Изотопы циркония - Isotopes of zirconium

Основные изотопы цирконий (₄₀Zr)
γ	–
β+	89Y
γ	–
Стандартный атомный вес Аr, стандарт(Zr)	91.224(2);
	Посмотреть; разговаривать; редактировать;

Встречающиеся в природе цирконий (₄₀Zr) состоит из четырех стабильных изотопы (один из которых в будущем может оказаться радиоактивным) и один очень долгоживущий. радиоизотоп (⁹⁶Zr), а первичный нуклид что распадается через двойной бета-распад с наблюдаемым период полураспада 2,0 × 10¹⁹ годы;^[3] также может пройти одиночный бета-распад, что еще не наблюдается, но теоретически предсказанное значение t_1/2 составляет 2,4 × 10²⁰ годы.^[4] Второй по стабильности радиоизотоп - это ⁹³Zr, период полураспада которого составляет 1,53 миллиона лет. Было обнаружено 27 других радиоизотопов. У всех период полураспада меньше суток, за исключением ⁹⁵Zr (64,02 суток), ⁸⁸Zr (83,4 суток) и ⁸⁹Zr (78,41 часа). Основная мода распада захват электронов для изотопов легче ⁹²Zr, а основной модой для более тяжелых изотопов является бета-распад.

Список изотопов

Нуклид ^{[n 1]}	Z	N	Изотопная масса (Да ) ^{[n 2]}^{[n 3]}	Период полураспада ^{[n 4]}^{[n 5]}	Разлагаться Режим	Дочь изотоп ^{[n 6]}	Вращение и паритет ^{[n 7]}^{[n 5]}	Природное изобилие (мольная доля)
Нуклид ^{[n 1]}	Энергия возбуждения			Период полураспада ^{[n 4]}^{[n 5]}	Разлагаться Режим	Дочь изотоп ^{[n 6]}	Вращение и паритет ^{[n 7]}^{[n 5]}	Нормальная пропорция	Диапазон вариации
⁷⁸Zr	40	38	77.95523(54)#	50 # мс [> 170 нс]			0+
⁷⁹Zr	40	39	78.94916(43)#	56 (30) мс	β⁺, п	⁷⁸Sr	5/2+#
⁷⁹Zr	40	39	78.94916(43)#	56 (30) мс	β⁺	⁷⁹Y	5/2+#
⁸⁰Zr	40	40	79.9404(16)	4.6 (6) с	β⁺	⁸⁰Y	0+
⁸¹Zr	40	41	80.93721(18)	5.5 (4) с	β⁺ (>99.9%)	⁸¹Y	(3/2−)#
⁸¹Zr	40	41	80.93721(18)	5.5 (4) с	β⁺, p (<0,1%)	⁸⁰Sr	(3/2−)#
⁸²Zr	40	42	81.93109(24)#	32 (5) с	β⁺	⁸²Y	0+
⁸³Zr	40	43	82.92865(10)	41,6 (24) с	β⁺ (>99.9%)	⁸³Y	(1/2−)#
⁸³Zr	40	43	82.92865(10)	41,6 (24) с	β⁺, p (<0,1%)	⁸²Sr	(1/2−)#
⁸⁴Zr	40	44	83.92325(21)#	25,9 (7) мин	β⁺	⁸⁴Y	0+
⁸⁵Zr	40	45	84.92147(11)	7,86 (4) мин	β⁺	⁸⁵Y	7/2+
^{85 м}Zr	292.2 (3) кэВ			10,9 (3) с	ЭТО (92%)	⁸⁵Zr	(1/2−)
^{85 м}Zr	292.2 (3) кэВ			10,9 (3) с	β⁺ (8%)	⁸⁵Y	(1/2−)
⁸⁶Zr	40	46	85.91647(3)	16,5 (1) ч	β⁺	⁸⁶Y	0+
⁸⁷Zr	40	47	86.914816(9)	1,68 (1) ч	β⁺	⁸⁷Y	(9/2)+
^{87 кв.м.}Zr	335,84 (19) кэВ			14.0 (2) с	ЭТО	⁸⁷Zr	(1/2)−
⁸⁸Zr^{[n 8]}	40	48	87.910227(11)	83,4 (3) сут	EC	⁸⁸Y	0+
⁸⁹Zr	40	49	88.908890(4)	78,41 (12) ч	β⁺	⁸⁹Y	9/2+
^89мZr	587,82 (10) кэВ			4,161 (17) мин	ИТ (93,77%)	⁸⁹Zr	1/2−
