지르코늄 동위 원소

Isotopes of zirconium
지르코늄 주 동위 원소 (40Zr)
이소슈토페 썩다
멋쩍은 춤추다 반평생 (t1/2) 모드 프로이덕트
88Zr 동음이의 83.4 d ε 88Y
γ –
89Zr 동음이의 78.4시간 ε 89Y
β+ 89Y
γ –
90Zr 51.45% 안정적
91Zr 11.22% 안정적
92Zr 17.15% 안정적
93Zr 자취를 감추다 1.53×106 y β− 93Nb
94Zr 17.38% 안정적
96Zr 2.80% 2.0×1019 y[1] β−β− 96모
표준 원자량 Ar, standard(Zr)91.224(2)[2][3]

자연적으로 발생하는 지르코늄(40Zr)4안정 동위 원소(한 방사능 발견될 수 있는 미래에),고 다른 하나는 아주 오래 사는 방사성 동위 원소(96Zr), 이중 베타 붕괴를 통해 2.0×1019년이 관찰된 반감기로 희석되는 원시 핵종의;[4]그것은 아직 관찰되지 않다 단일 베타 붕괴도 하지만을 겪을 수 있는 모양이다.theoretically 예측 t 값은1/2 2.4×10년이다20.[5] 두 번째로 안정된 방사성 동위원소는 153만 년의 반감기를 가진 Zr이다. 30개의 다른 방사성 동위원소가 관찰되었다. Zr(64.02일), Zr(83.4일), Zr(78.41시간)을 제외하면 모두 반감기가 하루도 안 된다. 1차 붕괴 모드는 Zr보다 가벼운 동위원소의 전자 포획이며, 1차 붕괴 모드는 베타 붕괴다.

