Izotopy cesia - Isotopes of caesium
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standardní atomová hmotnost A r, standardní (Cs) | 132,905 451 96 (6) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Cesium ( 55 Cs) má 40 známých izotopů , což z něj činí, společně s bariem a rtutí , jeden z prvků s nejvíce izotopy. Tyto atomové hmotnosti těchto izotopů v rozmezí od 112 do 151. pouze jeden izotop, 133 Cs, je stabilní. Radioizotopy s nejdelší životností jsou 135 C s poločasem 2,3 milionu let, 137 C s poločasem 30,1671 let a 134 C s poločasem 2,0652 roku. Všechny ostatní izotopy mají poločasy méně než 2 týdny, většinou méně než hodinu.
Počínaje rokem 1945 se zahájením jaderného testování byly cesiové radioizotopy uvolňovány do atmosféry, kde je cesium snadno absorbováno do roztoku a je vráceno na povrch Země jako součást radioaktivního spadu . Jakmile cesium vstoupí do podzemních vod, ukládá se na povrch půdy a je z krajiny odstraněno především transportem částic. V důsledku toho lze vstupní funkci těchto izotopů odhadnout jako funkci času.
Seznam izotopů
Nuklid |
Z | N. |
Izotopová hmotnost ( Da ) |
Poločas rozpadu |
Režim rozpadu |
Izotop dcery |
Točení a parita |
Přirozená hojnost (molární zlomek) | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Vzrušující energie | Normální poměr | Rozsah variací | |||||||||||||||||
112 Cs | 55 | 57 | 111.95030 (33)# | 500 (100) μs | p | 111 Xe | 1+# | ||||||||||||
α | 108 já | ||||||||||||||||||
113 Čs | 55 | 58 | 112,94449 (11) | 16,7 (7) μs | p (99,97%) | 112 Xe | 5/2+# | ||||||||||||
β + (0,03%) | 113 Xe | ||||||||||||||||||
114 Cs | 55 | 59 | 113,94145 (33)# | 0,57 (2) s | β + (91,09%) | 114 Xe | (1+) | ||||||||||||
β + , p (8,69%) | 113 já | ||||||||||||||||||
β + , α (0,19%) | 110 Te | ||||||||||||||||||
α (0,018%) | 110 já | ||||||||||||||||||
115 Cs | 55 | 60 | 114,93591 (32)# | 1,4 (8) s | β + (99,93%) | 115 Xe | 9/2+# | ||||||||||||
β + , p (0,07%) | 114 já | ||||||||||||||||||
116 Čs | 55 | 61 | 115.93337 (11)# | 0,70 (4) s | β + (99,67%) | 116 Xe | (1+) | ||||||||||||
β + , p (0,279%) | 115 I. | ||||||||||||||||||
β + , α (.049%) | 112 Te | ||||||||||||||||||
116 m Cs | 100 (60)# keV | 3,85 (13) s | β + (99,48%) | 116 Xe | 4+, 5, 6 | ||||||||||||||
β + , p (0,51%) | 115 I. | ||||||||||||||||||
β + , α (0,008%) | 112 Te | ||||||||||||||||||
117 Čs | 55 | 62 | 116,92867 (7) | 8,4 (6) s | β + | 117 Xe | (9/2+)# | ||||||||||||
117 m Cs | 150 (80)# keV | 6,5 (4) s | β + | 117 Xe | 3/2+# | ||||||||||||||
118 Čs | 55 | 63 | 117,926559 (14) | 14 odst. 2 s | β + (99,95%) | 118 Xe | 2 | ||||||||||||
β + , p (0,042%) | 117 já | ||||||||||||||||||
β + , α (0,0024%) | 114 Te | ||||||||||||||||||
118 m Cs | 100 (60)# keV | 17 odst. 3 s | β + (99,95%) | 118 Xe | (7−) | ||||||||||||||
β + , p (0,042%) | 117 já | ||||||||||||||||||
β + , α (0,0024%) | 114 Te | ||||||||||||||||||
119 Čs | 55 | 64 | 118.922377 (15) | 43,0 (2) s | β + | 119 Xe | 9/2+ | ||||||||||||