^89мZr	587,82 (10) кэВ			4,161 (17) мин	β⁺ (6.23%)	⁸⁹Y	1/2−
⁹⁰Zr^{[n 9]}	40	50	89.9047044(25)	Стабильный			0+	0.5145(40)
^{90 мл}Zr	2319.000 (10) кэВ			809,2 (20) мс	ЭТО	⁹⁰Zr	5-
^90м2Zr	3589,419 (16) кэВ			131 (4) нс			8+
⁹¹Zr^{[n 9]}	40	51	90.9056458(25)	Стабильный			5/2+	0.1122(5)
^{91 м}Zr	3167,3 (4) кэВ			4,35 (14) мкс			(21/2+)
⁹²Zr^{[n 9]}	40	52	91.9050408(25)	Стабильный			0+	0.1715(8)
⁹³Zr^{[n 10]}	40	53	92.9064760(25)	1.53(10)×10⁶ у	β⁻ (73%)	^93мNb	5/2+
⁹³Zr^{[n 10]}	40	53	92.9064760(25)	1.53(10)×10⁶ у	β⁻ (27%)	⁹³Nb	5/2+
⁹⁴Zr^{[n 9]}	40	54	93.9063152(26)	Наблюдательно стабильный^{[n 11]}			0+	0.1738(28)
⁹⁵Zr^{[n 9]}	40	55	94.9080426(26)	64,032 (6) д	β⁻	⁹⁵Nb	5/2+
⁹⁶Zr^{[n 12]}^{[n 9]}	40	56	95.9082734(30)	20(4)×10¹⁸ у	β⁻β⁻^{[n 13]}	⁹⁶Пн	0+	0.0280(9)
⁹⁷Zr	40	57	96.9109531(30)	16,744 (11) ч	β⁻	^{97 кв.м.}Nb	1/2+
⁹⁸Zr	40	58	97.912735(21)	30,7 (4) с	β⁻	⁹⁸Nb	0+
⁹⁹Zr	40	59	98.916512(22)	2,1 (1) с	β⁻	^{99 м}Nb	1/2+
¹⁰⁰Zr	40	60	99.91776(4)	7,1 (4) с	β⁻	¹⁰⁰Nb	0+
¹⁰¹Zr	40	61	100.92114(3)	2.3 (1) с	β⁻	¹⁰¹Nb	3/2+
¹⁰²Zr	40	62	101.92298(5)	2,9 (2) с	β⁻	¹⁰²Nb	0+
¹⁰³Zr	40	63	102.92660(12)	1,3 (1) с	β⁻	¹⁰³Nb	(5/2−)
¹⁰⁴Zr	40	64	103.92878(43)#	1,2 (3) с	β⁻	¹⁰⁴Nb	0+
¹⁰⁵Zr	40	65	104.93305(43)#	0,6 (1) с	β⁻ (>99.9%)	¹⁰⁵Nb
¹⁰⁵Zr	40	65	104.93305(43)#	0,6 (1) с	β⁻, п (<.1%)	¹⁰⁴Nb
¹⁰⁶Zr	40	66	105.93591(54)#	200 # мс [> 300 нс]	β⁻	¹⁰⁶Nb	0+
¹⁰⁷Zr	40	67	106.94075(32)#	150 # мс [> 300 нс]	β⁻	¹⁰⁷Nb
¹⁰⁸Zr	40	68	107.94396(64)#	80 # мс [> 300 нс]	β⁻	¹⁰⁸Nb	0+
¹⁰⁹Zr	40	69	108.94924(54)#	60 # мс [> 300 нс]
¹¹⁰Zr	40	70	109.95287(86)#	30 # мс [> 300 нс]			0+

^ ^мZr - Возбужденный ядерный изомер.
^ () - Неопределенность (1σ) дается в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и погрешность, полученные не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов от массовой поверхности (ТМС ).
^ Жирный период полураспада - почти стабильный, период полураспада более чем возраст вселенной.
^ ^а ^б # - Значения, отмеченные #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN ).
^ Жирный символ как дочка - Дочерний продукт стабильный.
^ () значение вращения - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
^ Второй по величине известный поглотитель нейтронов
^ ^а ^б ^c ^d ^е ^ж Продукт деления
^ Долгоживущий продукт деления
^ Считается, что распад β⁻β⁻ к ⁹⁴Пн с периодом полураспада более 1,1 × 10¹⁷ годы
^ Изначальный радионуклид
^ Теоретически также претерпевают β⁻ распадаться на ⁹⁶Nb с частичный период полураспада более 2,4 × 10¹⁹ у^[5]