동위 원소 목록

뉴클리드
[n 1] 		Z N 동위원소 질량 (Da)
[n 2][n 3] 		하프라이프
[n 4][n 5] 		썩다
모드
 딸
동위 원소
[n 6] 		스핀 앤 앤
동등성
[n 7][n 5] 		자연적 풍요 (분수)
흥분 에너지 정상비율 변동 범위
78Zr 40 38 77.95523(54)# 50# ms
[>170ns] 		0+
79Zr 40 39 78.94916(43)# 56(30)ms β+, p 78SR 5/2+#
β+ 79Y
80Zr 40 40 79.9404(16) 4.6(6)초 β+ 80Y 0+
81Zr 40 41 80.93721(18) 5.5(4)초 β+ (>99.9%) 81Y (3/2−)#
β+, p(<.1%) 80SR
82Zr 40 42 81.93109(24)# 32(5)초 β+ 82Y 0+
83Zr 40 43 82.92865(10) 41.6(24)초 β+ (>99.9%) 83Y (1/2−)#
β+, p(<.1%) 82SR
84Zr 40 44 83.92325(21)# 25.9(7)분 β+ 84Y 0+
85Zr 40 45 84.92147(11) 7.86(4)분 β+ 85Y 7/2+
85mZr 292.2(3) keV 10.9(3)초 IT(92%) 85Zr (1/2−)
β+ (8%) 85Y
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)+
87mZr 335.84(19) keV 14.0(2)초 IT 87Zr (1/2)−
88Zr[n 8] 40 48 87.910227(11) 83.4(3) d EC 88Y 0+
89Zr 40 49 88.908890(4) 78.41(12)h β+ 89Y 9/2+
89mZr 587.82(10) keV 4.190(17)분 IT(93.77%) 89Zr 1/2−
β+ (6.23%) 89Y
90Zr[n 9] 40 50 89.9047044(25) 안정적 0+ 0.5145(40)
90m1Zr 2319.000(10) keV 809.2(20)ms IT 90Zr 5-
90m2Zr 3589.419(16) keV 131(4)ns 8+
91Zr[n 9] 40 51 90.9056458(25) 안정적 5/2+ 0.1122(5)
91mZr 3167.3(4) keV 4.35(14) μs (21/2+)
92Zr[n 9] 40 52 91.9050408(25) 안정적 0+ 0.1715(8)
93Zr[n 10] 40 53 92.9064760(25) 1.53(10)×106 y β− (73%) 93mNb 5/2+
β− (27%) 93Nb
94Zr[n 9] 40 54 93.9063152(26) 관측 안정적[n 11] 0+ 0.1738(28)
95Zr[n 9] 40 55 94.9080426(26) 64.032(6) d β− 95Nb 5/2+
96Zr[n 12][n 9] 40 56 95.9082734(30) 20(4)×1018 y β−β−[n 13] 96모 0+ 0.0280(9)
97Zr 40 57 96.9109531(30) 16.744(11) h β− 97mNb 1/2+
98Zr 40 58 97.912735(21) 30.7(4)초 β− 98Nb 0+
99Zr 40 59 98.916512(22) 2.1(1)초 β− 99mNb 1/2+
100Zr 40 60 99.91776(4) 7.1(4)초 β− 100Nb 0+
101Zr 40 61 100.92114(3) 2.3(1)초 β− 101Nb 3/2+
102Zr 40 62 101.92298(5) 2.9(2)초 β− 102Nb 0+
103Zr 40 63 102.92660(12) 1.3(1)초 β− 103Nb (5/2−)
104Zr 40 64 103.92878(43)# 1.2(3)초 β− 104Nb 0+
105Zr 40 65 104.93305(43)# 0.6(1)초 β− (>99.9%) 105Nb
β−, n(<.1%) 104Nb
106Zr 40 66 105.93591(54)# 200# ms
[>>300ns] 		β− 106Nb 0+
107Zr 40 67 106.94075(32)# 150# ms
[>>300ns] 		β− 107Nb
108Zr 40 68 107.94396(64)# 80# ms
[>>300ns] 		β− 108Nb 0+
109Zr 40 69 108.94924(54)# 60# ms
[>>300ns]
110Zr 40 70 109.95287(86)# 30# ms
[>>300ns] 		0+
111Zr[7] 40 71
112Zr[7] 40 72 0+
113Zr[8] 40 73
114Zr[9] 40 74 0+
표 머리글 및 바닥글:
  1. ^ mZr – 흥분된 핵 이성질체.
  2. ^ ( ) – 불확실성(1σ)은 해당 마지막 자리 뒤에 괄호 안에 간결한 형태로 주어진다.
  3. ^ # – 원자 질량 표시 #: 순수하게 실험적인 데이터에서 도출된 값과 불확실성, 적어도 부분적으로는 질량 표면(TMS)의 경향에서 도출된 값과 불확실성.
  4. ^ 대담한 반감기 – 우주의 나이보다 거의 안정적이고 반감기가 길다.
  5. ^ a b # – #로 표시된 값은 순수하게 실험 데이터에서 도출된 것이 아니라 최소한 부분적으로 인접 핵종(TNN)의 경향에서 도출된 것이다.
  6. ^ 딸로서의 굵은 기호 – 딸 제품은 안정적이다.
  7. ^ ( ) 스핀 값 – 취약한 할당 인수가 있는 스핀을 나타낸다.
  8. ^ 두 번째로 가장 강력하다고 알려진 중성자 흡수기
  9. ^ a b c d e f 핵분열 생성물
  10. ^ 장수 핵분열 생성물
  11. ^ 1.1×10년17 이상의 반감기와 함께 β에서−− Mo까지 붕괴하는 것으로 믿음
  12. ^ 원시적 방사성핵종
  13. ^ 또한 2.4×1019 y보다[6] 큰 부분 반감기를 가진 Nb까지 β− 붕괴를 겪도록 이론화됨

지르코늄-88

88Zr은 반감기가 83.4일인 지르코늄의 방사성 동위원소다. 2019년 1월, 이 동위원소는 약 861,000개의 빗자루에서 중성자 포획 단면을 갖는 것으로 밝혀졌으며, 이는 예측된 것보다 몇 개의 크기가 크고, 제논-135를 제외한 다른 핵종의 크기보다 크다.[10]

지르코늄-89

89Zr은 78.41시간의 반감기를 가진 지르코늄의 방사성 동위원소다. 천연 이티움-89의 양성자 조사에 의해 생성된다. 그것의 가장 두드러진 감마 광자는 909 keV의 에너지를 가지고 있다.

