stringtranslate.com

Изотопы циркония

Природный цирконий ( 40 Zr) состоит из четырех стабильных изотопов (один из которых в будущем может оказаться радиоактивным ) и одного очень долгоживущего радиоизотопа ( 96 Zr), первичного нуклида , который распадается посредством двойного бета-распада с наблюдаемым период полураспада 2,0×10 19 лет; [5] он также может подвергаться одиночному бета-распаду , который пока не наблюдается, но теоретически предсказанное значение t 1/2 составляет 2,4×10 20 лет. [6] Вторым наиболее стабильным радиоизотопом является 93 Zr , период полураспада которого составляет 1,53 миллиона лет. Было обнаружено тридцать других радиоизотопов. Все они имеют период полураспада менее суток, за исключением 95 Zr (64,02 дня), 88 Zr (83,4 дня) и 89 Zr (78,41 часа). Первичный режим распада — захват электронов для изотопов легче 92 Zr, а основной режим распада для более тяжелых изотопов — бета-распад.

Список изотопов

  1. ^ m Zr – 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  — почти стабильный, период полураспада превышает возраст Вселенной .
  5. ^ ab # - Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе тенденций соседних нуклидов (TNN).
  6. ^ Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.
  7. ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
  8. ^ Второй по мощности известный поглотитель нейтронов.
  9. ^ abcdef Продукт деления
  10. ^ Долгоживущий продукт деления
  11. ^ Предполагается, что распадается на β - β - до 94 Мо с периодом полураспада более 1,1 × 10 17 лет.
  12. ^ Первичный радионуклид
  13. ^ Предполагается, что он способен подвергаться тройному бета-распаду и четверному бета-распаду с очень длительным частичным периодом полураспада.
  14. ^ Предполагается, что он также подвергается β - распаду до 96 Nb с частичным периодом полураспада более 2,4 × 10 19  лет [7]

Цирконий-88

88 Zr — радиоизотоп циркония с периодом полураспада 83,4 дня . В январе 2019 года было обнаружено, что сечение захвата нейтронов у этого изотопа составляет примерно 861 000 барнов; это на несколько порядков больше, чем прогнозировалось, и больше, чем у любого другого нуклида, кроме ксенона-135 . [11]

Цирконий-89

89 Zr — радиоизотоп циркония с периодом полураспада 78,41 часа. Его получают путем протонного облучения природного иттрия-89. Его самый известный гамма-фотон имеет энергию 909 кэВ.

Цирконий-89 используется в специализированных диагностических приложениях с использованием визуализации позитронно-эмиссионной томографии [12] , например, с антителами, меченными цирконием-89 (иммуно-ПЭТ). [13] Таблицу распада см. у Марии Восьян. «Цирконий-89 (89Zr)». Cyclotron.nl.

Цирконий-93

93 Zr — радиоизотоп цирконияс периодом полураспада 1,53 миллиона лет, распадающийся за счет испускания низкоэнергетической бета - частицы . 73% распадов заселяют возбужденное состояние ниобия - 93 , которое распадается с периодом полураспада 14 лет и низкоэнергетическим гамма-излучением до стабильного основного состояния 93 Nb, а остальные 27% распадов непосредственно заселяют основное состояние. [15] Это один из семи долгоживущих продуктов деления . Низкая удельная активность и низкая энергия его излучений ограничивают радиоактивную опасность этого изотопа.

Ядерное деление дает его с выходом деления 6,3% (деление 235 U тепловыми нейтронами), наравне с другими наиболее распространенными продуктами деления. Ядерные реакторы обычно содержат большое количество циркония в качестве оболочки топливного стержня (см. циркалой ), а нейтронное облучение 92 Zr также дает около 93 Zr, хотя это ограничено низким сечением захвата нейтронов 92 Zr, равным 0,22 барна . Действительно, одной из основных причин использования циркония в оболочке твэлов является его низкое поперечное сечение.

93 Zr также имеет низкое сечение захвата нейтронов — 0,7 барна. [16] [17] Большая часть делящегося циркония состоит из других изотопов; другой изотоп со значительным сечением поглощения нейтронов — 91 Zr с сечением 1,24 барна. 93 Zr является менее привлекательным кандидатом для утилизации путем ядерной трансмутации , чем 99 Tc и 129 I. Подвижность в почве относительно низкая, поэтому геологическое захоронение может быть адекватным решением. Альтернативно, если влияние на нейтронную экономику93
Более высокое поперечное сечение Zr считается приемлемым, облученная оболочка и продукт деления цирконий (которые смешиваются вместе в большинстве современных методов ядерной переработки ) могут использоваться для формирования новой оболочки из циркаллоя. Как только оболочка окажется внутри реактора, относительно низкий уровень радиоактивности можно будет терпеть, но транспортировка и производство могут потребовать особых мер предосторожности.

