Izotopy cesia - Isotopes of caesium
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Standardní atomová hmotnost Ar, standardní(Cs) |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Cesium (55Cs) má 40 známých izotopy, dělat to, spolu s baryum a rtuť, jeden z prvků s největším počtem izotopů.[3] The atomové hmotnosti těchto izotopů se pohybuje v rozmezí od 112 do 151. Pouze jeden izotop, 133Cs, je stabilní. Nejdelší život radioizotopy jsou 135Cs s poločasem rozpadu 2,3 milionu let, 137Cs s poločasem rozpadu 30,1671 let a 134Cs s poločasem rozpadu 2,0652 roku. Všechny ostatní izotopy mají poločasy méně než 2 týdny, většinou méně než hodinu.
Počínaje rokem 1945 se zahájením jaderné testování, byly do izotopů cesia uvolněny atmosféra kde cesium je snadno absorbováno do roztoku a je vráceno na povrch Země jako složka radioaktivní spad. Jakmile cesium vstoupí do podzemní vody, ukládá se na povrchy půdy a odstraňuje se z krajiny primárně transport částic. Ve výsledku lze vstupní funkci těchto izotopů odhadnout jako funkci času.
Seznam izotopů
| Nuklid [n 1] | Z | N | Izotopová hmota (Da ) [č. 2][č. 3] | Poločas rozpadu | Rozklad režimu [č. 4] | Dcera izotop [č. 5][č. 6] | Roztočit a parita [č. 7][č. 8] | Přirozená hojnost (molární zlomek) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Budicí energie[č. 8] | Normální poměr | Rozsah variací | |||||||
| 112Čs | 55 | 57 | 111.95030(33)# | 500 (100) µs | p | 111Xe | 1+# | ||
| α | 108Já | ||||||||
| 113Čs | 55 | 58 | 112.94449(11) | 16,7 (7) us | p (99,97%) | 112Xe | 5/2+# | ||
| β+ (.03%) | 113Xe | ||||||||
| 114Čs | 55 | 59 | 113.94145(33)# | 0,57 (2) s | β+ (91.09%) | 114Xe | (1+) | ||
| β+, p (8,69%) | 113Já | ||||||||
| β+, α (0,19%) | 110Te | ||||||||
| α (0,018%) | 110Já | ||||||||
| 115Čs | 55 | 60 | 114.93591(32)# | 1,4 (8) s | β+ (99.93%) | 115Xe | 9/2+# | ||
| β+, p (0,07%) | 114Já | ||||||||
| 116Čs | 55 | 61 | 115.93337(11)# | 0,70 (4) s | β+ (99.67%) | 116Xe | (1+) | ||
| β+, p (0,279%) | 115Já | ||||||||
| β+, α (0,049%) | 112Te | ||||||||
| 116 mČs | 100 (60) # keV | 3,85 (13) s | β+ (99.48%) | 116Xe | 4+, 5, 6 | ||||
| β+, p (0,51%) | 115Já | ||||||||
| β+, α (0,008%) | 112Te | ||||||||
| 117Čs | 55 | 62 | 116.92867(7) | 8,4 (6) s | β+ | 117Xe | (9/2+)# | ||
| 117 mČs | 150 (80) # keV | 6,5 (4) s | β+ | 117Xe | 3/2+# | ||||
| 118Čs | 55 | 63 | 117.926559(14) | 14 odst. 2 písm | β+ (99.95%) | 118Xe | 2 | ||
| β+, p (0,042%) | 117Já | ||||||||
