Izotopy zirkonia - Isotopes of zirconium

Hlavní izotopy z zirkonium (₄₀Zr)
y	–
β+	89Y
y	–
Standardní atomová hmotnost Ar, standardní(Zr)	91.224(2);
	Pohled; mluvit; Upravit;

Přirozeně se vyskytující zirkonium (₄₀Zr) se skládá ze čtyř stájí izotopy (z nichž jeden může být v budoucnu radioaktivní) a jeden velmi dlouhý radioizotop (⁹⁶Zr), a prvotní nuklid který se rozpadá dvojitý rozpad beta s pozorovaným poločas rozpadu 2,0 × 10¹⁹ let;^[3] může také podstoupit single rozpad beta, což ještě není pozorováno, ale teoreticky předpovězená hodnota t_1/2 je 2,4 × 10²⁰ let.^[4] Druhým nejstabilnějším radioizotopem je ⁹³Zr, který má poločas rozpadu 1,53 milionu let. Bylo pozorováno dvacet sedm dalších radioizotopů. Všichni mají poločasy kratší než jeden den kromě ⁹⁵Zr (64,02 dne), ⁸⁸Zr (83,4 dne) a ⁸⁹Zr (78,41 hodiny). Primární režim rozpadu je elektronový záchyt pro izotopy lehčí než ⁹²Zr a primárním režimem pro těžší izotopy je rozpad beta.