β + , α (2 × 10 −6 %) | 115 Te | ||||||||||||||||||
119 m Cs | 50 (30)# keV | 30,4 (1) s | β + | 119 Xe | 3/2 (+) | ||||||||||||||
120 Cs | 55 | 65 | 119.920677 (11) | 61,2 (18) s | β + | 120 Xe | 2 ( -#) | ||||||||||||
β + , α (2 × 10 −5 %) | 116 Te | ||||||||||||||||||
β + , p (7 × 10 −6 %) | 119 já | ||||||||||||||||||
120 m Cs | 100 (60)# keV | 57 odst. 6 s | β + | 120 Xe | (7−) | ||||||||||||||
β + , α (2 × 10 −5 %) | 116 Te | ||||||||||||||||||
β + , p (7 × 10 −6 %) | 119 já | ||||||||||||||||||
121 Čs | 55 | 66 | 120.917229 (15) | 155 odst. 4 s | β + | 121 Xe | 3/2 (+) | ||||||||||||
121 m Cs | 68,5 (3) keV | 122 odst. 3 s | β + (83%) | 121 Xe | 9/2 (+) | ||||||||||||||
IT (17%) | 121 Čs | ||||||||||||||||||
122 Čs | 55 | 67 | 121.91611 (3) | 21,18 (19) s | β + | 122 Xe | 1+ | ||||||||||||
β + , α (2 × 10 −7 %) | 118 Te | ||||||||||||||||||
122m1 Cs | 45,8 keV | > 1 μs | (3)+ | ||||||||||||||||
122m2 Cs | 140 (30) keV | 3,70 (11) min | β + | 122 Xe | 8− | ||||||||||||||
122m3 Čs | 127,0 (5) keV | 360 (20) ms | (5) - | ||||||||||||||||
123 Čs | 55 | 68 | 122,912996 (13) | 5,88 (3) min | β + | 123 Xe | 1/2+ | ||||||||||||
123m1 Čs | 156,27 (5) keV | 1,64 (12) s | TO | 123 Čs | (11/2) - | ||||||||||||||
123m2 Cs | 231,63+X keV | 114 odst. 5 ns | (9/2+) | ||||||||||||||||
124 Cs | 55 | 69 | 123,912258 (9) | 30,9 (4) s | β + | 124 Xe | 1+ | ||||||||||||
124 m Cs | 462,55 (17) keV | 6,3 (2) s | TO | 124 Cs | (7)+ | ||||||||||||||
125 Cs | 55 | 70 | 124,909728 (8) | 46,7 (1) min | β + | 125 Xe | 1/2 (+) | ||||||||||||
125 m Cs | 266,6 (11) keV | 900 (30) ms | (11/2−) | ||||||||||||||||
126 Čs | 55 | 71 | 125.909452 (13) | 1,64 (2) min | β + | 126 Xe | 1+ | ||||||||||||
126m1 Cs | 273,0 (7) keV | > 1 μs | |||||||||||||||||
126m2 Cs | 596,1 (11) keV | 171 (14) μs | |||||||||||||||||
127 Čs | 55 | 72 | 126,907418 (6) | 6,25 (10) h | β + | 127 Xe | 1/2+ | ||||||||||||
127 m Cs | 452,23 (21) keV | 55 (3) μs | (11/2) - | ||||||||||||||||
128 Cs | 55 | 73 | 127.907749 (6) | 3,640 (14) min | β + | 128 Xe | 1+ | ||||||||||||
129 Cs | 55 | 74 | 128.906064 (5) | 32,06 (6) hod | β + | 129 Xe | 1/2+ | ||||||||||||
130 Cs | 55 | 75 | 129,906709 (9) | Min. 29,21 (4) | β + (98,4%) | 130 Xe | 1+ | ||||||||||||
β - (1,6%) | 130 Ba | ||||||||||||||||||
130 m Cs | 163,25 (11) keV | 3,46 (6) min | IT (99,83%) | 130 Cs | 5− | ||||||||||||||
β + (0,16%) | 130 Xe | ||||||||||||||||||
131 Čs | 55 | 76 | 130.905464 (5) | 9,689 (16) d | ES | 131 Xe | 5/2+ | ||||||||||||
132 Čs | 55 | 77 | 131.9064343 (20) | 6,480 (6) d | β + (98,13%) | 132 Xe | 2+ | ||||||||||||
β - (1,87%) | 132 Ba | ||||||||||||||||||
133 Čs | 55 | 78 | 132.905451933 (24) | Stabilní | 7/2+ | 1,0000 | |||||||||||||
134 Čs | 55 | 79 | 133.906718475 (28) | 2,0652 (4) r | β - | 134 Ba | 4+ | ||||||||||||
EC (3 × 10 −4 %) | 134 Xe | ||||||||||||||||||
134 m Cs | 138,7441 (26) keV | 2,912 (2) h | TO | 134 Čs | 8− | ||||||||||||||