| β+, α (0,0024%) | 114Te | ||||||||
| 118 mČs | 100 (60) # keV | 17 odst. 3 písm | β+ (99.95%) | 118Xe | (7−) | ||||
| β+, p (0,042%) | 117Já | ||||||||
| β+, α (0,0024%) | 114Te | ||||||||
| 119Čs | 55 | 64 | 118.922377(15) | 43,0 (2) s | β+ | 119Xe | 9/2+ | ||
| β+, α (2 × 10−6%) | 115Te | ||||||||
| 119 mČs | 50 (30) # keV | 30,4 (1) s | β+ | 119Xe | 3/2(+) | ||||
| 120Čs | 55 | 65 | 119.920677(11) | 61,2 (18) s | β+ | 120Xe | 2(−#) | ||
| β+, α (2 × 10−5%) | 116Te | ||||||||
| β+, p (7 × 10−6%) | 119Já | ||||||||
| 120 mČs | 100 (60) # keV | 57 odst. 6 písm | β+ | 120Xe | (7−) | ||||
| β+, α (2 × 10−5%) | 116Te | ||||||||
| β+, p (7 × 10−6%) | 119Já | ||||||||
| 121Čs | 55 | 66 | 120.917229(15) | 155 odst. 4 písm | β+ | 121Xe | 3/2(+) | ||
| 121 mČs | 68,5 (3) keV | 122 odst. 3 písm | β+ (83%) | 121Xe | 9/2(+) | ||||
| TO (17%) | 121Čs | ||||||||
| 122Čs | 55 | 67 | 121.91611(3) | 21,18 (19) s | β+ | 122Xe | 1+ | ||
| β+, α (2 × 10−7%) | 118Te | ||||||||
| 122m1Čs | 45,8 keV | > 1 µs | (3)+ | ||||||
| 122m2Čs | 140 (30) keV | 3,70 (11) min | β+ | 122Xe | 8− | ||||
| 122m3Čs | 127,0 (5) keV | 360 (20) ms | (5)− | ||||||
| 123Čs | 55 | 68 | 122.912996(13) | 5,88 (3) min | β+ | 123Xe | 1/2+ | ||
| 123m1Čs | 156,27 (5) keV | 1,64 (12) s | TO | 123Čs | (11/2)− | ||||
| 123m2Čs | 231,63 + X keV | 114 (5) ns | (9/2+) | ||||||
| 124Čs | 55 | 69 | 123.912258(9) | 30,9 (4) s | β+ | 124Xe | 1+ | ||
| 124 mČs | 462,55 (17) keV | 6,3 (2) s | TO | 124Čs | (7)+ | ||||
| 125Čs | 55 | 70 | 124.909728(8) | 46,7 (1) min | β+ | 125Xe | 1/2(+) | ||
| 125 mČs | 266,6 (11) keV | 900 (30) ms | (11/2−) | ||||||
| 126Čs | 55 | 71 | 125.909452(13) | Min. 1,64 (2) | β+ | 126Xe | 1+ | ||
| 126m1Čs | 273,0 (7) keV | > 1 µs | |||||||
| 126m2Čs | 596,1 (11) keV | 171 (14) us | |||||||
| 127Čs | 55 | 72 | 126.907418(6) | 6,25 (10) h | β+ | 127Xe | 1/2+ | ||
| 127 mČs | 452,23 (21) keV | 55 (3) us | (11/2)− | ||||||
| 128Čs | 55 | 73 | 127.907749(6) | 3.640 (14) min | β+ | 128Xe | 1+ | ||
| 129Čs | 55 | 74 | 128.906064(5) | 32,06 (6) h | β+ | 129Xe | 1/2+ | ||
| 130Čs | 55 | 75 | 129.906709(9) | 29,21 (4) min | β+ (98.4%) | 130Xe | 1+ | ||
| β− (1.6%) | 130Ba | ||||||||
| 130 mČs | 163,25 (11) keV | 3,46 (6) min | IT (99,83%) | 130Čs | 5− | ||||
| β+ (.16%) | 130Xe | ||||||||
| 131Čs | 55 | 76 | 130.905464(5) | 9 689 (16) d | ES | 131Xe | 5/2+ | ||
| 132Čs | 55 | 77 | 131.9064343(20) | 6,480 (6) d | β+ (98.13%) | 132Xe | 2+ | ||
