stringtranslate.com

Изотопы ксенона

Природный ксенон ( 54Xe ) состоит из семи стабильных изотопов и двух очень долгоживущих изотопов. Двойной захват электронов наблюдался в 124Xe (период полураспада 1,8 ± 0,5(stat) ± 0,1(sys) × 1022 года)[2]идвойной бета-распадв136Xe (период полураспада2,165 ± 0,016(стат) ± 0,059(систем) × 1021 год),[7]которые являются одними из самых длинных измеренных периодов полураспада среди всех нуклидов. Изотопы126Xe и134Xe, как также предсказывают, подвергаются двойному бета-распаду,[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 с периодомполураспада36,345 дней. Все остальные изотопы имеют период полураспада менее 12 дней, большинство менее 20 часов. Самый короткоживущий изотоп,108Xe,[12]имеет период полураспада 58 мкс и является самым тяжелым известным нуклидом с равным числом протонов и нейтронов. Из известных изомеров самым долгоживущим является131mXe с периодом полураспада 11,934 дня.129Xe образуется в результатебета-распада129I(период полураспада: 16 миллионов лет);131mXe,133Xe,133mXe и135Xe являются некоторымипродуктами делениякак 235 U, так и 239 Pu, поэтому используются в качестве индикаторовядерных взрывов.

Искусственный изотоп 135 Xe имеет большое значение в работе ядерных реакторов деления . 135 Xe имеет огромное поперечное 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 самых 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 деление, которые идут на деление других атомов ядерного топлива) сверх начального значения, необходимого для начала цепной реакции. По той же причине продукты деления, полученные при ядерном взрыве и на электростанции, значительно различаются, поскольку большая доля135
Xe будет поглощать нейтроны в стационарном реакторе, в то время как в принципе ни один из135
Я успею распасться до ксенона, прежде чем взрыв бомбы выведет его из-под действия нейтронного излучения .

Относительно высокие концентрации радиоактивных изотопов ксенона также обнаруживаются в ядерных реакторах из-за высвобождения этого газа деления из треснувших топливных стержней или деления урана в охлаждающей воде. [ необходима цитата ] Концентрации этих изотопов обычно все еще низкие по сравнению с естественным радиоактивным благородным газом 222 Rn .

Поскольку ксенон является трассером для двух родительских изотопов , соотношения изотопов Xe в метеоритах являются мощным инструментом для изучения формирования Солнечной системы . Метод датирования I-Xe дает время, прошедшее между нуклеосинтезом и конденсацией твердого объекта из солнечной туманности (ксенон является газом, только та его часть, которая образовалась после конденсации, будет присутствовать внутри объекта). Изотопы ксенона также являются мощным инструментом для понимания земной дифференциации . Считалось, что избыток 129 Xe, обнаруженный в газах углекислого газа из скважин Нью-Мексико, произошел от распада газов, полученных из мантии , вскоре после образования Земли. [13] Было высказано предположение, что изотопный состав атмосферного ксенона колебался до GOE , прежде чем стабилизироваться, возможно, в результате повышения уровня атмосферного O 2 . [14]

Список изотопов

  1. ^ m Xe – Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) приводится в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # – Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций от поверхности массы (TMS).
  4. ^ Жирным шрифтом выделен период полураспада  – почти стабильный, период полураспада дольше возраста Вселенной .
  5. ^ Способы распада:
  6. ^ Жирный символ как дочерний – Дочерний продукт стабилен.
  7. ^ ( ) значение спина – указывает спин со слабыми аргументами присваивания.
  8. ^ # – Значения, отмеченные #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из тенденций соседних нуклидов (TNN).
  9. ^ Самый тяжелый известный изотоп с равным числом протонов и нейтронов.
  10. ^ ab Первичный радионуклид
  11. ^ Предположительно подвергается β + β + распаду до 126 Te
  12. ^ Используется в методе радиодатирования грунтовых вод и для определения некоторых событий в истории Солнечной системы.
  13. ^ abcd Продукт деления
  14. ^ Имеет медицинское применение .
  15. ^ Теоретически способен подвергаться β − β − ​​распаду до 134 Ba с периодом полураспада более2,8 × 10 22 лет [11]
  16. ^ Самый мощный известный поглотитель нейтронов , производится на атомных электростанциях как продукт распада 135 I, который сам 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 — изотоп ксенона, который подвергается двойному захвату электронов в теллур -124 с очень длительным периодом полураспада1,8 × 10 22 лет, что на 12 порядков больше возраста Вселенной ((13,799 ± 0,021) × 10 9  лет ). Такие распады были обнаружены в детекторе XENON1T в 2019 году и являются самыми редкими процессами, когда-либо наблюдавшимися напрямую. [16] (Были измерены даже более медленные распады других ядер, но путем обнаружения продуктов распада, которые накапливались в течение миллиардов лет, а не путем непосредственного наблюдения за ними. [17] )