Seznam izotopů

Nuklid ^{[n 1]}	Z	N	Izotopová hmota (Da ) ^{[č. 2]}^{[č. 3]}	Poločas rozpadu ^{[č. 4]}^{[č. 5]}	Rozklad režimu	Dcera izotop ^{[č. 6]}	Roztočit a parita ^{[č. 7]}^{[č. 5]}	Přirozená hojnost (molární zlomek)
Nuklid ^{[n 1]}	Budicí energie			Poločas rozpadu ^{[č. 4]}^{[č. 5]}	Rozklad režimu	Dcera izotop ^{[č. 6]}	Roztočit a parita ^{[č. 7]}^{[č. 5]}	Normální poměr	Rozsah variací
⁷⁸Zr	40	38	77.95523(54)#	50 # ms [> 170 ns]			0+
⁷⁹Zr	40	39	78.94916(43)#	56 (30) ms	β⁺, p	⁷⁸Sr	5/2+#
⁷⁹Zr	40	39	78.94916(43)#	56 (30) ms	β⁺	⁷⁹Y	5/2+#
⁸⁰Zr	40	40	79.9404(16)	4,6 (6) s	β⁺	⁸⁰Y	0+
⁸¹Zr	40	41	80.93721(18)	5,5 (4) s	β⁺ (>99.9%)	⁸¹Y	(3/2−)#
⁸¹Zr	40	41	80.93721(18)	5,5 (4) s	β⁺, p (<0,1%)	⁸⁰Sr	(3/2−)#
⁸²Zr	40	42	81.93109(24)#	32 odst. 5	β⁺	⁸²Y	0+
⁸³Zr	40	43	82.92865(10)	41,6 (24) s	β⁺ (>99.9%)	⁸³Y	(1/2−)#
⁸³Zr	40	43	82.92865(10)	41,6 (24) s	β⁺, p (<0,1%)	⁸²Sr	(1/2−)#
⁸⁴Zr	40	44	83.92325(21)#	25,9 (7) min	β⁺	⁸⁴Y	0+
⁸⁵Zr	40	45	84.92147(11)	7,86 (4) min	β⁺	⁸⁵Y	7/2+
^{85 m}Zr	292,2 (3) keV			10,9 (3) s	TO (92%)	⁸⁵Zr	(1/2−)
^{85 m}Zr	292,2 (3) keV			10,9 (3) s	β⁺ (8%)	⁸⁵Y	(1/2−)
⁸⁶Zr	40	46	85.91647(3)	16,5 (1) h	β⁺	⁸⁶Y	0+
⁸⁷Zr	40	47	86.914816(9)	1,68 (1) h	β⁺	⁸⁷Y	(9/2)+
^{87 m}Zr	335,84 (19) keV			14,0 (2) s	TO	⁸⁷Zr	(1/2)−
⁸⁸Zr^{[č. 8]}	40	48	87.910227(11)	83,4 (3) d	ES	⁸⁸Y	0+
⁸⁹Zr	40	49	88.908890(4)	78,41 (12) h	β⁺	⁸⁹Y	9/2+
^{89 m}Zr	587,82 (10) keV			4,161 (17) min	IT (93,77%)	⁸⁹Zr	1/2−
^{89 m}Zr	587,82 (10) keV			4,161 (17) min	β⁺ (6.23%)	⁸⁹Y	1/2−
⁹⁰Zr^{[č. 9]}	40	50	89.9047044(25)	Stabilní			0+	0.5145(40)
^90m1Zr	2319 000 (10) keV			809,2 (20) ms	TO	⁹⁰Zr	5-
^90m2Zr	3589,419 (16) keV			131 (4) ns			8+
⁹¹Zr^{[č. 9]}	40	51	90.9056458(25)	Stabilní			5/2+	0.1122(5)
^{91 m}Zr	3167.3 (4) keV			4,35 (14) μs			(21/2+)
⁹²Zr^{[č. 9]}	40	52	91.9050408(25)	Stabilní			0+	0.1715(8)
⁹³Zr^{[č. 10]}	40	53	92.9064760(25)	1.53(10)×10⁶ y	β⁻ (73%)	^{93 m}Pozn	5/2+
⁹³Zr^{[č. 10]}	40	53	92.9064760(25)	1.53(10)×10⁶ y	β⁻ (27%)	⁹³Pozn	5/2+
⁹⁴Zr^{[č. 9]}	40	54	93.9063152(26)	Pozorovatelně stabilní^{[č. 11]}			0+	0.1738(28)
⁹⁵Zr^{[č. 9]}	40	55	94.9080426(26)	64,032 (6) d	β⁻	⁹⁵Pozn	5/2+
⁹⁶Zr^{[č. 12]}^{[č. 9]}	40	56	95.9082734(30)	20(4)×10¹⁸ y	β⁻β⁻^{[č. 13]}	⁹⁶Mo	0+	0.0280(9)
⁹⁷Zr	40	57	96.9109531(30)	16,744 (11) h	β⁻	^{97 m}Pozn	1/2+
⁹⁸Zr	40	58	97.912735(21)	30,7 (4) s	β⁻	⁹⁸Pozn	0+
⁹⁹Zr	40	59	98.916512(22)	2,1 (1) s	β⁻	^99mPozn	1/2+
¹⁰⁰Zr	40	60	99.91776(4)	7,1 (4) s	β⁻	¹⁰⁰Pozn	0+
¹⁰¹Zr	40	61	100.92114(3)	2,3 odst. 1 písm	β⁻	¹⁰¹Pozn	3/2+
¹⁰²Zr	40	62	101.92298(5)	2,9 (2) s	β⁻	¹⁰²Pozn	0+
¹⁰³Zr	40	63	102.92660(12)	1,3 (1) s	β⁻	¹⁰³Pozn	(5/2−)
¹⁰⁴Zr	40	64	103.92878(43)#	1,2 odst. 3 písm	β⁻	¹⁰⁴Pozn	0+
¹⁰⁵Zr	40	65	104.93305(43)#	0,6 (1) s	β⁻ (>99.9%)	¹⁰⁵Pozn
¹⁰⁵Zr	40	65	104.93305(43)#	0,6 (1) s	β⁻, n (<.1%)	¹⁰⁴Pozn
¹⁰⁶Zr	40	66	105.93591(54)#	200 # ms [> 300 ns]	β⁻	¹⁰⁶Pozn	0+
¹⁰⁷Zr	40	67	106.94075(32)#	150 # ms [> 300 ns]	β⁻	¹⁰⁷Pozn
¹⁰⁸Zr	40	68	107.94396(64)#	80 # ms [> 300 ns]	β⁻	¹⁰⁸Pozn	0+
¹⁰⁹Zr	40	69	108.94924(54)#	60 # ms [> 300 ns]
¹¹⁰Zr	40	70	109.95287(86)#	30 # ms [> 300 ns]			0+