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. ^ Притиченко, Борис; Третьяк В. «Принятые данные о двойном бета-распаде». Национальный центр ядерных данных . Проверено 11 февраля 2008 г.
  3. ^ «Стандартные атомные массы: цирконий». ЦИАВ . 1983.
  4. ^ 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.
  5. ^ «Список принятых значений двойного бета-распада (ββ)» . Национальный центр ядерных данных, Брукхейвенская национальная лаборатория.
  6. ^ Х Хейсканен; М.Т. Мустонен; Дж. Сухонен (30 марта 2007 г.). «Теоретический период полураспада бета-распада 96Zr». Журнал физики G: Ядерная физика и физика элементарных частиц . 34 (5): 837–843. дои : 10.1088/0954-3899/34/5/005.
  7. ^ Финч, SW; Торноу, В. (2016). «Поиск β-распада 96Zr». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 806 : 70–74. Бибкод : 2016NIMPA.806...70F. дои : 10.1016/j.nima.2015.09.098 .
  8. ^ аб Ониши, Тецуя; Кубо, Тосиюки; Кусака, Кенсуке; и другие. (2010). «Идентификация 45 новых нейтронно-богатых изотопов, полученных в результате деления пучка 238U в полете при энергии 345 МэВ/нуклон». Дж. Физ. Соц. Япония . 79 (7). Физическое общество Японии: 073201. arXiv : 1006.0305 . Бибкод : 2010JPSJ...79g3201T. дои : 10.1143/JPSJ.79.073201 .
  9. ^ Симидзу, Ёхей; и другие. (2018). «Наблюдение новых изотопов, богатых нейтронами, среди осколков деления в результате деления 345 МэВ = нуклона 238U: поиск новых изотопов, проводимый одновременно с кампаниями по измерению распада». Журнал Физического общества Японии . 87 (1): 014203. Бибкод : 2018JPSJ...87a4203S. дои : 10.7566/JPSJ.87.014203 .
  10. ^ Сумикама, Т.; и другие. (2021). «Наблюдение новых нейтронно-богатых изотопов в окрестностях Zr110». Физический обзор C . 103 (1): 014614. Бибкод : 2021PhRvC.103a4614S. doi : 10.1103/PhysRevC.103.014614. hdl : 10261/260248 . S2CID  234019083.
  11. ^ Шустерман, Дж. А.; Сьельцо, Северная Дакота; Томас, Кей Джей; Норман, Э.Б.; Лапи, ЮВ; Лавлесс, CS; Питерс, Нью-Джерси; Робертсон, доктор юридических наук; Шонесси, округ Колумбия; Тончев, АП (2019). «Удивительно большое сечение захвата нейтронов у 88Zr». Природа . 565 (7739): 328–330. Бибкод : 2019Natur.565..328S. дои : 10.1038/s41586-018-0838-z. OSTI  1512575. PMID  30617314. S2CID  57574387.
  12. ^ Дилворт, Джонатан Р.; Паску, София И. (2018). «Химия ПЭТ-изображений с цирконием-89». Обзоры химического общества . 47 (8): 2554–2571. дои : 10.1039/C7CS00014F. ПМИД  29557435.
  13. ^ Ван Донген, Джорджия; Восян, MJ (август 2010 г.). «Иммуно-позитронно-эмиссионная томография: проливает свет на клиническую терапию антителами». Биотерапия рака и радиофармацевтические препараты . 25 (4): 375–85. дои : 10.1089/cbr.2010.0812. ПМИД  20707716.
  14. ^ М.Б. Чедвик и др., «ENDF/B-VII.1: Ядерные данные для науки и техники: сечения, ковариации, выходы продуктов деления и данные о распаде», Nucl. Паспорта 112(2011)2887. (доступен по адресу www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm)
  15. ^ Кассета, П.; Шартье, Ф.; Иснард, Х.; Фрешу, К.; Лашак, И.; Дегрос, JP; Бе, ММ; Лепи, MC; Тартес, И. (2010). «Определение схемы распада и периода полураспада 93Zr». Прикладное излучение и изотопы . 68 (1): 122–130. doi :10.1016/j.apradiso.2009.08.011. ПМИД  19734052.
  16. ^ "ENDF/B-VII.1 Zr-93(n,g)" . Национальный центр ядерных данных, Брукхейвенская национальная лаборатория. 22 декабря 2011 г. Архивировано из оригинала 20 июля 2009 г. Проверено 20 ноября 2014 г.
  17. ^ С. Накамура; и другие. (2007). «Сечения захвата тепловых нейтронов циркония-91 и циркония-93 методом мгновенной гамма-спектроскопии». Журнал ядерной науки и технологий . 44 (1): 21–28. Бибкод : 2007JNST...44...21N. дои : 10.1080/18811248.2007.9711252. S2CID  96087661.