135 Čs | 55 | 80 | 134.9059770 (11) | 2,3 x 10 6 y | β - | 135 Ba | 7/2+ | ||||||||||||
135 m Cs | 1632,9 (15) keV | 53 (2) min | TO | 135 Čs | 19/2− | ||||||||||||||
136 Čs | 55 | 81 | 135.9073116 (20) | D. 13,16 odst | β - | 136 Ba | 5+ | ||||||||||||
136 m Cs | 518 (5) keV | 19 odst. 2 s | β - | 136 Ba | 8− | ||||||||||||||
TO | 136 Čs | ||||||||||||||||||
137 Čs | 55 | 82 | 136.9070895 (5) | 30,1671 (13) r | β - (95%) | 137 m Ba | 7/2+ | ||||||||||||
β - (5%) | 137 Ba | ||||||||||||||||||
138 Čs | 55 | 83 | 137,911017 (10) | Min. 33,41 (18) | β - | 138 Ba | 3− | ||||||||||||
138 m Cs | 79,9 (3) keV | 2,91 (8) min | IT (81%) | 138 Čs | 6− | ||||||||||||||
β - (19%) | 138 Ba | ||||||||||||||||||
139 Čs | 55 | 84 | 138.913364 (3) | 9,27 (5) min | β - | 139 Ba | 7/2+ | ||||||||||||
140 Cs | 55 | 85 | 139,917282 (9) | 63,7 (3) s | β - | 140 Ba | 1− | ||||||||||||
141 Čs | 55 | 86 | 140.920046 (11) | 24,84 (16) s | β - (99,96%) | 141 Ba | 7/2+ | ||||||||||||
β - , n (.0349%) | 140 Ba | ||||||||||||||||||
142 Čs | 55 | 87 | 141.924299 (11) | 1,689 (11) s | β - (99,9%) | 142 Ba | 0− | ||||||||||||
β - , n (.091%) | 141 Ba | ||||||||||||||||||
143 Čs | 55 | 88 | 142.927352 (25) | 1,791 (7) s | β - (98,38%) | 143 Ba | 3/2+ | ||||||||||||
β - , n (1,62%) | 142 Ba | ||||||||||||||||||
144 Čs | 55 | 89 | 143.932077 (28) | 994 (4) ms | β - (96,8%) | 144 Ba | 1 ( -#) | ||||||||||||
β - , n (3,2%) | 143 Ba | ||||||||||||||||||
144 m Cs | 300 (200)# keV | <1 s | β - | 144 Ba | (> 3) | ||||||||||||||
TO | 144 Čs | ||||||||||||||||||
145 Čs | 55 | 90 | 144.935526 (12) | 582 (6) ms | β - (85,7%) | 145 Ba | 3/2+ | ||||||||||||
β - , n (14,3%) | 144 Ba | ||||||||||||||||||
146 Čs | 55 | 91 | 145.94029 (8) | 0,321 (2) s | β - (85,8%) | 146 Ba | 1− | ||||||||||||
β - , n (14,2%) | 145 Ba | ||||||||||||||||||
147 Čs | 55 | 92 | 146.94416 (6) | 0,235 (3) s | β - (71,5%) | 147 Ba | (3/2+) | ||||||||||||
β - , n (28,49%) | 146 Ba | ||||||||||||||||||
148 Čs | 55 | 93 | 147.94922 (62) | 146 (6) ms | β - (74,9%) | 148 Ba | |||||||||||||
β - , n (25,1%) | 147 Ba | ||||||||||||||||||
149 Čs | 55 | 94 | 148.95293 (21)# | 150# ms [> 50 ms] | β - | 149 Ba | 3/2+# | ||||||||||||
β - , n | 148 Ba | ||||||||||||||||||
150 Cs | 55 | 95 | 149,95817 (32)# | 100# ms [> 50 ms] | β - | 150 ba | |||||||||||||
β - , n | 149 Ba | ||||||||||||||||||
151 Čs | 55 | 96 | 150,96219 (54)# | 60# ms [> 50 ms] | β - | 151 Ba | 3/2+# | ||||||||||||
β - , n | 150 ba | ||||||||||||||||||
Záhlaví a zápatí této tabulky: |
- ^ m Cs - vzrušený jaderný izomer .
- ^ () - Nejistota (1 σ ) je uvedena ve stručné formě v závorkách za odpovídajícími posledními číslicemi.
- ^ # - Atomová hmotnost označená #: hodnota a nejistota nepocházející z čistě experimentálních dat, ale alespoň částečně z trendů z Mass Surface (TMS).
-
^
Režimy rozpadu:
ES: Zachycení elektronu TO: Izomerní přechod n: Emise neutronů p: Emise protonů - ^ Tučný kurzíva symbol jako dcera - Dceřiný produkt je téměř stabilní.