^ ^mZr - 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 ).
^ Tučný poločas - téměř stabilní, poločas delší než věk vesmíru.
^ ^A ^b # - Hodnoty označené # nejsou čistě odvozeny z experimentálních údajů, ale alespoň částečně z trendů sousedních nuklidů (TNN ).
^ Tučný symbol jako dcera - dcera produkt je stabilní.
^ () hodnota rotace - označuje rotaci se slabými argumenty přiřazení.
^ Druhý nejsilnější známý absorbér neutronů
^ ^A ^b ^C ^d ^E ^F Štěpný produkt
^ Produkt štěpení s dlouhou životností
^ Předpokládá se, že se rozpadne β⁻β⁻ na ⁹⁴Mo s poločasem rozpadu nad 1,1 × 10¹⁷ let
^ Prvotní radionuklid
^ Teoreticky také podstoupit β⁻ rozpadnout se na ⁹⁶Nb s a částečný poločas větší než 2,4 × 10¹⁹ y^[5]

Zirkonium-88

⁸⁸Zr je a radioizotop z zirkonium s poločasem rozpadu 83,4 dnů. V lednu 2019 bylo zjištěno, že tento izotop má a zachycení neutronů průřez přibližně 861 000 stodol; toto je o několik řádů větší, než se předpokládalo, a větší než u jakéhokoli jiného nuklidu kromě xenon-135.^[6]

Zirkonium-89

⁸⁹Zr je radioizotop zirkonia s a poločas rozpadu 78,41 hodin. Vyrábí se protonovým ozařováním přírodního yttria-89. Jeho nejvýznamnější gama foton má energii 909 keV.

Zirkonium-89 se používá ve specializovaných diagnostických aplikacích pozitronová emisní tomografie^[7] zobrazování, například, pomocí protilátek značených zirkoniem-89 (imuno-PET).^[8] Tabulka rozpadu viz Maria Vosjan. „Zirkonium-89 (⁸⁹Zr) ". Cyclotron.nl.

Zirkonium-93

Výtěžek,% za štěpení^[9]
	Tepelný	Rychle	14 MeV
²³²Čt	ne štěpitelný	6.70 ± 0.40	5.58 ± 0.16
²³³U	6.979 ± 0.098	6.94 ± 0.07	5.38 ± 0.32
²³⁵U	6.346 ± 0.044	6.25 ± 0.04	5.19 ± 0.31
²³⁸U	ne štěpitelný	4.913 ± 0.098	4.53 ± 0.13
²³⁹Pu	3.80 ± 0.03	3.82 ± 0.03	3.0 ± 0.3
²⁴¹Pu	2.98 ± 0.04	2.98 ± 0.33	?

Dlouho žil štěpné produkty
Nuklid	t_¹⁄₂	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
^ Energie rozpadu je rozdělena mezi β, neutrino a γ, pokud existují. ^ Na 65 teplotních neutronových štěpení U-235 a 35 Pu-239. ^ Má energii rozpadu 380 keV, ale produkt rozpadu Sb-126 má energii rozpadu 3,67 MeV. ^ Nižší v tepelném reaktoru, protože předchůdce absorbuje neutrony.

⁹³Zr je radioizotop z zirkonium s poločas rozpadu 1,53 milionu let, rozpadající se prostřednictvím emise nízkoenergetické beta částice. 73% rozpadů se naplní an vzrušený stav z niob -93, která se rozpadá s poločasem 14 let a nízkou energií gama paprsek do stabilního základního stavu ⁹³Nb, zatímco zbývajících 27% rozpadů přímo naplňuje základní stav.^[10] Je to jeden z pouhých 7 štěpné produkty s dlouhou životností. Nízká specifická aktivita a nízká energie jeho záření omezují radioaktivní rizika tohoto izotopu.

Jaderné štěpení ho produkuje s výtěžkem štěpení 6,3% (štěpení tepelných neutronů o ²³⁵U), na stejné úrovni jako ostatní nejhojnější štěpné produkty. Jaderné reaktory obvykle obsahují velké množství zirkonia palivová tyč opláštění (vidět zirkaloy ) a ozařování neutronů ⁹²Zr také některé vyrábí ⁹³Zr, i když je to omezeno ⁹²Zr je nízká zachycení neutronů průřez 0,22 stodoly.

⁹³Zr má také nízké zachycení neutronů průřez 0,7 stodoly.^[11]^[12] Většina štěpného zirkonia se skládá z jiných izotopů; druhý izotop se značným průřezem absorpce neutronů je ⁹¹Zr s průřezem 1,24 stodoly. ⁹³Zr je méně atraktivní kandidát na likvidaci do nukleární transmutace než jsou ⁹⁹Tc a ¹²⁹Já. Mobilita v půdě je relativně nízká geologické uložení může být adekvátním řešením.

