Jump to content

Изотопы цезия

Изотопы цезия  ( 55 Cs)
Основные изотопы [1] Разлагаться
abun­dance период полураспада ( т 1/2 ) режим pro­duct
131 Cs синтезатор 9,7 д. е 131 Машина
133 Cs 100% стабильный
134 Cs синтезатор 2,0648 и е 134 Машина
б 134 Нет
135 Cs след 1.33 × 10 6 и б 135 Нет
137 Cs синтезатор 30.17 и [2] б 137 Нет
Стандартный атомный вес А р °(Cs)

Цезий ( 55 Cs) имеет 41 известный изотоп , атомные массы этих изотопов колеблются от 112 до 152. Только один изотоп, 133 Cs, стабилен. Самыми долгоживущими радиоизотопами являются 135 Cs с периодом полураспада 1,33 миллиона лет, 137
Cs
с периодом полураспада 30,1671 года и 134 Cs с периодом полураспада 2,0652 года. Все остальные изотопы имеют период полураспада менее 2 недель, у большинства менее часа.

Начиная с 1945 года, с началом ядерных испытаний , радиоизотопы цезия были выброшены в атмосферу , где цезий легко растворяется и возвращается на поверхность Земли в составе радиоактивных осадков . Попадая в грунтовые воды, цезий откладывается на поверхности почвы и удаляется из ландшафта в основном за счет переноса частиц. В результате входную функцию этих изотопов можно оценить как функцию времени.

Список изотопов

[ редактировать ]
Нуклид
[n 1]
С Н Изотопная масса ( Да )
[n 2] [n 3]
Период полураспада
Разлагаться
режим

