Цезийдің изотоптары - Isotopes of caesium

Негізгі изотоптары цезий  (55Cs)
ИзотопЫдырау
молшылықЖартылай ыдырау мерзімі (т1/2)режиміөнім
131Csсин9,7 дε131Xe
133Cs100%тұрақты
134Csсин2,0648 жε134Xe
β−134Ба
135Csіз2.3×106 жβ−135Ба
137Csсин30,17 ж[1]β−137Ба
Стандартты атомдық салмақ Ar, стандартты(Cs)
  • 132.90545196(6)[2]

Цезий (55Cs) 40 белгілі изотоптар, бірге жасай отырып барий және сынап, изотоптары көп элементтердің бірі.[3] The атомдық массалар изотоптардың саны 112-ден 151-ге дейін. Тек бір изотоп, 133Cs, тұрақты. Ең ұзақ өмір сүретін радиоизотоптар болып табылады 135Жартылай шығарылу кезеңі 2,3 миллион жыл болатын Cs, 137Жартылай шығарылу кезеңі 30.1671 жыл және 134Жартылай шығарылу кезеңі 2,0652 жыл болатын Cs. Барлық басқа изотоптардың жартылай ыдырау кезеңі 2 аптадан аз, көбі бір сағатқа жетеді.

1945 жылдан басталды ядролық сынақ, цезий изотоптары бөлінді атмосфера мұнда цезий ерітіндіге тез сіңеді және компонент ретінде жер бетіне оралады радиоактивті құлдырау. Цезий жер асты суларына енгеннен кейін, топырақ қабаттарына түсіп, ландшафттан ең алдымен жойылады бөлшектердің тасымалдануы. Нәтижесінде осы изотоптардың кіріс функциясын уақыттың функциясы ретінде бағалауға болады.