Reference

^ Pritychenko, Boris; Treťak, V. „Přijatá data o dvojitém úpadku beta. Národní jaderné datové centrum. Citováno 2008-02-11.
^ 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.
^ „Seznam přijatých hodnot rozkladu dvojité beta (ββ)“. Národní jaderné datové centrum, Brookhaven National Laboratory.
^ H Heiskanen; M T Mustonen; J Suhonen (30. března 2007). "Teoretický poločas rozpadu beta ⁹⁶Zr ". Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 34 (5): 837–843. doi:10.1088/0954-3899/34/5/005.
^ Finch, S.W .; Tornow, W. (2016). "Vyhledejte rozpad β ⁹⁶Zr ". Jaderné přístroje a metody ve fyzice Výzkum sekce A: Urychlovače, spektrometry, detektory a související zařízení. 806: 70–74. Bibcode:2016 NIMPA.806 ... 70F. doi:10.1016 / j.nima.2015.09.098.
^ Shusterman, J. A.; Scielzo, N.D .; Thomas, K.J .; Norman, E.B .; Lapi, S.E .; Loveless, C.S .; Peters, N.J .; Robertson, J.D .; Shaughnessy, D.A .; Tonchev, A.P. (2019). „Překvapivě velký průřez zachycením neutronů ⁸⁸Zr ". Příroda. 565 (7739): 328–330. Bibcode:2019Natur.565..328S. doi:10.1038 / s41586-018-0838-z. OSTI 1512575. PMID 30617314. S2CID 57574387.
^ Dilworth, Jonathan R .; Pascu, Sofia I. (2018). "Chemie PET zobrazování se zirkonem-89". Recenze chemické společnosti. 47 (8): 2554–2571. doi:10.1039 / C7CS00014F. PMID 29557435.
^ Van Dongen, GA; Vosjan, MJ (srpen 2010). „Imuno-pozitronová emisní tomografie: osvětlování klinické terapie protilátkami“. Rakovinová bioterapie a radiofarmaka. 25 (4): 375–85. doi:10.1089 / cbr.2010.0812. PMID 20707716.
^ M. B. Chadwick a kol., „ENDF / B-VII.1: Jaderná data pro vědu a technologii: Průřezy, vazby, výtěžky štěpných produktů a údaje o rozpadu“, Nucl. Data Sheets 112 (2011) 2887. (přístup na www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm)
^ Cassette, P .; Chartier, F .; Isnard, H .; Fréchou, C .; Laszak, I .; Degros, J.P .; Bé, M.M .; Lépy, M.C .; Tartes, I. (2010). "Stanovení ⁹³Schéma rozpadu Zr a poločas rozpadu ". Aplikované záření a izotopy. 68 (1): 122–130. doi:10.1016 / j.apradiso.2009.08.011. PMID 19734052.
^ „ENDF / B-VII.1 Zr-93 (n, g)“. Národní jaderné datové centrum, Brookhaven National Laboratory. 2011-12-22. Citováno 2014-11-20.
^ S. Nakamura; et al. (2007). „Tepelné neutronové záchytné průřezy zirkonia-91 a zirkonia-93 pomocí rychlé spektroskopie gama záření“. Journal of Nuclear Science and Technology. 44 (1): 21–28. doi:10.1080/18811248.2007.9711252. S2CID 96087661.

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.

[5] Zr - nadšený jaderný izomer.

[6] () - Nejistota (1σ) je uveden v stručné formě v závorkách za odpovídajícími posledními číslicemi.

[TMS-7] # - Atomic mass checked #: hodnota a nejistota odvozené nikoli z čistě experimentálních údajů, ale alespoň částečně z trendů z Mass Surface (TMS ).

[8] Tučný poločas - téměř stabilní, poločas delší než věk vesmíru.

[TNN-9] A ^b # - Hodnoty označené # nejsou čistě odvozeny z experimentálních údajů, ale alespoň částečně z trendů sousedních nuklidů (TNN ).

[10] Tučný symbol jako dcera - dcera produkt je stabilní.

[11] () hodnota rotace - označuje rotaci se slabými argumenty přiřazení.

