stringtranslate.com

Изотопы ксенона

Встречающийся в природе ксенон ( 54 Xe) состоит из семи стабильных изотопов и двух очень долгоживущих изотопов. Двойной захват электронов наблюдался в 124 Xe (период полураспада 1,8 ± 0,5 (стат) ± 0,1 (сис) × 1022 года)[2]идвойной бета-распадв136Xe (период полураспада2,165 ± 0,016(stat) ± 0,059(sys) × 1021 год),[7]которые являются одними из самых длинных измеренных периодов полураспада среди всех нуклидов. Изотопы126Xe и134Xe также предсказывают двойной бета-распад[8]но этот процесс никогда не наблюдался в этих изотопах, поэтому они считаются стабильными.[9][10][11]Помимо этих стабильных форм, были изучены 32 искусственныхнестабильных изотопаи различных изомеров, самым долгоживущим из которых является127Xe спериодом полураспада36,345 дней. Все остальные изотопы имеют период полураспада менее 12 дней, большинство из них — менее 20 часов. Самый короткоживущий изотоп108Xe[12]имеет период полураспада 58 мкс и является самым тяжелым из известных нуклидов с равным числом протонов и нейтронов. Из известных изомеров самым долгоживущим является131mXe с периодом полураспада 11,934 дня.129Xe образуется в результатебета-распада129 I (период полураспада);131mXe,133Xe,133mXe и135Xeявляются продуктамиделения235 U и239 Pu , поэтому используются в качестве индикаторовядерных взрывов.

Искусственный изотоп 135 Хе имеет большое значение в работе ядерных реакторов деления . 135 Xe имеет огромное сечение для тепловых нейтронов , 2,65×10 6 барн , поэтому он действует как поглотитель нейтронов или « яд », который может замедлить или остановить цепную реакцию после определенного периода эксплуатации. Это было обнаружено в первых ядерных реакторах , построенных в рамках американского Манхэттенского проекта для производства плутония . Из-за этого эффекта проектировщики должны предусмотреть возможность увеличения реактивности реактора (количества нейтронов на одно деление, которые затем расщепляют другие атомы ядерного топлива) по сравнению с начальным значением, необходимым для запуска цепной реакции. По этой же причине продукты деления, образующиеся при ядерном взрыве и на электростанции, существенно различаются, так как большая доля135
Xe будет поглощать нейтроны в стационарном реакторе, тогда как практически ни один из135
Я успею распасться на ксенон до того, как взрыв бомбы избавит его от нейтронного излучения .

Относительно высокие концентрации радиоактивных изотопов ксенона также обнаруживаются в выбросах ядерных реакторов из-за выброса этого газа деления из треснутых топливных стержней или деления урана в охлаждающей воде. [ нужна цитата ] Концентрации этих изотопов все еще обычно низки по сравнению с встречающимся в природе радиоактивным благородным газом 222 Rn .

Поскольку ксенон является индикатором двух родительских изотопов , соотношение изотопов Xe в метеоритах является мощным инструментом для изучения формирования Солнечной системы . Метод датировки I-Xe дает время, прошедшее между нуклеосинтезом и конденсацией твердого объекта из солнечной туманности (ксенон — газ, внутри объекта будет присутствовать только та его часть, которая образовалась после конденсации). Изотопы ксенона также являются мощным инструментом для понимания земной дифференциации . Считалось, что избыток 129 Xe, обнаруженный в углекислых газах скважин Нью-Мексико, возник в результате распада газов, полученных из мантии, вскоре после образования Земли. [13] Было высказано предположение, что изотопный состав атмосферного ксенона колебался до GOE , а затем стабилизировался, возможно, в результате повышения содержания O 2 в атмосфере . [14]

Список изотопов

  1. ^ m Xe – Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не на основе чисто экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов поверхности массы (TMS).
  4. ^ Период полураспада, выделенный жирным шрифтом  — почти стабильный, период полураспада превышает возраст Вселенной .
  5. ^ Способы распада:
  6. ^ Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.
  7. ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
  8. ^ # - Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе тенденций соседних нуклидов (TNN).
  9. ^ ab Первичный радионуклид
  10. ^ Предполагается, что происходит β + β + распад до 126 Te.
  11. ^ Используется в методе радиодатирования подземных вод и для определения определенных событий в истории Солнечной системы.
  12. ^ abcd Продукт деления
  13. ^ Имеет медицинское применение.
  14. ^ Теоретически способен подвергаться β - β - распаду до 134 Ба с периодом полураспада более2,8 × 10 22 года [11]
  15. ^ Самый мощный из известных поглотителей нейтронов , производимый на атомных электростанциях как продукт распада 135 I, который сам по себе является продуктом распада 135 Te, продукта деления . Обычно поглощает нейтроны в средах с высоким потоком нейтронов , превращаясь в 136 Xe ; см. йодную яму для получения дополнительной информации