| β− (1.87%) | 132Ba | ||||||||
| 133Čs[č. 9][č. 10] | 55 | 78 | 132.905451933(24) | Stabilní | 7/2+ | 1.0000 | |||
| 134Čs[č. 10] | 55 | 79 | 133.906718475(28) | 2,0652 (4) r | β− | 134Ba | 4+ | ||
| EC (3 × 10−4%) | 134Xe | ||||||||
| 134 mČs | 138,7441 (26) keV | 2,912 (2) h | TO | 134Čs | 8− | ||||
| 135Čs[č. 10] | 55 | 80 | 134.9059770(11) | 2,3 x 106 y | β− | 135Ba | 7/2+ | ||
| 135 mČs | 1632,9 (15) keV | 53 (2) min | TO | 135Čs | 19/2− | ||||
| 136Čs | 55 | 81 | 135.9073116(20) | 13,16 (3) d | β− | 136Ba | 5+ | ||
| 136 mČs | 518 (5) keV | 19 odst. 2 písm | β− | 136Ba | 8− | ||||
| TO | 136Čs | ||||||||
| 137Čs[č. 10] | 55 | 82 | 136.9070895(5) | 30,1671 (13) r | β− (95%) | 137 mBa | 7/2+ | ||
| β− (5%) | 137Ba | ||||||||
| 138Čs | 55 | 83 | 137.911017(10) | 33,41 (18) min | β− | 138Ba | 3− | ||
| 138 mČs | 79,9 (3) keV | 2,91 (8) min | IT (81%) | 138Čs | 6− | ||||
| β− (19%) | 138Ba | ||||||||
| 139Čs | 55 | 84 | 138.913364(3) | 9,27 (5) min | β− | 139Ba | 7/2+ | ||
| 140Čs | 55 | 85 | 139.917282(9) | 63,7 (3) s | β− | 140Ba | 1− | ||
| 141Čs | 55 | 86 | 140.920046(11) | 24,84 (16) s | β− (99.96%) | 141Ba | 7/2+ | ||
| β−, n (.0349%) | 140Ba | ||||||||
| 142Čs | 55 | 87 | 141.924299(11) | 1,689 (11) s | β− (99.9%) | 142Ba | 0− | ||
| β−, n (0,91%) | 141Ba | ||||||||
| 143Čs | 55 | 88 | 142.927352(25) | 1,791 (7) s | β− (98.38%) | 143Ba | 3/2+ | ||
| β−, n (1,62%) | 142Ba | ||||||||
| 144Čs | 55 | 89 | 143.932077(28) | 994 (4) ms | β− (96.8%) | 144Ba | 1(−#) | ||
| β−, n (3,2%) | 143Ba | ||||||||
| 144 mČs | 300 (200) # keV | <1 s | β− | 144Ba | (>3) | ||||
| TO | 144Čs | ||||||||
| 145Čs | 55 | 90 | 144.935526(12) | 582 (6) ms | β− (85.7%) | 145Ba | 3/2+ | ||
| β−, n (14,3%) | 144Ba | ||||||||
| 146Čs | 55 | 91 | 145.94029(8) | 0,321 (2) s | β− (85.8%) | 146Ba | 1− | ||
| β−, n (14,2%) | 145Ba | ||||||||
| 147Čs | 55 | 92 | 146.94416(6) | 0,235 (3) s | β− (71.5%) | 147Ba | (3/2+) | ||
| β−, n (28,49%) | 146Ba | ||||||||
| 148Čs | 55 | 93 | 147.94922(62) | 146 (6) ms | β− (74.9%) | 148Ba | |||
| β−, n (25,1%) | 147Ba | ||||||||
| 149Čs | 55 | 94 | 148.95293(21)# | 150 # ms [> 50 ms] | β− | 149Ba | 3/2+# | ||
| β−, n | 148Ba | ||||||||
| 150Čs | 55 | 95 | 149.95817(32)# | 100 # ms [> 50 ms] | β− | 150Ba | |||
| β−, n | 149Ba | ||||||||
| 151Čs | 55 | 96 | 150.96219(54)# | 60 # ms [> 50 ms] | β− | 151Ba | 3/2+# | ||
| β−, n | 150Ba | ||||||||
- ^ mCs - nadšený jaderný izomer.
