Изотопы циркония
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Стандартный атомный вес А р °(Zr) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Природный цирконий ( 40 Zr) состоит из четырех стабильных изотопов (из которых один в будущем может оказаться радиоактивным ) и одного очень долгоживущего радиоизотопа ( 96 Zr), первичный нуклид , который распадается посредством двойного бета-распада с наблюдаемым периодом полураспада 2,0 × 10. 19 годы; [ 5 ] он также может подвергаться одиночному бета-распаду , который пока не наблюдается, но теоретически предсказанное значение t 1/2 составляет 2,4×10. 20 годы. [ 6 ] Вторым по стабильности радиоизотопом является 93 Zr , период полураспада которого составляет 1,53 миллиона лет. Было обнаружено тридцать других радиоизотопов. У всех период полураспада меньше суток, за исключением 95 Зр (64,02 дня), 88 Zr (83,4 дня) и 89 Зр (78,41 часа). Первичный режим распада — захват электронов для изотопов легче, чем 92 Zr, а для более тяжелых изотопов основным режимом является бета-распад.
Список изотопов
[ редактировать ]Нуклид [ н 1 ] |
С | Н | Изотопная масса ( Да ) [ н 2 ] [ н 3 ] |
Период полураспада [ н 4 ] [ n 5 ] |
Разлагаться режим |
Дочь изотоп [ n 6 ] |
Спин и паритет [ н 7 ] [ n 5 ] |
Природное изобилие (молярная доля) | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Энергия возбуждения | Нормальная пропорция | Диапазон вариаций | |||||||||||||||||
78 Зр | 40 | 38 | 77.95523(54)# | 50# мс [>170 нс] |
0+ | ||||||||||||||
79 Зр | 40 | 39 | 78.94916(43)# | 56(30) мс | б + , п | 78 старший | 5/2+# | ||||||||||||
б + | 79 И | ||||||||||||||||||
80 Зр | 40 | 40 | 79.9404(16) | 4,6(6) с | б + | 80 И | 0+ | ||||||||||||
81 Зр | 40 | 41 | 80.93721(18) | 5,5(4) с | б + (>99,9%) | 81 И | (3/2−)# | ||||||||||||
б + , р (<.1%) | 80 старший | ||||||||||||||||||
82 Зр | 40 | 42 | 81.93109(24)# | 32(5) с | б + | 82 И | 0+ | ||||||||||||
83 Зр | 40 | 43 | 82.92865(10) | 41,6(24) с | б + (>99,9%) | 83 И | (1/2−)# | ||||||||||||
б + , р (<.1%) | 82 старший | ||||||||||||||||||
84 Зр | 40 | 44 | 83.92325(21)# | 25,9(7) мин. | б + | 84 И | 0+ | ||||||||||||
85 Зр | 40 | 45 | 84.92147(11) | 7,86(4) мин. | б + | 85 И | 7/2+ | ||||||||||||
85 м Зр | 292,2(3) кэВ | 10,9(3) с | ИТ (92%) | 85 Зр | (1/2−) | ||||||||||||||
б + (8%) | 85 И | ||||||||||||||||||
86 Зр | 40 | 46 | 85.91647(3) | 16,5(1) ч | б + | 86 И | 0+ | ||||||||||||
87 Зр | 40 | 47 | 86.914816(9) | 1,68(1) ч | б + | 87 И | (9/2)+ | ||||||||||||
87 м Зр | 335,84(19) кэВ | 14,0(2) с | ЭТО | 87 Зр | (1/2)− | ||||||||||||||
88 Зр [ н 8 ] | 40 | 48 | 87.910227(11) | 83,4(3) д | ЕС | 88 И | 0+ | ||||||||||||
89 Зр | 40 | 49 | 88.908890(4) | 78,41(12) ч. | б + | 89 И | 9/2+ | ||||||||||||
89 м Зр | 587,82(10) кэВ | 4.161(17) мин. | ИТ (93,77%) | 89 Зр | 1/2− | ||||||||||||||
б + (6.23%) | 89 И | ||||||||||||||||||
90 Зр [ n 9 ] | 40 | 50 | 89.9047044(25) | Стабильный | 0+ | 0.5145(40) | |||||||||||||
90м1 Зр | 2319.000(10) кэВ | 809,2(20) мс | ЭТО | 90 Зр | 5- | ||||||||||||||
90м2 Зр | 3589,419(16) кэВ | 131(4) нс | 8+ | ||||||||||||||||
91 Зр [ n 9 ] | 40 | 51 | 90.9056458(25) | Стабильный | 5/2+ | 0.1122(5) | |||||||||||||
91 м Зр | 3167,3(4) кэВ | 4,35(14) мкс | (21/2+) | ||||||||||||||||
92 Зр [ n 9 ] | 40 | 52 | 91.9050408(25) | Стабильный | 0+ | 0.1715(8) | |||||||||||||
93 Зр [ n 10 ] | 40 | 53 | 92.9064760(25) | 1.53(10)×10 6 и | б − (73%) | 93 м Нб | 5/2+ | ||||||||||||
б − (27%) | 93 Нб | ||||||||||||||||||