Цирконий-88

⁸⁸Zr - это радиоизотоп из цирконий с периодом полураспада 83,4 дня. В январе 2019 года у этого изотопа было обнаружено захват нейтронов поперечное сечение около 861 000 амбаров; это на несколько порядков больше, чем прогнозировалось, и больше, чем у любого другого нуклида, кроме ксенон-135.^[6]

Цирконий-89

⁸⁹Zr - радиоизотоп циркония с период полураспада 78,41 часов. Его получают протонным облучением природного иттрия-89. Его самый выдающийся гамма-фотон имеет энергию 909 кэВ.

Цирконий-89 используется в специализированных диагностических приложениях с использованием позитронно-эмиссионная томография^[7] визуализация, например, с антителами, меченными цирконием-89 (иммуно-ПЭТ).^[8] Таблицу распада см. Мария Восян. «Цирконий-89 (⁸⁹Zr) ". Cyclotron.nl.

Цирконий-93

Урожай,% за деление^[9]
	Термический	Быстрый	14 МэВ
²³²Чт	нет делящийся	6.70 ± 0.40	5.58 ± 0.16
²³³U	6.979 ± 0.098	6.94 ± 0.07	5.38 ± 0.32
²³⁵U	6.346 ± 0.044	6.25 ± 0.04	5.19 ± 0.31
²³⁸U	нет делящийся	4.913 ± 0.098	4.53 ± 0.13
²³⁹Пу	3.80 ± 0.03	3.82 ± 0.03	3.0 ± 0.3
²⁴¹Пу	2.98 ± 0.04	2.98 ± 0.33	?

Долгожитель продукты деления
Нуклид	т_¹⁄₂	Урожай	Разлагаться энергия^{[а 1]}	Разлагаться Режим
	(Ма )	(%)^{[а 2]}	(кэВ )
⁹⁹Tc	0.211	6.1385	294	β
¹²⁶Sn	0.230	0.1084	4050^{[а 3]}	βγ
⁷⁹Se	0.327	0.0447	151	β
⁹³Zr	1.53	5.4575	91	βγ
¹³⁵CS	2.3	6.9110^{[а 4]}	269	β
¹⁰⁷Pd	6.5	1.2499	33	β
¹²⁹я	15.7	0.8410	194	βγ
^ Энергия распада делится между β, нейтрино и γ, если таковые имеются. ^ На 65 делений тепловыми нейтронами U-235 и 35 делений Pu-239. ^ Имеет энергию распада 380 кэВ, но продукт распада Sb-126 имеет энергию распада 3,67 МэВ. ^ Ниже в тепловом реакторе, потому что предшественник поглощает нейтроны.

⁹³Zr это радиоизотоп из цирконий с период полураспада 1,53 миллиона лет, распадаясь из-за выброса низкоэнергетического бета-частица. 73% распадов заселяют возбужденное состояние из ниобий -93, который распадается с периодом полураспада 14 лет и низкоэнергетическим гамма-луч к устойчивому основному состоянию ⁹³Nb, а остальные 27% распадов непосредственно заселяют основное состояние.^[10] Это один из 7 долгоживущие продукты деления. Низкая удельная активность и низкая энергия его излучения ограничивают радиоактивную опасность этого изотопа.

Ядерное деление производит его с выходом деления 6,3% (деление тепловыми нейтронами ²³⁵U) наравне с другими наиболее распространенными продуктами деления. Ядерные реакторы обычно содержат большое количество циркония в виде топливный стержень облицовка (видеть циркалой ) и нейтронным облучением ⁹²Zr также производит некоторые ⁹³Zr, хотя это ограничено ⁹²Zr низкий захват нейтронов поперечное сечение 0,22 сараи.

⁹³Zr также имеет низкую захват нейтронов поперечное сечение 0,7 амбара.^[11]^[12] Цирконий деления большей части состоит из других изотопов; другой изотоп со значительным сечением поглощения нейтронов - ⁹¹Zr сечением 1,24 амбара. ⁹³Zr - менее привлекательный кандидат для утилизации ядерная трансмутация чем ⁹⁹Tc и ¹²⁹я. Подвижность в почве относительно низкая, так что геологическое захоронение может быть адекватным решением.