[n 4]
Дочь
изотоп

[n 5] [№ 6]
Спин и
паритет
[n 7] [№ 8]
Изотопический
избыток
Энергия возбуждения [№ 8]
112 Cs 55 57 111.95030(33)# 500(100) мкс п 111 Машина 1+#
а 108 я
113 Cs 55 58 112.94449(11) 16,7(7) мкс р (99,97%) 112 Машина 5/2+#
б + (.03%) 113 Машина
114 Cs 55 59 113.94145(33)# 0,57(2) с б + (91.09%) 114 Машина (1+)
б + , р (8,69%) 113 я
б + , а (0,19%) 110
а (0,018%) 110 я
115 Cs 55 60 114.93591(32)# 1,4(8) с б + (99.93%) 115 Машина 9/2+#
б + , р (0,07%) 114 я
116 Cs 55 61 115.93337(11)# 0,70(4) с б + (99.67%) 116 Машина (1+)
б + , р (0,279%) 115 я
б + , а (0,049%) 112
116 м Cs 100(60)# кэВ 3,85(13) с б + (99.48%) 116 Машина 4+, 5, 6
б + , р (0,51%) 115 я
б + , а (0,008%) 112
117 Cs 55 62 116.92867(7) 8,4(6) с б + 117 Машина (9/2+)#
117 м Cs 150(80)# кэВ 6,5(4) с б + 117 Машина 3/2+#
118 Cs 55 63 117.926559(14) 14(2) с б + (99.95%) 118 Машина 2
б + , р (0,042%) 117 я
б + , а (0,0024%) 114
118 м Cs 100(60)# кэВ 17(3) с б + (99.95%) 118 Машина (7−)
б + , р (0,042%) 117 я
б + , а (0,0024%) 114
119 Cs 55 64 118.922377(15) 43,0(2) с б + 119 Машина 9/2+
б + , а (2×10 −6 %) 115
119 м Cs 50(30)# кэВ 30,4(1) с б + 119 Машина 3/2(+)
120 Cs 55 65 119.920677(11) 61,2(18) с б + 120 Машина 2(−#)
б + , а (2×10 −5 %) 116
б + , п (7×10 −6 %) 119 я
120 м Cs 100(60)# кэВ 57(6) с б + 120 Машина (7−)
б + , а (2×10 −5 %) 116
б + , п (7×10 −6 %) 119 я
121 Cs 55 66 120.917229(15) 155(4) с б + 121 Машина 3/2(+)
121 м Cs 68,5(3) кэВ 122(3) с б + (83%) 121 Машина 9/2(+)
ИТ (17%) 121 Cs
122 Cs 55 67 121.91611(3) 21,18(19) с б + 122 Машина 1+
б + , а (2×10 −7 %) 118
122м1 Cs 45,8 кэВ >1 мкс (3)+
122м2 Cs 140(30) кэВ 3,70(11) мин. б + 122 Машина 8−
122м3 Cs 127,0(5) кэВ 360(20) мс (5)−
123 Cs 55 68 122.912996(13) 5,88(3) мин. б + 123 Машина 1/2+
123м1 Cs 156,27(5) кэВ 1,64(12) с ЭТО 123 Cs (11/2)−
123м2 Cs 231,63+Х кэВ 114(5) нс (9/2+)
124 Cs 55 69 123.912258(9) 30,9(4) с б + 124 Машина 1+
124 м Cs 462,55(17) кэВ 6,3(2) с ЭТО 124 Cs (7)+
125 Cs 55 70 124.909728(8) 46,7(1) мин. б + 125 Машина 1/2(+)
125 м Cs 266,6(11) кэВ 900(30) мс (11/2−)
126 Cs 55 71 125.909452(13) 1,64(2) мин. б + 126 Машина 1+
126м1 Cs 273,0(7) кэВ >1 мкс
126м2 Cs 596,1(11) кэВ 171(14) мкс
127 Cs 55 72 126.907418(6) 6,25(10) ч. б + 127 Машина 1/2+
127 м Cs 452,23(21) кэВ 55(3) мкс (11/2)−
128 Cs 55 73 127.907749(6) 3.640(14) мин. б + 128 Машина 1+
129 Cs 55 74 128.906064(5) 32.06(6) ч. б + 129 Машина 1/2+
130 Cs 55 75 129.906709(9) 29,21(4) мин. б + (98.4%) 130 Машина 1+
б (1.6%) 130 Нет
130 м Cs 163,25(11) кэВ 3,46(6) мин. ИТ (99,83%) 130 Cs 5−
б + (.16%) 130 Машина
131 Cs 55 76 130.905464(5) 9,689(16) д ЕС 131 Машина 5/2+
132 Cs 55 77 131.9064343(20) 6,480(6) д б + (98.13%) 132 Машина 2+
б (1.87%) 132 Нет
133 Cs [n 9] [№ 10] 55 78 132.905451933(24) Стабильный 7/2+ 1.0000
134 Cs [№ 10] 55 79 133.906718475(28) 2,0652(4) и б 134 Нет 4+
ЭК (3×10 −4 %) 134 Машина
134 м Cs 138,7441(26) кэВ 2,912(2) ч ЭТО 134 Cs 8−
135 Cs [№ 10] 55 80 134.9059770(11) 2,3 х 10 6 и б 135 Нет 7/2+
135 м Cs 1632,9(15) кэВ 53(2) мин. ЭТО 135 Cs 19/2−
136 Cs 55 81 135.9073116(20) 13.16(3) д б 136 Нет 5+
136 м Cs 518(5) кэВ 19(2) с б 136 Нет 8−
ЭТО 136 Cs
137 Cs [№ 10] 55 82 136.9070895(5) 30.1671(13) и б (95%) 137 м Нет 7/2+
б (5%) 137 Нет
138 Cs 55 83 137.911017(10) 33,41(18) мин. б 138 Нет 3−
138 м Cs 79,9(3) кэВ 2,91(8) мин. ИТ (81%) 138 Cs 6−
б (19%) 138 Нет
139 Cs 55 84 138.913364(3) 9,27(5) мин. б 139 Нет 7/2+
140 Cs 55 85 139.917282(9) 63,7(3) с б 140 Нет 1−
141 Cs 55 86 140.920046(11) 24,84(16) с б (99.96%) 141 Нет 7/2+
б , н (0,0349%) 140 Нет
142 Cs 55 87 141.924299(11) 1,689(11) с б (99.9%) 142 Нет 0−
б , н (0,091%) 141 Нет
143 Cs 55 88 142.927352(25) 1,791(7) с б (98.38%) 143 Нет 3/2+
б , н (1,62%) 142 Нет
144 Cs 55 89 143.932077(28) 994(4) мс б (96.8%) 144 Нет 1(−#)
б , н (3,2%) 143 Нет
144 м Cs 300(200)# кэВ <1 с б 144 Нет (>3)
ЭТО 144 Cs
145 Cs 55 90 144.935526(12) 582(6) мс б (85.7%) 145 Нет 3/2+
б , н (14,3%) 144 Нет
146 Cs 55 91 145.94029(8) 0,321(2) с б (85.8%) 146 Нет 1−
б , н (14,2%) 145 Нет
147 Cs 55 92 146.94416(6) 0,235(3) с б (71.5%) 147 Нет (3/2+)
б , н (28,49%) 146 Нет
148 Cs 55 93 147.94922(62) 146(6) мс б (74.9%) 148 Нет
б , н (25,1%) 147 Нет
149 Cs 55 94 148.95293(21)# 150# мс [>50 мс] б 149 Нет 3/2+#
б , н 148 Нет
150 Cs 55 95 149.95817(32)# 100# мс [>50 мс] б 150 Нет
б , н 149 Нет
151 Cs 55 96 150.96219(54)# 60# мс [>50 мс] б 151 Нет 3/2+#
б , н 150 Нет
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы:
  1. ^ м Cs – Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не на основе чисто экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов поверхности массы (TMS).
  4. ^ Режимы распада:
    ЕС: Захват электрона
    ЭТО: Изомерный переход
    н: Нейтронная эмиссия
    п: Протонная эмиссия
  5. ^ жирный курсив — дочерний продукт почти стабилен. Дочерний
  6. ^ Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.
  7. ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
  8. ^ Перейти обратно: а б # – Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов соседних нуклидов (TNN).
  9. ^ Используется для определения второго
  10. ^ Перейти обратно: а б с д Продукт деления