[12] Druhý nejsilnější známý absorbér neutronů

[FP-13] A ^b ^C ^d ^E ^F Štěpný produkt

[14] Produkt štěpení s dlouhou životností

[15] Předpokládá se, že se rozpadne β⁻β⁻ na ⁹⁴Mo s poločasem rozpadu nad 1,1 × 10¹⁷ let

[16] Prvotní radionuklid

[18] Teoreticky také podstoupit β⁻ rozpadnout se na ⁹⁶Nb s a částečný poločas větší než 2,4 × 10¹⁹ y^[5]

[23] Energie rozpadu je rozdělena mezi β, neutrino a γ, pokud existují.

[24] Na 65 teplotních neutronových štěpení U-235 a 35 Pu-239.

[25] Má energii rozpadu 380 keV,
ale produkt rozpadu Sb-126 má energii rozpadu 3,67 MeV.

[26] Nižší v tepelném reaktoru, protože předchůdce absorbuje neutrony.

[1] Pritychenko, Boris; Treťak, V. „Přijatá data o dvojitém úpadku beta. Národní jaderné datové centrum. Citováno 2008-02-11.

[CIAAW2013-2] 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.

[3] „Seznam přijatých hodnot rozkladu dvojité beta (ββ)“. Národní jaderné datové centrum, Brookhaven National Laboratory.

[4] H Heiskanen; M T Mustonen; J Suhonen (30. března 2007). "Teoretický poločas rozpadu beta ⁹⁶Zr ". Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 34 (5): 837–843. doi:10.1088/0954-3899/34/5/005.

[17] Finch, S.W .; Tornow, W. (2016). "Vyhledejte rozpad β ⁹⁶Zr ". Jaderné přístroje a metody ve fyzice Výzkum sekce A: Urychlovače, spektrometry, detektory a související zařízení. 806: 70–74. Bibcode:2016 NIMPA.806 ... 70F. doi:10.1016 / j.nima.2015.09.098.

[Zr88-19] Shusterman, J. A.; Scielzo, N.D .; Thomas, K.J .; Norman, E.B .; Lapi, S.E .; Loveless, C.S .; Peters, N.J .; Robertson, J.D .; Shaughnessy, D.A .; Tonchev, A.P. (2019). „Překvapivě velký průřez zachycením neutronů ⁸⁸Zr ". Příroda. 565 (7739): 328–330. Bibcode:2019Natur.565..328S. doi:10.1038 / s41586-018-0838-z. OSTI 1512575. PMID 30617314. S2CID 57574387.

[20] Dilworth, Jonathan R .; Pascu, Sofia I. (2018). "Chemie PET zobrazování se zirkonem-89". Recenze chemické společnosti. 47 (8): 2554–2571. doi:10.1039 / C7CS00014F. PMID 29557435.

[21] Van Dongen, GA; Vosjan, MJ (srpen 2010). „Imuno-pozitronová emisní tomografie: osvětlování klinické terapie protilátkami“. Rakovinová bioterapie a radiofarmaka. 25 (4): 375–85. doi:10.1089 / cbr.2010.0812. PMID 20707716.

[22] M. B. Chadwick a kol., „ENDF / B-VII.1: Jaderná data pro vědu a technologii: Průřezy, vazby, výtěžky štěpných produktů a údaje o rozpadu“, Nucl. Data Sheets 112 (2011) 2887. (přístup na www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm)

[Zr93-27] Cassette, P .; Chartier, F .; Isnard, H .; Fréchou, C .; Laszak, I .; Degros, J.P .; Bé, M.M .; Lépy, M.C .; Tartes, I. (2010). "Stanovení ⁹³Schéma rozpadu Zr a poločas rozpadu ". Aplikované záření a izotopy. 68 (1): 122–130. doi:10.1016 / j.apradiso.2009.08.011. PMID 19734052.

[28] „ENDF / B-VII.1 Zr-93 (n, g)“. Národní jaderné datové centrum, Brookhaven National Laboratory. 2011-12-22. Citováno 2014-11-20.

[29] S. Nakamura; et al. (2007). „Tepelné neutronové záchytné průřezy zirkonia-91 a zirkonia-93 pomocí rychlé spektroskopie gama záření“. Journal of Nuclear Science and Technology. 44 (1): 21–28. doi:10.1080/18811248.2007.9711252. S2CID 96087661.

[1]

[2]

[3]

[4]

[n 1]

[č. 2]

[č. 3]

[č. 4]

[č. 5]

[č. 6]

[č. 7]

[č. 8]

[č. 9]

[č. 10]

[č. 11]

[č. 12]

[č. 13]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[a 1]

[a 2]

[a 3]

[a 4]

[10]

[11]

[12]