Рекомендации

^ Притыченко, Борис; Третьяк, В. «Принятые данные о двойном бета-распаде». Национальный центр ядерных данных. Получено 2008-02-11.
^ Мейя, Юрис; и другие. (2016). «Атомный вес элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 88 (3): 265–91. Дои:10.1515 / pac-2015-0305.
^ «Список принятых значений двойного бета (ββ) распада». Национальный центр ядерных данных, Брукхейвенская национальная лаборатория.
^ 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.
^ Finch, S.W .; Торнов, В. (2016). «Поиск β-распада ⁹⁶Zr ". Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование. 806: 70–74. Bibcode:2016NIMPA.806 ... 70F. Дои:10.1016 / j.nima.2015.09.098.
^ Шустерман, J.A .; Scielzo, N.D .; Thomas, K.J .; Norman, E.B .; Lapi, S.E .; Loveless, C.S .; Peters, N.J .; Робертсон, J.D .; Shaughnessy, D.A .; Тончев, А.П. (2019). "Удивительно большое сечение захвата нейтронов ⁸⁸Zr ". Природа. 565 (7739): 328–330. Bibcode:2019Натура.565..328С. Дои:10.1038 / s41586-018-0838-z. OSTI 1512575. PMID 30617314. S2CID 57574387.
^ Дилворт, Джонатан Р .; Паску, София I. (2018). «Химия ПЭТ-визуализации с цирконием-89». Обзоры химического общества. 47 (8): 2554–2571. Дои:10.1039 / C7CS00014F. PMID 29557435.
^ Ван Донген, Джорджия; Восьян, MJ (август 2010 г.). «Иммуно-позитронно-эмиссионная томография: проливает свет на клиническую терапию антителами». Биотерапия рака и радиофармпрепараты. 25 (4): 375–85. Дои:10.1089 / cbr.2010.0812. PMID 20707716.
^ М. Б. Чедвик и др., "ENDF / B-VII.1: Ядерные данные для науки и техники: сечения, ковариации, выход продуктов деления и данные о распаде", Nucl. Таблицы данных 112 (2011) 2887. (см. на www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm)
^ Кассета, П .; Chartier, F .; Isnard, H .; Fréchou, C .; Laszak, I .; Degros, J.P .; Bé, M.M .; Lépy, M.C .; Тартес, И. (2010). "Определение ⁹³Схема распада и период полураспада Zr ». Прикладное излучение и изотопы. 68 (1): 122–130. Дои:10.1016 / j.apradiso.2009.08.011. PMID 19734052.
^ «ENDF / B-VII.1 Zr-93 (н, г)». Национальный центр ядерных данных, Брукхейвенская национальная лаборатория. 2011-12-22. Получено 2014-11-20.
^ 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. Дои:10.1080/18811248.2007.9711252. S2CID 96087661.

Изотопные массы из:
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Вапстра, Алдерт Хендрик (2003), "ТогдаUBASE оценка ядерных и распадных свойств », Ядерная физика A, 729: 3–128, Bibcode:2003НуФА.729 .... 3А, Дои:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
Изотопные составы и стандартные атомные массы из:
- де Лаэтер, Джон Роберт; Бёльке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пайзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин Дж. Р .; Тейлор, Филип Д. П. (2003). «Атомный вес элементов. Обзор 2000 г. (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 75 (6): 683–800. Дои:10.1351 / pac200375060683.
- Визер, Майкл Э. (2006). «Атомный вес элементов 2005 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 78 (11): 2051–2066. Дои:10.1351 / pac200678112051. Сложить резюме.
Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Вапстра, Алдерт Хендрик (2003), "ТогдаUBASE оценка ядерных и распадных свойств », Ядерная физика A, 729: 3–128, Bibcode:2003НуФА.729 .... 3А, Дои:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
- Национальный центр ядерных данных. «База данных NuDat 2.x». Брукхейвенская национальная лаборатория.
- Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде, Дэвид Р. (ред.). CRC Справочник по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9.

[5] мZr - Возбужденный ядерный изомер.

[6] () - Неопределенность (1σ) дается в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.

[TMS-7] # - Атомная масса, отмеченная #: значение и погрешность, полученные не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов от массовой поверхности (ТМС ).