94 Зр [ n 9 ] | 40 | 54 | 93.9063152(26) | Наблюдательно стабильный [ n 11 ] | 0+ | 0.1738(28) | |||||||||||||
95 Зр [ n 9 ] | 40 | 55 | 94.9080426(26) | 64.032(6) д | б − | 95 Нб | 5/2+ | ||||||||||||
96 Зр [ n 12 ] [ n 9 ] [ n 13 ] | 40 | 56 | 95.9082734(30) | 2.0(4)×10 19 и | б − б − [ n 14 ] | 96 Мо | 0+ | 0.0280(9) | |||||||||||
97 Зр | 40 | 57 | 96.9109531(30) | 16,744(11) ч | б − | 97 м Нб | 1/2+ | ||||||||||||
98 Зр | 40 | 58 | 97.912735(21) | 30,7(4) с | б − | 98 Нб | 0+ | ||||||||||||
99 Зр | 40 | 59 | 98.916512(22) | 2,1(1) с | б − | 99 м Нб | 1/2+ | ||||||||||||
100 Зр | 40 | 60 | 99.91776(4) | 7,1(4) с | б − | 100 Нб | 0+ | ||||||||||||
101 Зр | 40 | 61 | 100.92114(3) | 2,3(1) с | б − | 101 Нб | 3/2+ | ||||||||||||
102 Зр | 40 | 62 | 101.92298(5) | 2,9(2) с | б − | 102 Нб | 0+ | ||||||||||||
103 Зр | 40 | 63 | 102.92660(12) | 1,3(1) с | б − | 103 Нб | (5/2−) | ||||||||||||
104 Зр | 40 | 64 | 103.92878(43)# | 1,2(3) с | б − | 104 Нб | 0+ | ||||||||||||
105 Зр | 40 | 65 | 104.93305(43)# | 0,6(1) с | б − (>99,9%) | 105 Нб | |||||||||||||
б − , n (<.1%) | 104 Нб | ||||||||||||||||||
106 Зр | 40 | 66 | 105.93591(54)# | 200# мс [>300 нс] |
б − | 106 Нб | 0+ | ||||||||||||
107 Зр | 40 | 67 | 106.94075(32)# | 150# мс [>300 нс] |
б − | 107 Нб | |||||||||||||
108 Зр | 40 | 68 | 107.94396(64)# | 80# мс [>300 нс] |
б − | 108 Нб | 0+ | ||||||||||||
109 Зр | 40 | 69 | 108.94924(54)# | 60# мс [>300 нс] |
|||||||||||||||
110 Зр | 40 | 70 | 109.95287(86)# | 30# мс [>300 нс] |
0+ | ||||||||||||||
111 Зр [ 8 ] | 40 | 71 | |||||||||||||||||
112 Зр [ 8 ] | 40 | 72 | 0+ | ||||||||||||||||
113 Зр [ 9 ] | 40 | 73 | |||||||||||||||||
114 Зр [ 10 ] | 40 | 74 | 0+ | ||||||||||||||||
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы: |
- ^ м Zr – Возбужденный ядерный изомер .
- ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
- ^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не на основе чисто экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов поверхности массы (TMS).
- ^ Период полураспада, выделенный жирным шрифтом , почти стабилен, период полураспада превышает возраст Вселенной .
- ^ Перейти обратно: а б # – Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов соседних нуклидов (TNN).
- ^ Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.
- ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ Второй по мощности известный поглотитель нейтронов.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Продукт деления
- ^ Долгоживущий продукт деления
- ^ Считается, что распадается на β − б − к 94 Мо с периодом полураспада более 1,1×10. 17 годы
- ^ Первичный радионуклид
- ^ Предполагается, что он способен подвергаться тройному бета-распаду и четверному бета-распаду с очень длительным частичным периодом полураспада.
- ^ Предполагается, что он также подвергнется β − распадаться на 96 Nb с частичным периодом полураспада более 2,4×10. 19 и [ 7 ]
Цирконий-88
[ редактировать ]88 Zr представляет собой радиоизотоп циркония . с периодом полураспада 83,4 дня В январе 2019 года было обнаружено, что захвата нейтронов сечение у этого изотопа составляет примерно 861 000 барнов; это на несколько порядков больше, чем прогнозировалось, и больше, чем у любого другого нуклида, кроме ксенона-135 . [ 11 ]
Цирконий-89
[ редактировать ]89 Zr представляет собой радиоизотоп циркония с периодом полураспада 78,41 часа. Его получают путем протонного облучения природного иттрия-89. Его самый известный гамма-фотон имеет энергию 909 кэВ.