Изотоптардың тізімі

Нуклид
[n 1]		ЗNИзотоптық масса (Да )
[n 2][n 3]		Жартылай ыдырау мерзімі
Ыдырау
режимі
[n 4]		Қызым
изотоп
[n 5][n 6]		Айналдыру және
паритет
[n 7][n 8]		Табиғи молшылық (моль фракциясы)
Қозу энергиясы[n 8]Қалыпты пропорцияВариация ауқымы
112Cs5557111.95030(33)#500 (100) .sб111Xe1+#
α108Мен
113Cs5558112.94449(11)16,7 (7) .sp (99,97%)112Xe5/2+#
β+ (.03%)113Xe
114Cs5559113.94145(33)#0,57 (2) сβ+ (91.09%)114Xe(1+)
β+, p (8,69%)113Мен
β+, α (.19%)110Те
α (.018%)110Мен
115Cs5560114.93591(32)#1,4 (8) сβ+ (99.93%)115Xe9/2+#
β+, p (.07%)114Мен
116Cs5561115.93337(11)#0,70 (4) сβ+ (99.67%)116Xe(1+)
β+, p (.279%)115Мен
β+, α (.049%)112Те
116мCs100 (60) # кэВ3.85 (13) сβ+ (99.48%)116Xe4+, 5, 6
β+, p (.51%)115Мен
β+, α (.008%)112Те
117Cs5562116.92867(7)8.4 (6) сβ+117Xe(9/2+)#
117мCs150 (80) # кэВ6,5 (4) сβ+117Xe3/2+#
118Cs5563117.926559(14)14 (2) сβ+ (99.95%)118Xe2
β+, p (.042%)117Мен
β+, α (.0024%)114Те
118мCs100 (60) # кэВ17 (3) сβ+ (99.95%)118Xe(7−)
β+, p (.042%)117Мен
β+, α (.0024%)114Те
119Cs5564118.922377(15)43.0 (2) сβ+119Xe9/2+
β+, α (2 × 10)−6%)115Те
119мCs50 (30) # кэВ30,4 (1) сβ+119Xe3/2(+)
120Cs5565119.920677(11)61.2 (18) сβ+120Xe2(−#)
β+, α (2 × 10)−5%)116Те
β+, p (7 × 10−6%)119Мен
120мCs100 (60) # кэВ57 (6) сβ+120Xe(7−)
β+, α (2 × 10)−5%)116Те
β+, p (7 × 10−6%)119Мен
121Cs5566120.917229(15)155 (4) сβ+121Xe3/2(+)
121мCs68,5 (3) кэВ122 (3) сβ+ (83%)121Xe9/2(+)
IT (17%)121Cs
122Cs5567121.91611(3)21.18 (19) сβ+122Xe1+
β+, α (2 × 10)−7%)118Те
122м1Cs45,8 кВ> 1 µs(3)+
122м2Cs140 (30) кэВ3.70 (11) минβ+122Xe8−
122м3Cs127,0 (5) кэВ360 (20) мс(5)−
123Cs5568122.912996(13)5.88 (3) минβ+123Xe1/2+
123м1Cs156,27 (5) кэВ1,64 (12) сIT123Cs(11/2)−
123м2Cs231,63 + X keV114 (5) нс(9/2+)
124Cs5569123.912258(9)30.9 (4) сβ+124Xe1+
124мCs462,55 (17) кэВ6.3 (2) сIT124Cs(7)+
125Cs5570124.909728(8)46,7 (1) минβ+125Xe1/2(+)
125мCs266,6 (11) кэВ900 (30) мс(11/2−)
126Cs5571125.909452(13)1,64 (2) минβ+126Xe1+
126м1Cs273,0 (7) кэВ> 1 µs
126м2Cs596.1 (11) кэВ171 (14) .s
127Cs5572126.907418(6)6.25 (10) сағβ+127Xe1/2+
127мCs452.23 (21) кэВ55 (3) .s(11/2)−
128Cs5573127.907749(6)3.640 (14) минβ+128Xe1+
129Cs5574128.906064(5)32.06 (6) сағβ+129Xe1/2+
130Cs5575129.906709(9)29.21 (4) минβ+ (98.4%)130Xe1+
β− (1.6%)130Ба
130мCs163.25 (11) кэВ3.46 (6) минIT (99,83%)130Cs5−
β+ (.16%)130Xe
131Cs5576130.905464(5)9.689 (16) г.EC131Xe5/2+
132Cs5577131.9064343(20)6.480 (6) г.β+ (98.13%)132Xe2+
β− (1.87%)132Ба
133Cs[n 9][n 10]5578132.905451933(24)Тұрақты7/2+1.0000
134Cs[n 10]5579133.906718475(28)2.0652 (4) жβ−134Ба4+
EC (3 × 10)−4%)134Xe
134мCs138,7441 (26) кэВ2.912 (2) сағIT134Cs8−
135Cs[n 10]5580134.9059770(11)2.3 x106 жβ−135Ба7/2+
135мCs1632,9 (15) кэВ53 (2) минIT135Cs19/2−
136Cs5581135.9073116(20)13.16 (3) г.β−136Ба5+
136мCs518 (5) кэВ19 (2) сβ−136Ба8−
IT136Cs
137Cs[n 10]5582136.9070895(5)30.1671 (13) жβ− (95%)137мБа7/2+
β− (5%)137Ба
138Cs5583137.911017(10)33.41 (18) минβ−138Ба3−
138мCs79,9 (3) кэВ2.91 (8) минIT (81%)138Cs6−
β− (19%)138Ба
139Cs5584138.913364(3)9.27 (5) минβ−139Ба7/2+
140Cs5585139.917282(9)63,7 (3) сβ−140Ба1−
141Cs5586140.920046(11)24.84 (16) сβ− (99.96%)141Ба7/2+
β−, n (.0349%)140Ба
142Cs5587141.924299(11)1.689 (11) сβ− (99.9%)142Ба0−
β−, n (.091%)141Ба
143Cs5588142.927352(25)1.791 (7) сβ− (98.38%)143Ба3/2+
β−, n (1,62%)142Ба
144Cs5589143.932077(28)994 (4) msβ− (96.8%)144Ба1(−#)
β−, n (3,2%)143Ба
144мCs300 (200) # кэВ<1 сβ−144Ба(>3)
IT144Cs
145Cs5590144.935526(12)582 (6) msβ− (85.7%)145Ба3/2+
β−, n (14,3%)144Ба
146Cs5591145.94029(8)0.321 (2) сβ− (85.8%)146Ба1−
β−, n (14,2%)145Ба
147Cs5592146.94416(6)0.235 (3) сβ− (71.5%)147Ба(3/2+)
β−, n (28,49%)146Ба
148Cs5593147.94922(62)146 (6) мсβ− (74.9%)148Ба
β−, n (25,1%)147Ба
149Cs5594148.95293(21)#150 # мс [> 50 мс]β−149Ба3/2+#
β−, n148Ба
150Cs5595149.95817(32)#100 # ms [> 50 ms]β−150Ба
β−, n149Ба
151Cs5596150.96219(54)#60 # ms [> 50 ms]β−151Ба3/2+#
β−, n150Ба
  1. ^ мCs - қуаныштымын ядролық изомер.
  2. ^ () - белгісіздік (1σ) тиісті соңғы цифрлардан кейін жақша ішінде ықшам түрінде беріледі.
  3. ^ # - атомдық масса # деп белгіленді: мәні мен белгісіздігі тек эксперименттік мәліметтерден емес, ең болмағанда ішінара массалық тенденциялардан алынған (TMS ).
  4. ^ Ыдырау режимдері:
    EC:Электронды түсіру
    IT:Изомерлік ауысу
    n:Нейтронды эмиссия
    p:Протонды шығару
  5. ^ Қалың көлбеу белгі қызы ретінде - Қызының өнімі тұрақты.
  6. ^ Қалың белгі қызы ретінде - Қызының өнімі тұрақты.
  7. ^ () айналдыру мәні - әлсіз тағайындау аргументімен спинді көрсетеді.
  8. ^ а б # - # деп белгіленген мәндер эксперименттік мәліметтерден ғана емес, бірақ ішінара көршілес нуклидтердің тенденцияларынан алынған (TNN ).
  9. ^ Анықтау үшін қолданылады екінші
  10. ^ а б c г. Бөліну өнімі

