn. Het chemische symbool voor xenon is Xe. Xenon is een kleurloos, dicht, reukloos edelgas dat in de atmosfeer van de aarde in sporenhoeveelheden voorkomt.
In de nucleaire industrie heeft vooral kunstmatig xenon 135 een enorme invloed op de werking van een kernreactor. Voor natuurkundigen en voor de exploitanten van reactoren is het van belang de mechanismen te begrijpen die xenon produceren en uit de reactor verwijderen, om te kunnen voorspellen hoe de reactor zal reageren na wijzigingen in het vermogensniveau.
Een andere belangrijke isotoop is het xenon 133, dat een halveringstijd van 5,2 dagen heeft, en de aanwezigheid ervan in een reactorkoelvloeistof wijst (samen met xenon 135) op een mogelijk defect van de splijtstofbekleding. Een nieuw defect zal vaak leiden tot een stapsgewijze toename van alleen de Xe-133 activiteit, die wordt gemeten aan de hand van het reactorkoelmiddel. Naarmate het defect groter wordt, zal de vrijkomingssnelheid van de oplosbare, langer levende nucliden, met name I-131, I-134, Cs-134 en Cs-137, toenemen.
Borium
Borium is een in de natuur voorkomend chemisch element met atoomnummer 5, wat betekent dat er 5 protonen en 5 elektronen in de atoomstructuur zijn. Het chemische symbool voor boor is B.
Natuurlijk boor bestaat hoofdzakelijk uit twee stabiele isotopen, 11B (80,1%) en 10B (19,9%). In de nucleaire industrie wordt boor vaak gebruikt als neutronenabsorber door de hoge neutronendoorsnede van isotoop 10B. Zijn (n,alfa)-reactiedoorsnede voor thermische neutronen bedraagt ongeveer 3840 schuren (voor een neutron van 0,025 eV). Isotoop 11B heeft een absorptiedoorsnede voor thermische neutronen van ongeveer 0,005 barns (voor een neutron van 0,025 eV). De meeste (n,alfa)-reacties van thermische neutronen zijn 10B(n,alfa)7Li-reacties die gepaard gaan met 0,48 MeV gamma-emissie.
Bovendien heeft isotoop 10B een hoge (n,alfa)-reactiedoorsnede langs het hele neutronenergiespectrum. De doorsneden van de meeste andere elementen worden zeer klein bij hoge energieën, zoals in het geval van cadmium. De doorsnede van 10B neemt monotoon af met de energie. Voor snelle neutronen is de doorsnede in de orde van schuren.