Цезий-131, введенный в 2004 году для брахитерапии компанией Isoray . [5] имеет период полураспада 9,7 дней и энергию 30,4 кэВ.

Цезий-133 — единственный стабильный изотоп цезия. Базовая в системе СИ единица времени , секунда , определяется конкретным переходом цезия-133 . С 1967 года официальное определение секунды следующее:

Второй, символ s, определяется путем принятия фиксированного численного значения частоты цезия, Δ ν Cs , частоты невозмущенного сверхтонкого перехода в основное состояние атома цезия-133, [6] быть 9 192 631 770 , если выразить это в единицах Гц , что равно с. −1 .

Цезий-134 имеет период полураспада 2,0652 года. Его производят как напрямую (с очень небольшим выходом, поскольку 134 Xe стабилен) в виде продукта деления и путем захвата нейтронов из нерадиоактивных 133 Cs ( сечение нейтронного захвата 29 барн ), который является распространенным продуктом деления. Цезий-134 не образуется в результате бета-распада других нуклидов продуктов деления с массой 134, поскольку бета-распад прекращается при стабильном 134 Ксе. Он также не производится с помощью ядерного оружия, потому что 133 Cs образуется в результате бета-распада исходных продуктов деления только спустя долгое время после окончания ядерного взрыва.

Совокупный доход 133 Cs и 134 Cs равен 6,7896%. Пропорция между ними будет меняться при продолжении нейтронного облучения. 134 Cs также захватывает нейтроны с сечением 140 барнов, становясь долгоживущим радиоактивным. 135 Кс.

Цезий-134 подвергается бета-распаду ), производство 134 Ba непосредственно и испускает в среднем 2,23 фотона гамма-излучения (средняя энергия 0,698 МэВ ). [7]

Нуклид т 1 2 Урожай вопрос [а 1] Выход
( И ) (%) [а 2] ( кэВ )
99 Тс 0.211 6.1385 294 б
126 Сн 0.230 0.1084 4050 [а 3] б в
79 Се 0.327 0.0447 151 б
135 Cs 1.33 6.9110 [а 4] 269 б
93 Зр 1.53 5.4575 91 Выход
107 ПД 6.5   1.2499 33 б
129 я 15.7   0.8410 194 Выход
  1. ^ Энергия распада делится между β , нейтрино и γ, если таковые имеются.
  2. ^ За 65 делений тепловыми нейтронами 235 Ю и 35 из 239 Мог .
  3. ^ Имеет энергию распада 380 кэВ, но продукт распада 126 Sb имеет энергию распада 3,67 МэВ.
  4. ^ В тепловых реакторах ниже, потому что 135 Xe , его предшественник, легко поглощает нейтроны .