Цезий-131

Цезий-131, 2004 жылы енгізілген брахитерапия арқылы Isoray,[4] бар Жартылай ыдырау мерзімі 9,7 күн және 30,4 кэВ энергия.

Цезий-133

Цезий-133 жалғыз тұрақты болып табылады изотоп цезий. The SI негізгі блогы The екінші нақты цезий-133 ауысуымен анықталады. 2019 жылдан бастап секундтың ресми анықтамасы:

Екінші, s символы цезий жиілігінің тіркелген сандық мәнін алу арқылы анықталады ΔνCs, цезий-133 атомының қоздырғышсыз жердегі гиперфинді өту жиілігі,[5] болу 9192631770 бірлікте көрсетілгенде Hz, бұл s-ге тең−1.

Цезий-134

Цезий-134 құрамында а Жартылай ыдырау мерзімі 2,0652 жыл. Ол тікелей өндіріледі (өте аз кірістілік кезінде, өйткені 134Xe тұрақты) ретінде бөліну өнімі және арқылы нейтронды ұстау радиоактивті емес 133Cs (нейтронды ұстау көлденең қима 29 қоралар ), бұл жалпы бөліну өнімі болып табылады. Цезий-134 арқылы өндірілмейді бета-ыдырау басқа бөліну өнімі нуклидтер массасы 134, өйткені бета ыдырауы орнықты тоқтайды 134Xe. Ол сонымен бірге өндірмейді ядролық қару өйткені 133Cs ядролық жарылыс аяқталғаннан кейін ғана бөліну өнімдерінің бета-ыдырауымен жасалады.

Жиынтық кірістілігі 133Cs және 134Кс 6,7896% ретінде берілген. Екеуінің арасындағы пропорция нейтрондық сәулеленудің жалғасуымен өзгереді. 134Cs сонымен қатар 140 сарайдың көлденең қимасы бар нейтрондарды ұстап алады, ұзақ өмір сүретін радиоактивті болады 135Cs.