Ксенон-133

Ксенон-133 (продается как лекарственный препарат под торговой маркой Xeneisol , код ATC V09EX03 ( ВОЗ )) — изотоп ксенона. Это радионуклид , который вдыхают для оценки функции легких и для визуализации легких . [18] Он также используется для визуализации кровотока, особенно в мозге . [19] 133 Xe также является важным продуктом деления . [ необходима цитата ] Он выбрасывается в атмосферу в небольших количествах некоторыми атомными электростанциями. [20]

Ксенон-135

Ксенон-135 — радиоактивный изотоп ксенона , получаемый в результате деления урана. Период его полураспада составляет около 9,2 часов, и он является самым мощным известным поглощающим нейтроны ядерным ядом (имеющим сечение поглощения нейтронов 2 миллиона барн [21] ). Общий выход ксенона-135 при делении составляет 6,3%, хотя большая его часть получается в результате радиоактивного распада теллура-135 и йода-135 , получаемых в результате деления . Xe-135 оказывает значительное влияние на работу ядерного реактора ( ксеноновая яма ). Он выбрасывается в атмосферу в небольших количествах некоторыми атомными электростанциями. [20]

Ксенон-136

Ксенон-136 — изотоп ксенона, который претерпевает двойной бета-распад до бария -136 с очень длительным периодом полураспада2,11 × 10 21 лет, что на 10 порядков больше возраста Вселенной ((13,799 ± 0,021) × 10 9  лет ). Он используется в эксперименте Обсерватории обогащенного ксенона для поиска безнейтринного двойного бета-распада .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "Оценка ядерных свойств NUBASE2020" (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ abc "Наблюдение двухнейтринного двойного электронного захвата в 124 Xe с XENON1T". Nature . 568 (7753): 532–535. 2019. doi :10.1038/s41586-019-1124-4.
  3. ^ Альберт, Дж. Б.; Оже, М.; Оти, DJ; Барбо, П. С.; Бошамп, Э.; Бек, Д.; Белов, В.; Бенитес-Медина, К.; Бонатт, Дж.; Брейденбах, М.; Бруннер, Т.; Буренков, А.; Као, Г. Ф.; Чемберс, К.; Чавес, Дж.; Кливленд, Б.; Кук, С.; Крейкрафт, А.; Дэниелс, Т.; Данилов, М.; Догерти, С. Дж.; Дэвис, К. Г.; Дэвис, Дж.; Дево, Р.; Делакис, С.; Доби, А.; Долголенко, А.; Долински, М. Дж.; Данфорд, М.; и др. (2014). «Улучшенное измерение периода полураспада 2νββ 136 Xe с помощью детектора EXO-200». Physical Review C. 89. arXiv : 1306.6106 . Bibcode : 2014PhRvC..89a5502A. doi : 10.1103/PhysRevC.89.015502.
  4. ^ Redshaw, M.; Wingfield, E.; McDaniel, J.; Myers, E. (2007). "Масса и значение Q двойного бета-распада 136 Xe". Physical Review Letters . 98 (5): 53003. Bibcode : 2007PhRvL..98e3003R. doi : 10.1103/PhysRevLett.98.053003.
  5. ^ "Стандартные атомные веса: ксенон". CIAAW . 1999.
  6. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (2022-05-04). "Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)". Чистая и прикладная химия . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  7. ^ Альберт, Дж. Б.; Оже, М.; Оти, DJ; Барбо, П. С.; Бошамп, Э.; Бек, Д.; Белов, В.; Бенитес-Медина, К.; Бонатт, Дж.; Брейденбах, М.; Бруннер, Т.; Буренков, А.; Као, Г. Ф.; Чемберс, К.; Чавес, Дж.; Кливленд, Б.; Кук, С.; Крейкрафт, А.; Дэниелс, Т.; Данилов, М.; Догерти, С. Дж.; Дэвис, К. Г.; Дэвис, Дж.; Дево, Р.; Делакис, С.; Доби, А.; Долголенко, А.; Долински, М. Дж.; Данфорд, М.; и др. (2014). «Улучшенное измерение периода полураспада 2νββ 136Xe с помощью детектора EXO-200». Physical Review C. 89 ( 1): 015502. arXiv : 1306.6106 . Bibcode : 2014PhRvC..89a5502A. doi : 10.1103/PhysRevC.89.015502. Архивировано из оригинала 2023-06-13 . Получено 2023-01-24 .