- ^ Tučný symbol jako dcera - produkt dcery je stabilní.
- ^ () hodnota rotace - označuje rotaci se slabými argumenty přiřazení.
- ^ a b # - Hodnoty označené # nejsou čistě odvozeny z experimentálních dat, ale alespoň částečně z trendů sousedních nuklidů (TNN).
- ^ Slouží k definování druhého
- ^ a b c d Štěpný produkt
- ^ Teoreticky schopné spontánního štěpení
Cesium-131
Cesia-131, který byl zaveden v roce 2004 pro brachyterapii podle Isoray má poločas rozpadu 9,7 dní a 30,4 keV energie.
Cesium-133
Cesium-133 je jediným stabilním izotopem cesia. Základní jednotka SI druhý je definován konkrétní cesia 133 přechodu. Od roku 2019 je oficiální definice vteřiny:
Druhý symbol s je definován tak, že za pevnou číselnou hodnotu cesiové frekvence Δ ν Cs , nerušené základní frekvence hyperjemné přechodové frekvence atomu cesia-133, se považuje9 192 631 770 při vyjádření v jednotce Hz , která se rovná s −1 .
Cesium-134
Cesium-134 má poločas rozpadu 2,0652 let. Vyrábí se jak přímo (ve velmi malém výtěžku, protože 134 Xe je stabilní) jako štěpný produkt, tak prostřednictvím zachycování neutronů z neradioaktivních 133 Cs ( průřez neutronového záchytu 29 stodol ), což je běžný štěpný produkt. Cesium-134 není produkováno beta rozpadem jiných nuklidů štěpných produktů o hmotnosti 134, protože rozpad beta se zastaví na stabilních 134 Xe. Není také produkován jadernými zbraněmi, protože 133 Cs vzniká beta rozpadem původních štěpných produktů až dlouho po skončení jaderného výbuchu.
Kombinovaný výtěžek 133 Cs a 134 Cs je uveden jako 6,7896%. Podíl mezi těmito dvěma se bude měnit s pokračujícím ozařováním neutrony. 134 Cs také zachycuje neutrony s průřezem 140 stodol a stává se radioaktivním 135 Cs s dlouhou životností .
Cesia 134 podstupuje rozpad beta (β - ), produkující 134 Ba přímo a emitující v průměru 2,23 gama fotony (průměrná energie 0,698 MeV ).
Cesium-135
Nuklid | t 1 / 2 | Výtěžek |
Rozpad energie |
Režim rozpadu |
---|---|---|---|---|
( Ma ) | (%) | ( keV ) | ||
99 Tc | 0,211 | 6,1 385 | 294 | β |
126 Sn | 0,230 | 0,1084 | 4050 | β γ |
79 Se | 0,327 | 0,0447 | 151 | β |
93 Zr | 1,53 | 5,4575 | 91 | βγ |
135 Čs | 2.3 | 6,910 | 269 | β |
107 Pd | 6.5 | 1,2499 | 33 | β |
129 já | 15.7 | 0,8410 | 194 | βγ |
Cesium-135 je mírně radioaktivní izotop cesia s poločasem rozpadu 2,3 milionu let. Rozkládá se emisí nízkoenergetické částice beta do stabilního izotopu barium-135. Cesium-135 je jedním ze 7 štěpných produktů s dlouhou životností a jediným zásaditým. Při jaderném přepracování zůstává spíše u 137 Cs a jiných produktů štěpení se středním poločasem než u jiných produktů štěpení s dlouhou životností. Nízká energie rozpadu , nedostatek záření gama a dlouhý poločas 135 C činí tento izotop mnohem méně nebezpečným než 137 Cs nebo 134 Cs.
Jeho prekurzor 135 Xe má vysoký výtěžek štěpného produktu (např. 6,3333% pro 235 U a tepelné neutrony ), ale také má nejvyšší známý průřez zachycením tepelných neutronů ze všech nuklidů. Z tohoto důvodu bude velká část 135 Xe vyrobených v současných tepelných reaktorech (až> 90% při plném výkonu v ustáleném stavu) převedena na stabilní 136 Xe, než se může rozpadnout na 135 Cs. Malé nebo žádné 135 Xe bude zničeno zachycením neutronů po odstavení reaktoru nebo v reaktoru s roztavenou solí, který nepřetržitě odebírá xenon z paliva, rychlého neutronového reaktoru nebo jaderné zbraně.
Jaderný reaktor bude také produkovat mnohem menší množství 135 C z neradioaktivního štěpného produktu 133 Cs postupným zachycením neutronů na 134 Cs a poté 135 Cs.