- ^ () - Nejistota (1σ) je uveden v stručné formě v závorkách za odpovídajícími posledními číslicemi.
- ^ # - Atomic mass checked #: hodnota a nejistota odvozené nikoli z čistě experimentálních údajů, ale alespoň částečně z trendů z Mass Surface (TMS ).
- ^ Režimy rozpadu:
ES: Zachycení elektronů TO: Izomerní přechod n: Emise neutronů p: Protonová emise - ^ Tučné kurzíva symbol jako dcera - dcera produkt je téměř stabilní.
- ^ Tučný symbol jako dcera - dcera produkt je stabilní.
- ^ () hodnota rotace - označuje rotaci se slabými argumenty přiřazení.
- ^ A b # - Hodnoty označené # nejsou čistě odvozeny z experimentálních údajů, ale alespoň částečně z trendů sousedních nuklidů (TNN ).
- ^ Používá se k definování druhý
- ^ A b C d Štěpný produkt
Cesium-131
Cesium-131, zavedené v roce 2004 pro brachyterapie podle Isoray,[4] má poločas rozpadu 9,7 dne a 30,4 keV energie.
Cesium-133
Cesium-133 je jediná stabilní izotop cesia. The Základní jednotka SI the druhý je definován specifickým přechodem cesia-133. Od roku 2019 je oficiální definice sekundy:
Druhý, symbol s, je definován převzetím pevné numerické hodnoty frekvence cesia ΔνČsnerušená hyperjemná přechodná frekvence základního stavu atomu cesia-133,[5] být 9192631770 vyjádřeno v jednotce Hz, což se rovná s−1.
Cesium-134
Cesium-134 má a poločas rozpadu 2,0652 let. Vyrábí se jak přímo (s velmi malým výtěžkem, protože 134Xe je stabilní) jako a štěpný produkt a prostřednictvím zachycení neutronů od neradioaktivní 133Cs (zachycení neutronů průřez 29 stodoly ), což je běžný štěpný produkt. Cesium-134 se nevyrábí prostřednictvím rozpad beta jiného štěpného produktu nuklidy o hmotnosti 134, protože rozpad beta se zastaví na stabilní hodnotě 134Xe. Rovněž jej nevyrábí nukleární zbraně protože 133Cs vzniká rozpadem beta původních štěpných produktů pouze dlouho po skončení jaderného výbuchu.
Kombinovaný výnos 133CS a 134Cs se udává jako 6,7896%. Poměr mezi těmito dvěma se bude měnit s pokračujícím ozařováním neutrony. 134Čs také zachycuje neutrony o průřezu 140 stodol a stává se radioaktivními s dlouhým poločasem rozpadu 135Čs.