지르코늄-89는 양전자 방출 단층[11] 촬영 영상을 이용한 전문 진단 어플리케이션에 채용된다. 예를 들어 지르코늄-89 라벨 항체(immuno-PET)가 있다.[12] 부패 표는 다음을 참조하십시오. Maria Vosjan. "Zirconium-89 (89Zr)". Cyclotron.nl.

지르코늄-93

항복, 핵분열당[13] %
열적 빠른 14 MeV
232TH 화기애애하지 않다 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 화기애애하지 않다 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 ?
장수하다
핵분열 생성물
뉴클리드 t1⁄2 양보 썩다
에너지[1] 		썩다
모드
(마) (%)[a 2] (keV)
99TC 0.211 6.1385 294 β
126Sn 0.230 0.1084 4050[a 3] βγ
79SE 0.327 0.0447 151 β
93Zr 1.53 5.4575 91 βγ
135Cs 2.3 6.9110[a 4] 269 β
107피디 6.5 1.2499 33 β
129I 15.7 0.8410 194 βγ
  1. ^ 붕괴에너지는 β, 중성미자, γ(있는 경우)로 갈라진다.
  2. ^ U와 Pu 35의 65개의 열 중성자 방출 당.
  3. ^ 붕괴에너지가 380 keV이고
    하지만 그것의 붕괴 제품 Sb는 붕괴 에너지 3.67 MeV를 가지고 있다.
  4. ^ 전임자인 Xe가 중성자를 쉽게 흡수하기 때문에 열원자로에서 더 낮다.

93zr은 153만년의 반감기를 가진 지르코늄의 방사성 동위원소로, 저에너지 베타 입자 방출로 부패한다. 디케이의 73%는 흥분된 상태의 니오비움-93을 채우며, 이 상태는 14년의 반감기와 저에너지 감마선으로 해독되며, 나머지 27%의 디케이는 지상 상태를 직접 채운다.[14] 그것은 오직 7개의 장수 핵분열 생성물 중 하나이다. 방사선의 낮은 특정 활성도와 낮은 에너지는 이 동위원소의 방사능 위험을 제한한다.

핵분열은 다른 가장 풍부한 핵분열 생성물과 동등한 6.3%(U의 열 중성자 핵분열)의 핵분열 수율에서 생성된다. 원자로는 대개 연료봉 피복재(지르칼로이 참조)로서 다량의 지르코늄을 함유하고 있으며, Zr의 중성자 조사도 Zr의 저중성자 포획 단면 0.22 barns에 의해 제한되지만, Zr의 중성자 조사도 일부 Zr의 저중성자 포획 단면적은 0.22 barns이다. 실제로 연료봉 피복재에 지르코늄을 사용하는 주된 이유 중 하나는 지르코늄의 낮은 단면이다.

93Zr은 또한 0.7 barns의 낮은 중성자 포획 단면을 가지고 있다.[15][16] 대부분의 핵분열 지르코늄은 다른 동위원소로 구성되며, 중성자 흡수 단면이 상당한 다른 동위원소는 1.24 barn의 단면을 가진 Zr이다. 93Zr은 Tc와 I에 비해 핵변환에 의한 처리의 매력이 덜하다. 토양에서의 이동성은 상대적으로 낮기 때문에 지질학적 처분이 적절한 해결책이 될 수 있다. 또는 Zr의 상위 단면의 중성자경제에 미치는 영향이 허용된다고 간주될 경우 조사 피복재 및 핵분열 생성물 지르코늄(대부분의 현재 핵 재처리 방법에서 함께 혼합)을 사용하여 새로운 지르코이 피복재를 형성할 수 있다. 피복재가 원자로 내부에 있게 되면 상대적으로 낮은 수준의 방사능은 용인할 수 있지만 운송과 제조에는 특별한 예방조치가 필요할 수 있다.