Ксенон-124

Ксенон-124 представляет собой изотоп ксенона, который подвергается двойному захвату электронов до теллура -124 с очень длительным периодом полураспада1,8 × 10 22 года, что более чем на 12 порядков превышает возраст Вселенной ((13,799 ± 0,021) × 10 9  лет ). Такие распады наблюдались на детекторе XENON1T в 2019 году и являются редчайшими процессами, когда-либо наблюдавшимися напрямую. [15] (Были измерены даже более медленные распады других ядер, но путем обнаружения продуктов распада, которые накапливались за миллиарды лет, а не путем их непосредственного наблюдения. [16] )

Ксенон-133

Ксенон-133 (продается как лекарственный препарат под торговой маркой Ксенеизол , код ATC V09EX03 ( ВОЗ )) — изотоп ксенона. Это радионуклид , который вдыхают для оценки функции легких и визуализации легких . [17] Его также используют для визуализации кровотока, особенно в мозге . [18] 133 Xe также является важным продуктом деления . [ нужна цитата ] Некоторые атомные электростанции выбрасывают его в атмосферу в небольших количествах. [19]

Ксенон-135

Ксенон-135 — радиоактивный изотоп ксенона , образующийся в результате деления урана. Он имеет период полураспада около 9,2 часов и является самым мощным из известных ядерных ядов , поглощающих нейтроны (имеющий поперечное сечение поглощения нейтронов 2 миллиона барнов [20] ). Общий выход ксенона-135 в результате деления составляет 6,3%, хотя большая часть этого результата является результатом радиоактивного распада теллура-135 и йода-135, полученных в результате деления . Хе-135 оказывает существенное влияние на работу ядерного реактора ( ксеноновая яма ). Некоторые атомные электростанции выбрасывают его в атмосферу в небольших количествах. [19]

Ксенон-136

Ксенон-136 — это изотоп ксенона, который подвергается двойному бета-распаду до бария -136 с очень длительным периодом полураспада2,11 × 10 21 год, что более чем на 10 порядков превышает возраст Вселенной ((13,799 ± 0,021) × 10 9  лет ). Он используется в эксперименте Обсерватории обогащенного ксенона для поиска безнейтринного двойного бета-распада .