Cesium-134 prochází rozpad beta (β−), produkující 134Ba přímo a emitující v průměru 2.23 gama paprsek fotony (střední energie 0,698 MeV ).[6]
Cesium-135
| Nuklid | t1⁄2 | Výtěžek | Rozklad energie[a 1] | Rozklad režimu |
|---|---|---|---|---|
| (Ma ) | (%)[a 2] | (keV ) | ||
| 99Tc | 0.211 | 6.1385 | 294 | β |
| 126Sn | 0.230 | 0.1084 | 4050[a 3] | βy |
| 79Se | 0.327 | 0.0447 | 151 | β |
| 93Zr | 1.53 | 5.4575 | 91 | βγ |
| 135Čs | 2.3 | 6.9110[a 4] | 269 | β |
| 107Pd | 6.5 | 1.2499 | 33 | β |
| 129Já | 15.7 | 0.8410 | 194 | βγ |
Cesium-135 je mírně radioaktivní izotop cesia s poločasem rozpadu 2,3 milionu let. Rozkládá se prostřednictvím emise nízkoenergetické beta částice do stabilního izotopu barya-135. Cesium-135 je jedním ze 7 štěpné produkty s dlouhou životností a jediný zásaditý. v jaderné přepracování, zůstává 137CS a další produkty štěpení se středně dlouhou životností spíše než s jinými produkty štěpení s dlouhou životností. Nízká energie rozpadu, nedostatek gama záření a dlouhý poločas rozpadu 135Díky Cs je tento izotop mnohem méně nebezpečný než 137Čs nebo 134Čs.
Jeho předchůdce 135Xe má vysokou výtěžek štěpného produktu (např. 6,3333% pro 235U a tepelné neutrony ), ale má také nejvyšší známou tepelný neutron zachytit průřez jakýmkoli nuklidem. Z tohoto důvodu většina z 135Xe vyrobené v proudu tepelné reaktory (až> 90% při plném výkonu v ustáleném stavu)[7] bude převeden na stabilní 136Xe, než se může rozpadnout na 135Čs. Malý nebo žádný 135Xe bude zničeno zachycením neutronů po odstavení reaktoru nebo v reaktor s roztavenou solí který nepřetržitě odstraňuje xenon z paliva, a rychlý neutronový reaktor nebo jaderná zbraň.
Jaderný reaktor bude také produkovat mnohem menší množství 135Cs z neradioaktivního štěpného produktu 133Cs postupným zachycením neutronů do 134Cs a potom 135Čs.
Průřez zachycení tepelných neutronů a rezonanční integrál z 135Cs jsou 8.3 ± 0.3 a 38.1 ± 2.6 stodoly resp.[8] Likvidace 135CS by nukleární transmutace je obtížné, kvůli nízkému průřezu a také proto, že ozařování neutronů štěpením směsného izotopu cesia produkuje více 135Cs ze stáje 133Čs. Kromě toho intenzivní střednědobá radioaktivita 137Cs znesnadňuje nakládání s jaderným odpadem.[9]
Cesium-136
Cesium-136 má poločas 13,16 dne. Vyrábí se jak přímo (s velmi malým výtěžkem, protože 136Xe je beta-stabilní ) jako štěpný produkt a prostřednictvím zachycování neutronů z dlouhověkých 135Cs (průřez zachycením neutronů 8 702 stodol), což je běžný štěpný produkt. Cesium-136 se nevyrábí beta rozpadem jiných nukleárních produktů štěpení o hmotnosti 136, protože rozpad beta se zastaví na téměř stabilní 136Xe. Také se nevyrábí jadernými zbraněmi, protože 135Cs vzniká rozpadem beta původních štěpných produktů pouze dlouho po skončení jaderného výbuchu.136Čs také zachycuje neutrony o průřezu 13,00 stodol a stává se středně radioaktivními 137Cs. Caesium-136 podléhá rozkladu beta (β−) a produkuje se 136Ba přímo.
Cesium-137
Cesium-137, s poločasem rozpadu 30,17 let, je jedním ze dvou hlavních produkty štěpení se středně dlouhou životností, spolu s 90Sr, které jsou odpovědné za většinu z radioaktivita z vyhořelé jaderné palivo po několika letech chlazení, až několik set let po použití. Představuje většinu radioaktivity, která z něj ještě zbývá Černobylská nehoda a je hlavním zdravotním problémem při dekontaminaci půdy v blízkosti Fukušima jaderná elektrárna.[10] 137Cs beta se rozpadá na baryum-137m (krátkodobé jaderný izomer ) pak na neradioaktivní barium-137, a je také silným zářičem gama záření. 137Cs má velmi nízkou rychlost zachycení neutronů a nelze jej tímto způsobem reálně zlikvidovat, ale musí se nechat rozpadnout. 137CS byl použit jako sledovač v hydrologických studiích analogicky k použití 3H.