참조

  1. ^ Pritychenko, Boris; Tretyak, V. "Adopted Double Beta Decay Data". National Nuclear Data Center. Retrieved 2008-02-11.
  2. ^ "Standard Atomic Weights: Zirconium". CIAAW. 1983.
  3. ^ Meija, Juris; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
  4. ^ "List of Adopted Double Beta (ββ) Decay Values". National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory.
  5. ^ H Heiskanen; M T Mustonen; J Suhonen (30 March 2007). "Theoretical half-life for beta decay of 96Zr". Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 34 (5): 837–843. doi:10.1088/0954-3899/34/5/005.
  6. ^ Finch, S.W.; Tornow, W. (2016). "Search for the β decay of 96Zr". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 806: 70–74. Bibcode:2016NIMPA.806...70F. doi:10.1016/j.nima.2015.09.098.
  7. ^ a b Ohnishi, Tetsuya; Kubo, Toshiyuki; Kusaka, Kensuke; et al. (2010). "Identification of 45 New Neutron-Rich Isotopes Produced by In-Flight Fission of a 238U Beam at 345 MeV/nucleon". J. Phys. Soc. Jpn. Physical Society of Japan. 79 (7): 073201. doi:10.1143/JPSJ.79.073201.
  8. ^ Shimizu, Yohei; et al. (2018). "Observation of New Neutron-rich Isotopes among Fission Fragments from In-flight Fission of 345MeV=nucleon 238U: Search for New Isotopes Conducted Concurrently with Decay Measurement Campaigns". Journal of the Physical Society of Japan. 87: 014203. doi:10.7566/JPSJ.87.014203.
  9. ^ Sumikama, T.; et al. (2021). "Observation of new neutron-rich isotopes in the vicinity of Zr110". Physical Review C. 103. doi:10.1103/PhysRevC.103.014614. S2CID 234019083.
  10. ^ 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). "The surprisingly large neutron capture cross-section of 88Zr". Nature. 565 (7739): 328–330. Bibcode:2019Natur.565..328S. doi:10.1038/s41586-018-0838-z. OSTI 1512575. PMID 30617314. S2CID 57574387.
  11. ^ Dilworth, Jonathan R.; Pascu, Sofia I. (2018). "The chemistry of PET imaging with zirconium-89". Chemical Society Reviews. 47 (8): 2554–2571. doi:10.1039/C7CS00014F. PMID 29557435.
  12. ^ Van Dongen, GA; Vosjan, MJ (August 2010). "Immuno-positron emission tomography: shedding light on clinical antibody therapy". Cancer Biotherapy and Radiopharmaceuticals. 25 (4): 375–85. doi:10.1089/cbr.2010.0812. PMID 20707716.
  13. ^ M. B. 채드윅 외, "ENDF/B-VII.1: 과학기술용 핵 데이터: 단면, 공동분열, 핵분열 생산량 및 붕괴 데이터", 뉴클리드 데이터 시트 112(2011)2887. (www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm) 참조)
  14. ^ Cassette, P.; Chartier, F.; Isnard, H.; Fréchou, C.; Laszak, I.; Degros, J.P.; Bé, M.M.; Lépy, M.C.; Tartes, I. (2010). "Determination of 93Zr decay scheme and half-life". Applied Radiation and Isotopes. 68 (1): 122–130. doi:10.1016/j.apradiso.2009.08.011. PMID 19734052.
  15. ^ "ENDF/B-VII.1 Zr-93(n,g)". National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. 2011-12-22. Retrieved 2014-11-20.
  16. ^ S. Nakamura; et al. (2007). "Thermal neutron capture cross-sections of Zirconium-91 and Zirconium-93 by prompt gamma-ray spectroscopy". Journal of Nuclear Science and Technology. 44 (1): 21–28. doi:10.1080/18811248.2007.9711252. S2CID 96087661.