  8. ^ Ван, М.; Ауди, Г.; Кондев, Ф.Г.; Хуан, В.Дж.; Наими, С.; Сюй, Х. (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF) . Chinese Physics C. 41 ( 3): 030003-1–030003-442. doi :10.1088/1674-1137/41/3/030003.
  9. ↑ Статус ββ-распада в ксеноне, Роланд Люшер, доступ онлайн 17 сентября 2007 г. Архивировано 27 сентября 2007 г. на Wayback Machine
  10. ^ Barros, N.; Thurn, J.; Zuber, K. (2014). «Поиски двойного бета-распада 134 Xe, 126 Xe и 124 Xe с крупномасштабными детекторами Xe». Journal of Physics G . 41 (11): 115105–1–115105–12. arXiv : 1409.8308 . Bibcode :2014JPhG...41k5105B. doi :10.1088/0954-3899/41/11/115105. S2CID  116264328.
  11. ^ ab Yan, X.; Cheng, Z.; Abdukerim, A.; et al. (2024). «Поиск двухнейтринного и безнейтринного двойного бета-распада 134 Xe с помощью эксперимента PandaX-4T». Physical Review Letters . 132 (152502). arXiv : 2312.15632 . doi :10.1103/PhysRevLett.132.152502.
  12. ^ Auranen, K.; et al. (2018). "Сверхразрешенный α-распад в дважды магический 100Sn" (PDF) . Physical Review Letters . 121 (18): 182501. Bibcode :2018PhRvL.121r2501A. doi : 10.1103/PhysRevLett.121.182501 . PMID  30444390.
  13. ^ Булос, М.С.; Мануэль, О.К. (1971). «Ксеноновые записи угасших радиоактивностей на Земле». Science . 174 (4016): 1334–1336. Bibcode :1971Sci...174.1334B. doi :10.1126/science.174.4016.1334. PMID  17801897. S2CID  28159702.
  14. ^ Ardoin, L.; Broadley, MW; Almayrac, M.; Avice, G.; Byrne, DJ; Tarantola, A.; Lepland, A.; Saito, T.; Komiya, T.; Shibuya, T.; Marty, B. (2022). «Конец изотопной эволюции атмосферного ксенона». Geochemical Perspectives Letters . 20 : 43–47. Bibcode :2022GChPL..20...43A. doi : 10.7185/geochemlet.2207 . S2CID  247399987.
  15. ^ Ван, Мэн; Хуан, ВДж; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки*». Chinese Physics C. 45 ( 3): 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
  16. ↑ Дэвид Нилд (26 апреля 2019 г.). «Детектор темной материи только что зафиксировал одно из самых редких событий, известных науке».
  17. ^ Хеннеке, Эдвард В.; Мануэль, О.К.; Сабу, Дварка Д. (1975). «Двойной бета-распад Те 128». Physical Review C. 11 ( 4): 1378–1384. doi :10.1103/PhysRevC.11.1378.
  18. ^ Джонс, Р. Л.; Спроул, Б. Дж.; Овертон, ТР (1978). «Измерение региональной вентиляции и перфузии легких с помощью Xe-133». Журнал ядерной медицины . 19 (10): 1187–1188. PMID  722337.
  19. ^ Hoshi, H.; Jinnouchi, S.; Watanabe, K.; Onishi, T.; Uwada, O.; Nakano, S.; Kinoshita, K. (1987). «Визуализация мозгового кровотока у пациентов с опухолью мозга и артериовенозной мальформацией с использованием гексаметилпропиленаминооксима Tc-99m — сравнение с Xe-133 и IMP». Kaku Igaku . 24 (11): 1617–1623. PMID  3502279.
  20. ^ ab Сбросы сточных вод с атомных электростанций и предприятий топливного цикла. National Academies Press (США). 29.03.2012.
  21. ^ Таблица нуклидов 13-е издание