Jiné izotopy cesia
Ostatní izotopy mají poločas rozpadu od několika dnů do zlomků sekundy. Téměř celé cesium vyrobené z jaderného štěpení pochází z beta rozpadu původně procházejících štěpných produktů bohatších na neutrony izotopy jódu pak izotopy xenonu. Protože tyto prvky jsou těkavé a mohou difundovat přes jaderné palivo nebo vzduch, cesium se často vytváří daleko od původního místa štěpení.
Reference
- ^ „Měření poločasu rozpadu radionuklidů NIST“. NIST. Citováno 2011-03-13.
- ^ Meija, Juris; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)“. Čistá a aplikovaná chemie. 88 (3): 265–91. doi:10.1515 / pac-2015-0305.
- ^ „Izotopy“. Ptable.
- ^ Isoray. „Proč Cesium-131“.
- ^ I když zde použitá fáze je stručnější než v předchozí definici, má stále stejný význam. To je objasněno v 9. brožuře SI, která téměř okamžitě po definici na str. 130 uvádí: „Důsledkem této definice je, že druhá se rovná délce trvání 9192631770 období záření odpovídající přechodu mezi dvěma velmi jemnými hladinami neporušeného základního stavu 133Atom CS. “
- ^ "Vlastnosti cesia-134 a cesia-137". Japonská agentura pro atomovou energii.
- ^ John L. Groh (2004). „Dodatek ke kapitole 11 Základy fyziky reaktorů“ (PDF). Projekt CANTEACH. Archivovány od originál (PDF) dne 10. června 2011. Citováno 14. května 2011.
- ^ Hatsukawa, Y .; Shinohara, N; Hata, K .; et al. (1999). „Tepelný neutronový průřez a rezonanční integrál reakce 135Cs (n, γ) 136Cs: Základní údaje pro transmutaci jaderného odpadu“. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 239 (3): 455–458. doi:10.1007 / BF02349050.
- ^ Ohki, Shigeo; Takaki, Naoyuki (2002). „Transmutace cesia-135 s rychlými reaktory“ (PDF). Sborník ze sedmého zasedání pro výměnu informací o dělení a transmutaci aktinidů a štěpných produktů, Cheju, Korea.
- ^ Dennis Normile (1. března 2013). "Chlazení horké zóny". Věda. 339 (6123): 1028–1029. doi:10.1126 / science.339.6123.1028. PMID 23449572.
- Hmotnosti izotopů z:
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "PakUBASE hodnocení jaderných a rozpadových vlastností ", Jaderná fyzika A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729 ... 3A, doi:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
- Izotopové složení a standardní atomové hmotnosti z:
- de Laeter, John Robert; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroši; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin J. R .; Taylor, Philip D. P. (2003). „Atomové váhy prvků. Recenze 2000 (technická zpráva IUPAC)“. Čistá a aplikovaná chemie. 75 (6): 683–800. doi:10.1351 / pac200375060683.
- Wieser, Michael E. (2006). „Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)“. Čistá a aplikovaná chemie. 78 (11): 2051–2066. doi:10.1351 / pac200678112051. Shrnutí ležel.
- Údaje o poločasu rozpadu, rotaci a izomeru vybrané z následujících zdrojů.
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "PakUBASE hodnocení jaderných a rozpadových vlastností ", Jaderná fyzika A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729 ... 3A, doi:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
- Národní jaderné datové centrum. "Databáze NuDat 2.x". Brookhaven National Laboratory.
- Holden, Norman E. (2004). "11. Tabulka izotopů". V Lide, David R. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics (85. vydání). Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