Цезий-135 — слаборадиоактивный изотоп цезия с периодом полураспада 2,3 миллиона лет. Он распадается за счет испускания низкоэнергетической бета-частицы в стабильный изотоп барий-135. Цезий-135 — один из семи долгоживущих продуктов деления и единственный щелочной продукт. В большинстве видов ядерной переработки он остается со среднеживущими продуктами деления (в том числе 137
Cs
, который можно отделить от Cs-135 только путем разделения изотопов , а не от других долгоживущих продуктов деления. За исключением реактора с расплавленными солями , где Cs-135 создается как совершенно отдельный поток вне топлива (после распада Xe-135, отделенного пузырьками). Низкая энергия распада , отсутствие гамма-излучения и длительный период полураспада. 135 Cs делает этот изотоп гораздо менее опасным, чем 137 Cs или 134 Кс.

Его предшественник 135 Xe имеет высокий выход продуктов деления (например, 6,3333% для 235 U и тепловые нейтроны ), но также имеет самое высокое известное тепловых нейтронов сечение захвата среди всех нуклидов. Из-за этого большая часть 135 Xe, производимый в современных тепловых реакторах (до >90% при установившейся полной мощности) [8] будут преобразованы в чрезвычайно долгоживущие (период полураспада порядка 10 21 годы) 136
Xe,
прежде чем он сможет распасться на 135
Cs,
несмотря на относительно короткий период полураспада 135
Ксе
. Мало или нет 135
Xe
будет уничтожен путем захвата нейтронов после остановки реактора или в реакторе с расплавленными солями, который непрерывно удаляет ксенон из топлива, в реакторе на быстрых нейтронах или в ядерном оружии. Ксеноновая яма — это явление избыточного поглощения нейтронов через 135
Накопление Xe
в реакторе после снижения мощности или остановки часто контролируется путем 135
Xe
распадается до уровня, при котором нейтронный поток снова можно безопасно контролировать с помощью регулирующих стержней .

Ядерный реактор также будет производить гораздо меньшие количества 135 Cs из нерадиоактивного продукта деления 133 Cs путем последовательного захвата нейтронов 134 Cs, а затем 135 Кс.

Сечение захвата тепловых нейтронов и резонансный интеграл 135 Cs составляют 8,3±0,3 и 38,1±2,6 барн соответственно. [9] Утилизация 135 Трансмутация Cs путем ядерной трансмутации затруднена из-за низкого поперечного сечения, а также из-за того, что нейтронное облучение цезия деления смешанных изотопов дает больше 135 Cs из конюшни 133 Кс. Кроме того, интенсивная среднесрочная радиоактивность 137 Cs затрудняет обращение с ядерными отходами. [10]

Период полураспада цезия-136 составляет 13,16 дней. Его производят как напрямую (с очень небольшим выходом, поскольку 136 Xe бета-стабилен ) как продукт деления и посредством захвата нейтронов от долгоживущих 135 Cs (сечение захвата нейтронов 8,702 барна), который является распространенным продуктом деления. Цезий-136 не образуется в результате бета-распада других нуклидов продуктов деления с массой 136, поскольку бета-распад прекращается при почти стабильном состоянии. 136 Ксе. Он также не производится с помощью ядерного оружия, потому что 135 Cs образуется в результате бета-распада исходных продуктов деления только спустя долгое время после окончания ядерного взрыва. 136 Cs также захватывает нейтроны с поперечным сечением 13,00 барн, становясь среднеживущими радиоактивными. 137 Кс.Цезий-136 подвергается бета-распаду (β-), образуя 136 Ба прямо.