Tepelných neutronů průřez a rezonanční integrál ze 135 Cs jsou 8,3 ± 0,3 a 38,1 ± 2,6 stodoly , resp. Likvidace 135 Cs jadernou transmutací je obtížná kvůli nízkému průřezu a také proto, že neutronové ozařování štěpením cesia se smíšenými izotopy produkuje více 135 C ze stabilních 133 Cs. Intenzivní střednědobá radioaktivita 137 Cs navíc ztěžuje nakládání s jaderným odpadem.
Cesium-136
Cesium-136 má poločas rozpadu 13,16 dne. Vyrábí se jak přímo (ve velmi malém výtěžku, protože 136 Xe je beta-stabilní ) jako štěpný produkt, tak prostřednictvím zachycování neutronů z 135 Cs s dlouhou životností (průřez neutronového zachycení 8,702 stodoly), což je běžný štěpný produkt. Cesium-136 není produkováno beta rozpadem jiných nuklidů štěpných produktů o hmotnosti 136, protože rozpad beta se zastaví na téměř stabilních 136 Xe. Není také produkován jadernými zbraněmi, protože 135 Cs vzniká beta rozpadem původních štěpných produktů až dlouho po skončení jaderného výbuchu. 136 Cs také zachycuje neutrony s průřezem 13,00 stodol a stává se radioaktivním 137 Cs se středním poločasem rozpadu . Cesium-136 podléhá beta rozpadu (β−) a produkuje 136 Ba přímo.
Cesium-137
Cesium-137 s poločasem rozpadu 30,17 let, je jedním ze dvou hlavních středním poločasem rozpadu štěpných produktů , spolu s 90 Sr , které jsou zodpovědné za většinu z radioaktivity z vyhořelého jaderného paliva po několikaletém chlazení, a to až do několik set let po použití. Představuje většinu radioaktivity, která ještě zbyla z černobylské havárie, a je hlavním zdravotním problémem při dekontaminaci půdy poblíž jaderné elektrárny Fukušima . 137 Cs beta se rozkládá na baryum-137 m ( jaderný izomer s krátkým poločasem rozpadu ) a poté na neradioaktivní baryum-137 a je také silným emitorem záření gama.
137 Cs má velmi nízkou rychlost zachycování neutronů a dosud nelze tímto způsobem zlikvidovat, pokud nedojde k pokroku v kolimaci neutronového paprsku (jinak ji nelze dosáhnout magnetickými poli), která je jedinečně dostupná pouze z experimentů fúze katalyzovaných mionem (nikoli v jiných formách of Accelerator Transmutation of Nuclear Waste ) umožňuje produkci neutronů dostatečně vysokou intenzitou k vyrovnání a překonání těchto nízkých rychlostí zachycování; do té doby proto musí být 137 Cs jednoduše povoleno chátrat.
137 Cs byl použit jako stopovací látka v hydrologických studií, které jsou analogické s použitím 3 H .
Jiné izotopy cesia
Ostatní izotopy mají poločasy od několika dnů do zlomků sekundy. Téměř veškeré cesium vyrobené z jaderného štěpení pochází z beta rozpadu původně štěpnějších produktů bohatších na neutrony, procházející izotopy jódu a izotopy xenonu . Protože jsou tyto prvky těkavé a mohou difundovat jaderným palivem nebo vzduchem, vzniká cesium často daleko od původního místa štěpení.
Reference
- Izotopové hmoty od:
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), „The N UBASE evaluation of Nuclear and Decact Properties“ , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10,1016/j.nuclphysa.2003.11 0,001
- Izotopové kompozice a standardní atomové hmotnosti od:
- de Laeter, John Robert ; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin JR; Taylor, Philip DP (2003). „Atomové hmotnosti prvků. Recenze 2000 (Technická zpráva IUPAC)“ . Čistá a aplikovaná chemie . 75 (6): 683–800. doi : 10,1351/pac200375060683 .
- Wieser, Michael E. (2006). „Atomové hmotnosti prvků 2005 (Technická zpráva IUPAC)“ . Čistá a aplikovaná chemie . 78 (11): 2051–2066. doi : 10,1351/pac200678112051 . Shrnutí laiků .
- Údaje o poločase rozpadu, odstřeďování a izomeru jsou vybrány z následujících zdrojů.
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), „The N UBASE evaluation of Nuclear and Decact Properties“ , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10,1016/j.nuclphysa.2003.11 0,001
- Národní centrum pro jaderná data . "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. ed.). Boca Raton, Florida : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9.