Цирконий-89 используется в специализированной диагностике с использованием позитронно-эмиссионной томографии. [ 12 ] визуализация, например, с помощью антител, меченных цирконием-89 (иммуно-ПЭТ). [ 13 ] Таблицу распада см. Мария Восян. «Цирконий-89» ( 89 Zr)" . Cyclotron.nl.
Цирконий-93
[ редактировать ]Термальный | Быстрый | 14 МэВ | |
---|---|---|---|
232 че | не делящийся | 6.70 ± 0.40 | 5.58 ± 0.16 |
233 В | 6.979 ± 0.098 | 6.94 ± 0.07 | 5.38 ± 0.32 |
235 В | 6.346 ± 0.044 | 6.25 ± 0.04 | 5.19 ± 0.31 |
238 В | не делящийся | 4.913 ± 0.098 | 4.53 ± 0.13 |
239 Мог | 3.80 ± 0.03 | 3.82 ± 0.03 | 3.0 ± 0.3 |
241 Мог | 2.98 ± 0.04 | 2.98 ± 0.33 | ? |
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 |
|
93 Zr — радиоизотоп циркония 1,53 миллиона лет, распадающийся за счет испускания с периодом полураспада низкоэнергетической бета-частицы . 73% распадов заселяют возбужденное состояние ниобия - 93 , которое распадается с периодом полураспада 14 лет и низкоэнергетическим гамма-излучением до стабильного основного состояния 93 Nb, а остальные 27% распадов непосредственно заселяют основное состояние. [ 15 ] Это один из семи долгоживущих продуктов деления . Низкая удельная активность и низкая энергия его излучений ограничивают радиоактивную опасность этого изотопа.
Ядерное деление дает его с выходом деления 6,3% (деление тепловыми нейтронами 235 U), наравне с другими наиболее распространенными продуктами деления. Ядерные реакторы обычно содержат большое количество циркония в качестве твэла оболочки (см. циркалой ), а нейтронное облучение 92 Zr также производит некоторые 93 Zr, хотя это ограничено 92 Zr захвата нейтронов Низкое сечение - 0,22 барна . Действительно, одной из основных причин использования циркония в оболочках твэлов является его низкое поперечное сечение.
93 Zr также имеет низкое захвата нейтронов сечение — 0,7 барна. [ 16 ] [ 17 ] Большая часть делящегося циркония состоит из других изотопов; другой изотоп со значительным сечением поглощения нейтронов - 91 Zr сечением 1,24 барна. 93 Zr является менее привлекательным кандидатом для утилизации путем ядерной трансмутации, чем 99 Тс и 129 Я. Подвижность в почве относительно низкая, поэтому геологическое захоронение может быть адекватным решением. Альтернативно, если влияние на экономику нейтронную 93
Более высокое поперечное сечение Zr считается приемлемым, облученная оболочка и продукт деления цирконий (которые смешиваются вместе в большинстве современных методов ядерной переработки ) могут использоваться для формирования новой оболочки из циркаллоя. Как только оболочка окажется внутри реактора, относительно низкий уровень радиоактивности можно будет терпеть, но транспортировка и производство могут потребовать особых мер предосторожности.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ 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 .
- ^ Притиченко Борис; Третьяк В. «Принятые данные о двойном бета-распаде» . Национальный центр ядерных данных . Проверено 11 февраля 2008 г.
- ^ «Стандартные атомные массы: цирконий» . ЦИАВ . 1983.
- ^ 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 .
- ^ «Список принятых значений двойного бета-распада (ββ)» . Национальный центр ядерных данных, Брукхейвенская национальная лаборатория.
- ^ Х. Хейсканен; М.Т. Мустонен; Дж. Сухонен (30 марта 2007 г.). «Теоретический период полураспада бета-распада 96 Zr» . Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics . 34 (5): 837–843. doi : 10.1088/0954-3899/34/5/005 .
- ^ Финч, Юго-Запад; Торноу, В. (2016). «Поиск β-распада 96 Zr» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 806 : 70–74. Бибкод : 2016NIMPA.806...70F . doi : 10.1016/j.nima.2015.09.098 .
- ^ Перейти обратно: а б Ониши, Тецуя; Кубо, Тосиюки; Кусака, Кенсуке; и др. (2010). «Идентификация 45 новых нейтронно-богатых изотопов, полученных в результате деления атома в полете». 238 U Beam при 345 МэВ/нуклон» . J. Phys. Soc. Jpn . 79 (7). Физическое общество Японии: 073201. arXiv : 1006.0305 . Бибкод : 2010JPSJ...79g3201T . doi : 10.1143/JPSJ.79.073201 .