Цезий-137 с периодом полураспада 30,17 лет является одним из двух основных среднеживущих продуктов деления , наряду с 90 Sr , которые ответственны за большую часть радиоактивности отработавшего ядерного топлива после нескольких лет охлаждения, вплоть до нескольких сотен лет после использования. Он составляет большую часть радиоактивности, оставшейся после чернобыльской аварии , и представляет собой серьезную проблему для здоровья при обеззараживании земель вблизи Фукусима . атомной электростанции [11] 137 Бета Cs распадается на барий-137m (короткоживущий ядерный изомер ), а затем на нерадиоактивный барий-137 . Цезий-137 непосредственно не излучает гамма-излучение, все наблюдаемое излучение обусловлено дочерним изотопом барием-137m.

137 Cs имеет очень низкую скорость захвата нейтронов, и от него пока невозможно избавиться таким способом, если не будут достигнуты успехи в коллимации нейтронного пучка (не достижимой иначе с помощью магнитных полей), доступной только в экспериментах по термоядерному синтезу, катализируемому мюонами (а не в других формах синтеза). Ускоритель трансмутации ядерных отходов ) позволяет производить нейтроны с достаточно высокой интенсивностью, чтобы компенсировать и преодолеть эти низкие скорости захвата; до тех пор, следовательно, 137 Cs нужно просто дать распасться.

137 Cs использовался в качестве индикатора в гидрологических исследованиях, аналогично использованию 3 Х.

Другие изотопы цезия

[ редактировать ]

Остальные изотопы имеют период полураспада от нескольких дней до долей секунды. Почти весь цезий, образующийся в результате ядерного деления, происходит в результате бета-распада первоначально более богатых нейтронами продуктов деления, проходя через изотопы йода, а затем через изотопы ксенона . Поскольку эти элементы летучи и могут диффундировать через ядерное топливо или воздух, цезий часто образуется далеко от исходного места деления.

  1. ^ Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
  2. ^ «Измерения периода полураспада радионуклидов НИСТ» . НИСТ . Проверено 13 марта 2011 г.
  3. ^ «Стандартные атомные массы: цезий» . ЦИАВ . 2013.
  4. ^ Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; Бёлке, Джон К.; Чессон, Лесли А.; Коплен, Тайлер Б.; Дин, Типинг; Данн, Филип Дж. Х.; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э.; Мейер, Харро Эй Джей (04 мая 2022 г.). «Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . дои : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN   1365-3075 .
  5. ^ Исорай. «Почему Цезий-131» .
  6. ^ Хотя используемая здесь фаза более краткая, чем в предыдущем определении, она имеет то же значение. Это поясняется в 9-й брошюре SI, которая почти сразу после определения на стр. 130 гласит: «Следствие этого определения состоит в том, что секунда равна продолжительности 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями невозмущенного основного состояния 133 Атом Cs».
  7. ^ «Характеристика цезия-134 и цезия-137» . Японское агентство по атомной энергии. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г. Проверено 23 октября 2014 г.
  8. ^ Джон Л. Гро (2004). «Дополнение к главе 11 Основы физики реакторов» (PDF) . Проект КАНТЕАЧ. Архивировано из оригинала (PDF) 10 июня 2011 года . Проверено 14 мая 2011 г.
  9. ^ Хацукава, Ю.; Синохара, Н.; Хата, К.; и др. (1999). «Сечение тепловых нейтронов и резонансный интеграл реакции 135Cs(n,γ)136Cs: Фундаментальные данные по трансмутации ядерных отходов». Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 239 (3): 455–458. дои : 10.1007/BF02349050 . S2CID   97425651 .
  10. ^ Оки, Шигео; Такаки, ​​Наоюки (2002). «Трансмутация цезия-135 с помощью быстрых реакторов» (PDF) . Материалы седьмого совещания по обмену информацией по разделению и трансмутации актинидов и продуктов деления, Чеджу, Корея .
  11. ^ Деннис (1 марта 2013 г.). «Охлаждение горячей зоны». Наука . 339 (6123): 1028–1029. дои : 10.1126/science.339.6123.1028 . ПМИД   23449572 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 4c88607793db965d103258345461a9d4__1720678200
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/4c/d4/4c88607793db965d103258345461a9d4.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Isotopes of caesium - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)