stringtranslate.com

Изотопы протактиния

Протактиний ( 91 Pa) не имеет стабильных изотопов . Четыре природных изотопа позволяют дать стандартный атомный вес.

Было охарактеризовано двадцать девять радиоизотопов протактиния в диапазоне от 211 Па до 239 Па. Наиболее стабильным изотопом является 231 Па с периодом полураспада 32 760 лет, 233 Па с периодом полураспада 26,967 дней и 230 Па с периодом полураспада 17,4 дня. Все остальные радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 1,6 дня, и большинство из них имеют период полураспада менее 1,8 секунды. Этот элемент также имеет пять метасостояний : 217 м Па (t 1/2 1,15 миллисекунды), 220 м1 Па (t 1/2  = 308 наносекунд), 220 м2 Па (t 1/2  = 69 наносекунд), 229 м Па (t 1/2  = 420 наносекунд) и 234 м Па (t 1/2  = 1,17 минуты).

Единственными природными изотопами являются 231 Pa , 234 Pa и 234m Pa. Первый встречается как промежуточный продукт распада 235 U , а последние два — как промежуточные продукты распада 238 U. 231 Pa составляет почти весь природный протактиний.

Основной режим распада для изотопов Pa легче (включая) самого стабильного изотопа 231 Pa — это альфа-распад , за исключением изотопов 228 Pa — 230 Pa, которые в основном распадаются путем захвата электронов до изотопов тория . Основной режим для более тяжелых изотопов — это бета-минус (β − ) распад . Первичные продукты распада 231 Pa и изотопов протактиния легче 227 Pa — это изотопы актиния , а первичные продукты распада для более тяжелых изотопов протактиния — это изотопы урана .

Список изотопов

  1. ^ м Па – 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. ^ ab # – Значения, отмеченные #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из тенденций соседних нуклидов (TNN).
  5. ^ Способы распада:
  6. ^ Жирный курсивный символ как дочерний – Дочерний продукт почти стабилен.
  7. ^ ( ) значение спина – указывает спин со слабыми аргументами присваивания.
  8. ^ Теоретически способен к β + распаду до 219Th [1] [ 5]
  9. ^ Промежуточный продукт распада 235 U
  10. ^ Промежуточный продукт распада 237 Np
  11. ^ ab Промежуточный продукт распада 238 U

Актиниды и продукты деления

Протактиний-230

Протактиний-230 имеет 139 нейтронов и период полураспада 17,4 дня. Большую часть времени (92%) он претерпевает бета-плюс-распад до 230 Th , с незначительной (8%) бета-минус-ветвью распада, приводящей к 230 U. Он также имеет очень редкий (.003%) режим альфа-распада, приводящий к 226 Ac . [12] Он не встречается в природе, поскольку его период полураспада короток, и он не встречается в цепочках распада 235 U, 238 U или 232 Th. Его масса составляет 230,034541 u.

Протактиний-230 представляет интерес как предшественник урана-230, изотопа, который рассматривался для использования в направленной альфа-частичной терапии (ТАТ). Он может быть получен путем протонного или дейтронного облучения природного тория. [13]

Протактиний-231

Протактиний-231 — самый долгоживущий изотоп протактиния с периодом полураспада 32 760 лет. В природе он встречается в следовых количествах как часть актиниевого ряда , который начинается с первичного изотопа урана-235 ; равновесная концентрация в урановой руде составляет 46,55 231 Па на миллион 235 U. В ядерных реакторах это один из немногих долгоживущих радиоактивных актинидов , получаемых в качестве побочного продукта проектируемого ториевого топливного цикла в результате реакций (n,2n), где быстрый нейтрон удаляет нейтрон из 232 Th или 232 U , а также может быть уничтожен захватом нейтрона , хотя поперечное сечение для этой реакции также невелико.

Раствор протактиния-231

Энергия связи: 1759860 кэВ
Энергия бета-распада: −382 кэВ

спин: 3/2−
режим распада: альфа до 227 Ac, также другие

возможные родительские нуклиды: бета из 231Th , EC из 231U , альфа из 235Np .

Протактиний-233

Протактиний-233 также является частью ториевого топливного цикла. Это промежуточный продукт бета-распада между торием-233 (полученным из природного тория-232 путем захвата нейтронов) и ураном-233 (деляющееся топливо ториевого цикла). Некоторые конструкции реакторов ториевого цикла пытаются защитить Pa-233 от дальнейшего захвата нейтронов, производя Pa-234 и U-234, которые бесполезны в качестве топлива.