- ^ Симидзу, Ёхей; и др. (2018). «Наблюдение новых изотопов, богатых нейтронами, среди осколков деления в результате деления 345 МэВ = нуклона 238U: поиск новых изотопов, проводимый одновременно с кампаниями по измерению распада» . Журнал Физического общества Японии . 87 (1): 014203. Бибкод : 2018JPSJ...87a4203S . дои : 10.7566/JPSJ.87.014203 .
- ^ Сумикама, Т.; и др. (2021). «Наблюдение новых нейтронно-богатых изотопов в окрестностях Zr110» . Физический обзор C . 103 (1): 014614. Бибкод : 2021PhRvC.103a4614S . дои : 10.1103/PhysRevC.103.014614 . hdl : 10261/260248 . S2CID 234019083 .
- ^ Шустерман, Дж.А.; Сьельцо, Северная Дакота; Томас, Кей Джей; Норман, Э.Б.; Лапи, ЮВ; Лавлесс, CS; Питерс, Нью-Джерси; Робертсон, доктор медицинских наук; Шонесси, округ Колумбия; Тончев, А.П. (2019). «Удивительно большое сечение захвата нейтронов 88 Zr» . Nature . 565 (7739): 328–330. : 2019Natur.565..328S . doi : 10.1038 s41586-018-0838-z . OSTI 1512575. 30617314. PMID / S2CID Бибкод 57574387 .
- ^ Дилворт, Джонатан Р.; Паску, София И. (2018). «Химия ПЭТ-изображений с цирконием-89». Обзоры химического общества . 47 (8): 2554–2571. дои : 10.1039/C7CS00014F . ПМИД 29557435 .
- ^ Ван Донген, Джорджия; Восян, MJ (август 2010 г.). «Иммуно-позитронно-эмиссионная томография: проливает свет на клиническую терапию антителами». Биотерапия рака и радиофармацевтические препараты . 25 (4): 375–85. дои : 10.1089/cbr.2010.0812 . ПМИД 20707716 .
- ^ М.Б. Чедвик и др., «ENDF/B-VII.1: Ядерные данные для науки и техники: сечения, ковариации, выходы продуктов деления и данные о распаде», Nucl. Паспорта 112(2011)2887. (доступен по адресу www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm)
- ^ Кассета, П.; Шартье, Ф.; Иснард, Х.; Фрешу, К.; Лашак, И.; Дегрос, JP; Ну, ММ; Лепи, MC; Тартес, И. (2010). «Определение 93 Схема распада Zr и период полураспада» . Applied Radiation and Isotopes . 68 (1): 122–130. doi : 10.1016/j.apradiso.2009.08.011 . PMID 19734052 .
- ^ «ENDF/B-VII.1 Zr-93(n,g)» . Национальный центр ядерных данных, Брукхейвенская национальная лаборатория. 22 декабря 2011 г. Архивировано из оригинала 20 июля 2009 г. Проверено 20 ноября 2014 г.
- ^ С. Накамура; и др. (2007). «Сечения захвата тепловых нейтронов циркония-91 и циркония-93 методом мгновенной гамма-спектроскопии». Журнал ядерной науки и технологий . 44 (1): 21–28. Бибкод : 2007JNST...44...21N . дои : 10.1080/18811248.2007.9711252 . S2CID 96087661 .
- Массы изотопов из:
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Блашо, Жан; Вапстра, Аалдерт Хендрик (2003), « Оценка NUBASE свойств ядра и распада» , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Бибкод : 2003NuPhA.729....3A , doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11 .001
- Изотопный состав и стандартные атомные массы из:
- де Лаэтер, Джон Роберт ; Бёлке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пейзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин-младший; Тейлор, Филип Д.П. (2003). «Атомные массы элементов. Обзор 2000 г. (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . 75 (6): 683–800. дои : 10.1351/pac200375060683 .
- Визер, Майкл Э. (2006). «Атомные массы элементов 2005 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . 78 (11): 2051–2066. дои : 10.1351/pac200678112051 .
- «Новости и уведомления: пересмотренные стандартные атомные веса» . Международный союз теоретической и прикладной химии . 19 октября 2005 г.
- Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Блашо, Жан; Вапстра, Аалдерт Хендрик (2003), « Оценка NUBASE свойств ядра и распада» , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Бибкод : 2003NuPhA.729....3A , doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11 .001
- Национальный центр ядерных данных . «База данных NuDat 2.x» . Брукхейвенская национальная лаборатория .
- Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде, Дэвид Р. (ред.). Справочник CRC по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9 .