Цезий-134 өтеді бета-ыдырау (β−), өндіруші 134Ба тікелей және орта есеппен шығаратын 2.23 гамма-сәуле фотондар (орташа энергия 0,698 MeV ).[6]

Цезий-135

Нуклидт​1⁄2Өткізіп жіберЫдырау
энергия[a 1]		Ыдырау
режимі
(Ма )(%)[a 2](keV )
99Tc0.2116.1385294β
126Sn0.2300.10844050[a 3]βγ
79Se0.3270.0447151β
93Zr1.535.457591βγ
135Cs2.36.9110[a 4]269β
107Pd6.51.249933β
129Мен15.70.8410194βγ
  1. ^ Ыдырау энергиясы β, нейтрино және бар болса, among бөлінеді.
  2. ^ U-235 және Pu-239 35 термиялық-нейтрондық бөліністеріне 35.
  3. ^ Ыдырау энергиясы 380 кэВ,
    бірақ ыдырау өнімі Sb-126 ыдырау энергиясы 3,67 МэВ құрайды.
  4. ^ Термиялық реактордың мөлшері төмен, өйткені алдыңғы нейтрондарды сіңіреді.

Цезий-135 жұмсақ радиоактивті жартылай шығарылу кезеңі 2,3 миллион жыл болатын цезий изотопы. Ол тұрақты изотоптық барий-135-ке аз энергиялы бета-бөлшекті шығару арқылы ыдырайды. Цезий-135 - бұл 7-нің бірі ұзақ уақытқа бөлінетін өнімдер және жалғыз сілтілі. Жылы ядролық қайта өңдеу, ол қалады 137CS және басқалары орташа өмір сүретін бөліну өнімдері басқа ұзақ өмір сүретін бөліну өнімдерімен емес. Төмен ыдырау энергиясы, жетімсіздігі гамма-сәулелену, және ұзақ жартылай шығарылу кезеңі 135Cs бұл изотопты қауіптіліктен әлдеқайда аз етеді 137Cs немесе 134Cs.

Оның ізашары 135Xe жоғары бөліну өнімі (мысалы, 6,33333% 235U және жылу нейтрондары ) сонымен қатар ең жоғарыға ие термиялық нейтрон кез-келген нуклидтің көлденең қимасын алу. Осыған байланысты, көп 135Xe токта өндірілген жылу реакторлары (тұрақты күйдегі толық қуат кезінде> 90% дейін)[7] тұрақтыға айналады 136Ыдырауға дейін Xe 135Cs. Аз немесе жоқ 135Xe реактор тоқтағаннан кейін нейтрондармен жойылады немесе а балқытылған тұз реакторы ксенонды жанармайдан үздіксіз алып тастайтын, а жылдам нейтронды реактор немесе ядролық қару.

Ядролық реактор одан да аз мөлшерде шығарады 135Радиоактивті емес бөліну өнімінің Cs 133Н-ті дәйекті басып алу арқылы Cs 134Cs, содан кейін 135Cs.

Термиялық нейтрондарды алу қимасы және резонанстық интеграл туралы 135Кс 8.3 ± 0.3 және 38.1 ± 2.6 қоралар сәйкесінше.[8] Кәдеге жарату 135Cs by ядролық трансмутация қиын, өйткені көлденең қимасы төмен, сонымен қатар аралас изотоптық цезийдің нейтронды сәулеленуі көп шығарады 135Тұрақты үйден Cs 133Cs. Сонымен қатар, интенсивті орта мерзімді радиоактивтілік 137Cs ядролық қалдықтармен жұмыс істеуді қиындатады.[9]

Цезий-136

Цезий-136 жартылай шығарылу кезеңі 13,16 күн. Ол тікелей өндіріледі (өте аз кірістілік кезінде, өйткені 136Xe болып табылады бета-тұрақты ) бөліну өнімі ретінде және ұзақ өмір сүретіндерден нейтронды ұстап алу арқылы 135Cs (нейтрондарды алу қимасы 8.702 қора), бұл жалпы бөліну өнімі. Цезий-136 басқа бөліну өнімі массасы 136 нуклидтерінің бета-ыдырауы арқылы өндірілмейді, өйткені бета-ыдырауы тұрақты күйінде тоқтайды 136Xe. Бұл сондай-ақ ядролық қарумен өндірілмейді 135Cs ядролық жарылыс аяқталғаннан кейін ғана бөліну өнімдерінің бета-ыдырауымен жасалады.136Cs сонымен қатар 13,00 сарай көлденең қимасы бар нейтрондарды ұстап алады, орташа өмір сүретін радиоактивті болады 137Цезий-136 бета-ыдырауға ұшырайды (β−) 136Ба тікелей.