[8] Жирный период полураспада - почти стабильный, период полураспада более чем возраст вселенной.

[TNN-9] а ^б # - Значения, отмеченные #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN ).

[10] Жирный символ как дочка - Дочерний продукт стабильный.

[11] () значение вращения - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.

[12] Второй по величине известный поглотитель нейтронов

[FP-13] а ^б ^c ^d ^е ^ж Продукт деления

[14] Долгоживущий продукт деления

[15] Считается, что распад β⁻β⁻ к ⁹⁴Пн с периодом полураспада более 1,1 × 10¹⁷ годы

[16] Изначальный радионуклид

[18] Теоретически также претерпевают β⁻ распадаться на ⁹⁶Nb с частичный период полураспада более 2,4 × 10¹⁹ у^[5]

[23] Энергия распада делится между β, нейтрино и γ, если таковые имеются.

[24] На 65 делений тепловыми нейтронами U-235 и 35 делений Pu-239.

[25] Имеет энергию распада 380 кэВ,
но продукт распада Sb-126 имеет энергию распада 3,67 МэВ.

[26] Ниже в тепловом реакторе, потому что предшественник поглощает нейтроны.

[1] Притыченко, Борис; Третьяк, В. «Принятые данные о двойном бета-распаде». Национальный центр ядерных данных. Получено 2008-02-11.

[CIAAW2013-2] Мейя, Юрис; и другие. (2016). «Атомный вес элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 88 (3): 265–91. Дои:10.1515 / pac-2015-0305.

[3] «Список принятых значений двойного бета (ββ) распада». Национальный центр ядерных данных, Брукхейвенская национальная лаборатория.

[4] 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.

[17] Finch, S.W .; Торнов, В. (2016). «Поиск β-распада ⁹⁶Zr ". Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование. 806: 70–74. Bibcode:2016NIMPA.806 ... 70F. Дои:10.1016 / j.nima.2015.09.098.

[Zr88-19] Шустерман, J.A .; Scielzo, N.D .; Thomas, K.J .; Norman, E.B .; Lapi, S.E .; Loveless, C.S .; Peters, N.J .; Робертсон, J.D .; Shaughnessy, D.A .; Тончев, А.П. (2019). "Удивительно большое сечение захвата нейтронов ⁸⁸Zr ". Природа. 565 (7739): 328–330. Bibcode:2019Натура.565..328С. Дои:10.1038 / s41586-018-0838-z. OSTI 1512575. PMID 30617314. S2CID 57574387.

[20] Дилворт, Джонатан Р .; Паску, София I. (2018). «Химия ПЭТ-визуализации с цирконием-89». Обзоры химического общества. 47 (8): 2554–2571. Дои:10.1039 / C7CS00014F. PMID 29557435.

[21] Ван Донген, Джорджия; Восьян, MJ (август 2010 г.). «Иммуно-позитронно-эмиссионная томография: проливает свет на клиническую терапию антителами». Биотерапия рака и радиофармпрепараты. 25 (4): 375–85. Дои:10.1089 / cbr.2010.0812. PMID 20707716.

[22] М. Б. Чедвик и др., "ENDF / B-VII.1: Ядерные данные для науки и техники: сечения, ковариации, выход продуктов деления и данные о распаде", Nucl. Таблицы данных 112 (2011) 2887. (см. на www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm)

[Zr93-27] Кассета, П .; Chartier, F .; Isnard, H .; Fréchou, C .; Laszak, I .; Degros, J.P .; Bé, M.M .; Lépy, M.C .; Тартес, И. (2010). "Определение ⁹³Схема распада и период полураспада Zr ». Прикладное излучение и изотопы. 68 (1): 122–130. Дои:10.1016 / j.apradiso.2009.08.011. PMID 19734052.

[28] «ENDF / B-VII.1 Zr-93 (н, г)». Национальный центр ядерных данных, Брукхейвенская национальная лаборатория. 2011-12-22. Получено 2014-11-20.

[29] 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. Дои:10.1080/18811248.2007.9711252. S2CID 96087661.

[1]

[2]

[3]

[4]

[n 1]

[n 2]

[n 3]

[n 4]

[n 5]

[n 6]

[n 7]

[n 8]

[n 9]

[n 10]

[n 11]

[n 12]

[n 13]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[а 1]

[а 2]

[а 3]

[а 4]

[10]

[11]

[12]