Протактиний-234

Протактиний-234 — элемент ряда урана с периодом полураспада 6,70 часов. Он был открыт Отто Ганом в 1921 году. [14]

Протактиний-234m

Протактиний-234m является членом ряда урана с периодом полураспада 1,17 минут. Он был открыт в 1913 году Казимежем Фаянсом и Освальдом Хельмутом Герингом , которые назвали его бревиумом за его короткий период полураспада. [15] Около 99,8% распадов 234 Th производят этот изомер вместо основного состояния (t 1/2  = 6,70 часов). [15]

Ссылки

  1. ^ ab 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. ^ "Стандартные атомные веса: протактиний". CIAAW . 2017.
  3. ^ 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.
  4. ^ Auranen, K (3 сентября 2020 г.). «Изучение границ ядерного ландшафта: свойства α-распада 211Pa». Physical Review C. 102 ( 34305): 034305. Bibcode : 2020PhRvC.102c4305A. doi : 10.1103/PhysRevC.102.034305. S2CID  225343089. Получено 17 сентября 2020 г.
  5. ^ https://www.nndc.bnl.gov/ensnds/219/Pa/adopted.pdf, Таблица нуклидов NNDC, принятые уровни для 219 Pa.
  6. ^ ab Huang, TH; et al. (2018). "Идентификация нового изотопа 224Np" (pdf) . Physical Review C. 98 ( 4): 044302. Bibcode : 2018PhRvC..98d4302H. doi : 10.1103/PhysRevC.98.044302. S2CID  125251822.
  7. ^ Плюс радий (элемент 88). Хотя на самом деле он является субактинидом, он непосредственно предшествует актинию (89) и следует за трехэлементным промежутком нестабильности после полония (84), где ни один нуклид не имеет периода полураспада не менее четырех лет (самый долгоживущий нуклид в промежутке — радон-222 с периодом полураспада менее четырех дней ). Самый долгоживущий изотоп радия, с периодом полураспада 1600 лет, таким образом, заслуживает включения элемента сюда.
  8. ^ В частности, из деления урана-235 тепловыми нейтронами , например, в типичном ядерном реакторе .
  9. ^ Milsted, J.; Friedman, AM; Stevens, CM (1965). "Период альфа-полураспада берклия-247; новый долгоживущий изомер берклия-248". Nuclear Physics . 71 (2): 299. Bibcode : 1965NucPh..71..299M. doi : 10.1016/0029-5582(65)90719-4.
    «Изотопный анализ выявил вид с массой 248 в постоянном количестве в трех образцах, проанализированных в течение периода около 10 месяцев. Это было приписано изомеру Bk 248 с периодом полураспада более 9 [лет]. Роста Cf 248 обнаружено не было, а нижний предел для периода полураспада β − можно установить на уровне около 10 4 [лет]. Альфа-активности, приписываемой новому изомеру, не обнаружено; период полураспада альфа, вероятно, превышает 300 [лет]».
  10. ^ Это самый тяжелый нуклид с периодом полураспада не менее четырех лет до « моря нестабильности ».
  11. ^ Исключая « классически стабильные » нуклиды с периодами полураспада, значительно превышающими период полураспада 232Th ; например, в то время как период полураспада 113mCd составляет всего четырнадцать лет, период полураспада 113Cd составляет восемь квадриллионов лет.
  12. ^ Audi, G.; Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S. (2017). "Оценка ядерных свойств с помощью NUBASE2016" (PDF) . Chinese Physics C. 41 ( 3): 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A. doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001.
  13. ^ Mastren, T.; Stein, BW; Parker, TG; Radchenko, V.; Copping, R.; Owens, A.; Wyant, LE; Brugh, M.; Kozimor, SA; Noriter, FM; Birnbaum, ER; John, KD; Fassbender, ME (2018). «Разделение протактиния с использованием экстракционно-хроматографических смол на основе серы». Аналитическая химия . 90 (11): 7012–7017. doi :10.1021/acs.analchem.8b01380. ISSN  0003-2700. OSTI  1440455. PMID  29757620.
  14. ^ Фрай, К. и М. Тоннессен. «Открытие изотопов актиния, тория, протактиния и урана». 14 января 2012 г. Доступ 20 мая 2018 г. https://people.nscl.msu.edu/~thoennes/2009/ac-th-pa-u-adndt.pdf.
  15. ^ ab "Информационный листок о здоровье человека - Протактиний" (PDF) . Аргоннская национальная лаборатория (ANL). Ноябрь 2001 г. Получено 17 октября 2023 г.