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ abc «Наблюдение двойного электронного захвата двумя нейтрино в 124 Xe с помощью XENON1T». Природа . 568 (7753): 532–535. 2019. дои : 10.1038/s41586-019-1124-4.
  3. ^ Альберт, JB; Оже, М.; Оти, диджей; Барбо, PS; Бошан, Э.; Бек, Д.; Белов В.; Бенитес-Медина, К.; Бонатт, Дж.; Брайденбах, М.; Бруннер, Т.; Буренков А.; Цао, Г.Ф.; Чемберс, К.; Чавес, Дж.; Кливленд, Б.; Готовит еду.; Крейкрафт, А.; Дэниелс, Т.; Данилов М.; Догерти, С.Дж.; Дэвис, CG; Дэвис, Дж.; Дево, Р.; Делакис, С.; Доби, А.; Долголенко А.; Долински, МЮ; Данфорд, М.; и другие. (2014). «Улучшенное измерение периода полураспада 2νββ 136 Xe с помощью детектора EXO-200». Физический обзор C . 89 . arXiv : 1306.6106 . Бибкод : 2014PhRvC..89a5502A. doi : 10.1103/PhysRevC.89.015502.
  4. ^ Редшоу, М.; Вингфилд, Э.; МакДэниел, Дж.; Майерс, Э. (2007). «Масса и значение Q двойного бета-распада 136 Xe». Письма о физических отзывах . 98 (5): 53003. Бибкод : 2007PhRvL..98e3003R. doi : 10.1103/PhysRevLett.98.053003.
  5. ^ «Стандартные атомные массы: ксенон». ЦИАВ . 1999.
  6. ^ Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; Бёлке, Джон К.; Чессон, Лесли А.; Коплен, Тайлер Б.; Дин, Типинг; Данн, Филип Дж. Х.; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э.; Мейер, Харро Эй Джей (04 мая 2022 г.). «Стандартные атомные массы элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)». Чистая и прикладная химия . doi : 10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  7. ^ аб Альберт, JB; Оже, М.; Оти, диджей; Барбо, PS; Бошан, Э.; Бек, Д.; Белов В.; Бенитес-Медина, К.; Бонатт, Дж.; Брайденбах, М.; Бруннер, Т.; Буренков А.; Цао, Г.Ф.; Чемберс, К.; Чавес, Дж.; Кливленд, Б.; Готовит еду.; Крейкрафт, А.; Дэниэлс, Т.; Данилов М.; Догерти, С.Дж.; Дэвис, CG; Дэвис, Дж.; Дево, Р.; Делакис, С.; Доби, А.; Долголенко А.; Долински, МЮ; Данфорд, М.; и другие. (2014). «Улучшенное измерение периода полураспада 2νββ 136Xe с помощью детектора EXO-200». Физический обзор C . 89 (1): 015502. arXiv : 1306.6106 . Бибкод : 2014PhRvC..89a5502A. doi : 10.1103/PhysRevC.89.015502. Архивировано из оригинала 13 июня 2023 г. Проверено 24 января 2023 г.
  8. ^ Ван, М.; Ауди, Г.; Кондев, ФГ; Хуанг, WJ; Наими, С.; Сюй, X. (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030003-1–030003-442. дои : 10.1088/1674-1137/41/3/030003.
  9. ^ Статус ββ-распада в ксеноне, Роланд Люшер, доступ в Интернете 17 сентября 2007 г. Архивировано 27 сентября 2007 г. на Wayback Machine.
  10. ^ Баррос, Н.; Терн, Дж.; Зубер, К. (2014). «Поиски двойного бета-распада 134 Xe, 126 Xe и 124 Xe с помощью крупномасштабных детекторов Xe». Журнал физики Г. 41 (11): 115105–1–115105–12. arXiv : 1409.8308 . Бибкод : 2014JPhG...41k5105B. дои : 10.1088/0954-3899/41/11/115105. S2CID  116264328.
  11. ^ Аб Ян, X .; Ченг, З.; Абдукерим, А.; и другие. (2024). «Поиск двухнейтринного и безнейтринного двойного бета-распада 134 Xe с помощью эксперимента PandaX-4T». Письма о физических отзывах . 132 (152502). arXiv : 2312.15632 . doi : 10.1103/PhysRevLett.132.152502.
  12. ^ Аб Ауранен, К.; и другие. (2018). «Сверхразрешенный α-распад до дважды магического 100Sn» (PDF) . Письма о физических отзывах . 121 (18): 182501. Бибкод : 2018PhRvL.121r2501A. doi : 10.1103/PhysRevLett.121.182501 . ПМИД  30444390.
  13. ^ Булос, М.С.; Мануэль, ОК (1971). «Ксеноновая запись потухшей радиоактивности на Земле». Наука . 174 (4016): 1334–1336. Бибкод : 1971Sci...174.1334B. дои : 10.1126/science.174.4016.1334. PMID  17801897. S2CID  28159702.
  14. ^ Ардоин, Л.; Бродли, штат Вашингтон; Альмайрак, М.; Авице, Г.; Бирн, диджей; Тарантола, А.; Лепланд, А.; Сайто, Т.; Комия, Т.; Сибуя, Т.; Марти, Б. (2022). «Конец изотопной эволюции атмосферного ксенона». Письма о геохимических перспективах . 20 : 43–47. Бибкод :2022ГЧПЛ..20...43А. doi : 10.7185/geochemlet.2207 . S2CID  247399987.
  15. ↑ Дэвид Нилд (26 апреля 2019 г.). «Детектор темной материи только что зафиксировал одно из самых редких событий, известных науке».
  16. ^ Хеннеке, Эдвард В.; Мануэль, ОК; Сабу, Дварка Д. (1975). «Двойной бета-распад Те 128». Физический обзор C . 11 (4): 1378–1384. doi :10.1103/PhysRevC.11.1378.
  17. ^ Джонс, РЛ; Спроул, Би Джей; Овертон, TR (1978). «Измерение региональной вентиляции и перфузии легких с помощью Xe-133». Журнал ядерной медицины . 19 (10): 1187–1188. ПМИД  722337.
  18. ^ Хоши, Х.; Джинноучи, С.; Ватанабэ, К.; Ониси, Т.; Увада, О.; Накано, С.; Киношита, К. (1987). «Визуализация мозгового кровотока у пациентов с опухолью головного мозга и артериовенозными мальформациями с использованием оксима гексаметилпропиленамина Tc-99m - сравнение с Xe-133 и IMP». Каку Игаку . 24 (11): 1617–1623. ПМИД  3502279.
  19. ^ ab Выбросы сточных вод атомных электростанций и объектов топливного цикла. Издательство национальных академий (США). 2012-03-29.
  20. ^ Таблица нуклидов, 13-е издание