Цезий-137

Негізгі мақала: Цезий-137

Цезий-137, жартылай шығарылу кезеңі 30,17 жыл, бұл екі негізгі заттың бірі орташа өмір сүретін бөліну өнімдері, бірге 90Sr, көбіне жауап береді радиоактивтілік туралы жұмсалған ядролық отын бірнеше жыл салқындағаннан кейін, қолданғаннан кейін бірнеше жүз жылға дейін. Ол радиоактивтіліктің қалған бөлігін құрайды Чернобыль апаты жақын маңдағы жерлерді залалсыздандыру үшін денсаулыққа қатысты маңызды мәселе болып табылады Фукусима атом электр станциясы.[10] 137CS бета-барий-137м дейін ыдырайды (қысқа мерзімді) ядролық изомер ) содан кейін радиоактивті емес барий-137, сонымен қатар гамма-сәулеленудің күшті эмитенті болып табылады. 137Cs нейтрондарды ұстап қалудың өте төмен жылдамдығына ие және оларды осылайша жою мүмкін емес, бірақ олардың ыдырауына жол беру керек. 137Cs а ретінде қолданылған іздеуші гидрологиялық зерттеулерде қолдануға ұқсас 3H.

Цезийдің басқа изотоптары

Басқа изотоптардың жартылай ыдырау периоды бірнеше күннен секунданың фракцияларына дейін болады. Ядролық бөлінуден алынған цезийдің барлығы дерлік нейтрондарға бай бөліну өнімдерінің бета-ыдырауынан пайда болады. йодтың изотоптары содан кейін ксенон изотоптары. Бұл элементтер құбылмалы болғандықтан, ядролық отынмен немесе ауамен таралуы мүмкін, цезий көбінесе бастапқы бөліну орнынан алыс жерде жасалады.

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ «NIST радионуклидтің жартылай өмірін өлшеу». NIST. Алынған 2011-03-13.
  2. ^ Мейджа, Юрис; т.б. (2016). «Элементтердің атомдық салмағы 2013 (IUPAC техникалық есебі)». Таза және қолданбалы химия. 88 (3): 265–91. дои:10.1515 / pac-2015-0305.
  3. ^ «Изотоптар». Кесте.
  4. ^ Isoray. «Неге Цезий-131».
  5. ^ Мұнда қолданылған фаза алдыңғы анықтамаға қарағанда тым созылмалы болғанымен, оның мәні бұрынғыдай. Бұл 9-шы SI брошюрасында айқын көрсетілген, ол p-дағы анықтамадан кейін дерлік. 130 былай дейді: «Бұл анықтаманың әсері екіншісінің ұзақтығына тең болатындығында 9192631770 -ның тұрақтанбаған негізгі күйінің екі гиперфин деңгейінің арасындағы ауысуға сәйкес келетін сәулелену кезеңдері 133CS атомы. «
  6. ^ «Цезий-134 және Цезий-137 сипаттамалары». Жапония Атом энергиясы агенттігі.
  7. ^ Джон Л.Грох (2004). «Реакторлық физика негіздерінің 11-тарауына қосымша» (PDF). CANTEACH жобасы. Архивтелген түпнұсқа (PDF) 2011 жылғы 10 маусымда. Алынған 14 мамыр 2011.
  8. ^ Хацукава, Ю .; Шинохара, N; Хата, К .; т.б. (1999). «135Cs (n, γ) 136Cs реакциясының термиялық нейтрондық қимасы және резонанстық интеграл: Ядролық қалдықтарды ауыстыруға арналған негізгі мәліметтер». Радиоаналитикалық және ядролық химия журналы. 239 (3): 455–458. дои:10.1007 / BF02349050.
  9. ^ Охки, Шигео; Такаки, ​​Наоюки (2002). «Цезий-135 трансмутациясы жылдам реакторлармен» (PDF). Актинид пен физионды өнімді бөлу және трансмутаттау жөніндегі жетінші ақпарат алмасу жиналысының материалдары, Чеджу, Корея.
  10. ^ Dennis Normile (1 наурыз 2013). «Ыстық аймақты салқындату». Ғылым. 339 (6123): 1028–1029. дои:10.1126 / ғылым.339.6123.1028. PMID  23449572.