| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Стандартный атомный вес A r °(Zr) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Встречающийся в природе 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 периодом полураспада 2,0×10 19 лет; [4] он также может подвергаться одинарному бета-распаду , который пока не наблюдается, но теоретически предсказанное значение t 1/2 составляет 2,4×10 20 лет. [5] Вторым по стабильности 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). Основным режимом распада является захват электронов для изотопов легче 92Zr , а основным режимом для более тяжелых изотопов является бета-распад.
Нуклид [n 1] | З | Н | Изотопная масса ( Da ) [n 2] [n 3] | Период полураспада [n 4] [n 5] | Режим распада | Дочерний изотоп [n 6] | Спин и четность [n 7] [n 5] | Природная распространенность (мольная доля) | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Энергия возбуждения | Нормальная пропорция | Диапазон вариаций | |||||||||||||||||
77 Зр | 40 | 37 | 76.96608(43)# | 100# мкс | 3/2−# | ||||||||||||||
78 Зр | 40 | 38 | 77.95523(54)# | 50# мс [>170 нс] | 0+ | ||||||||||||||
79 Зр | 40 | 39 | 78.94916(43)# | 56(30) мс | β + , п | 78 Ср | 5/2+# | ||||||||||||
β + | 79 лет | ||||||||||||||||||
80 Зр | 40 | 40 | 79.9404(16) | 4.6(6) с | β + | 80 лет | 0+ | ||||||||||||
81 Зр | 40 | 41 | 80.93721(18) | 5,5(4) с | β + (>99,9%) | 81 год | (3/2−)# | ||||||||||||
β + , р (<.1%) | 80 Ср | ||||||||||||||||||
82 Зр | 40 | 42 | 81.93109(24)# | 32(5) с | β + | 82 года | 0+ | ||||||||||||
83 Зр | 40 | 43 | 82.92865(10) | 41,6(24) с | β + (>99,9%) | 83 года | (1/2−)# | ||||||||||||
β + , р (<.1%) | 82 Ср | ||||||||||||||||||
84 Зр | 40 | 44 | 83.92325(21)# | 25,9(7) мин | β + | 84 года | 0+ | ||||||||||||
85 Зр | 40 | 45 | 84.92147(11) | 7.86(4) мин | β + | 85 лет | 7/2+ | ||||||||||||
85м Зр | 292,2(3) кэВ | 10.9(3) с | ИТ (92%) | 85 Зр | (1/2−) | ||||||||||||||
β + (8%) | 85 лет | ||||||||||||||||||
86 Зр | 40 | 46 | 85.91647(3) | 16,5(1) ч | β + | 86 лет | 0+ | ||||||||||||
87 Зр | 40 | 47 | 86.914816(9) | 1,68(1) ч | β + | 87 лет | (9/2)+ | ||||||||||||
87м Зр | 335,84(19) кэВ | 14.0(2) с | ЭТО | 87 Зр | (1/2)− | ||||||||||||||
88 Зр [н 8] | 40 | 48 | 87.910227(11) | 83.4(3) д | ЕС | 88 лет | 0+ | ||||||||||||
89 Зр | 40 | 49 | 88.908890(4) | 78.41(12) ч | β + | 89 лет | 9/2+ | ||||||||||||
89м Зр | 587,82(10) кэВ | 4.161(17) мин. | ИТ (93,77%) | 89 Зр | 1/2− | ||||||||||||||
β + (6,23%) | 89 лет | ||||||||||||||||||
90 Зр [н 9] | 40 | 50 | 89.9047044(25) | Стабильный | 0+ | 0,5145(40) | |||||||||||||
90м1 Зр | 2319.000(10) кэВ | 809.2(20) мс | ЭТО | 90 Зр | 5- | ||||||||||||||
90м2 Зр | 3589,419(16) кэВ | 131(4) нс | 8+ | ||||||||||||||||
91 Зр [н 9] | 40 | 51 | 90.9056458(25) | Стабильный | 5/2+ | 0.1122(5) | |||||||||||||
91м Зр | 3167,3(4) кэВ | 4,35(14) мкс | (21/2+) | ||||||||||||||||
92 Зр [н 9] | 40 | 52 | 91.9050408(25) | Стабильный | 0+ | 0,1715(8) | |||||||||||||
93 Зр [н 10] | 40 | 53 | 92.9064760(25) | 1,53(10)×10 6 лет | β − (73%) | 93м Нб | 5/2+ | ||||||||||||
β − (27%) | 93 Нб | ||||||||||||||||||
94 Зр [н 9] | 40 | 54 | 93.9063152(26) | Наблюдаемо стабильный [n 11] | 0+ | 0,1738(28) | |||||||||||||
95 Зр [н 9] | 40 | 55 | 94.9080426(26) | 64.032(6) д | β − | 95 Нб | 5/2+ | ||||||||||||
96 Зр [н 12] [н 9] [н 13] | 40 | 56 | 95.9082734(30) | 2,0(4)×10 19 лет | β − β − [н 14] | 96 Мо | 0+ | 0,0280(9) | |||||||||||
97 Зр | 40 | 57 | 96.9109531(30) | 16.744(11) ч | β − | 97м Нб | 1/2+ | ||||||||||||
98 Зр | 40 | 58 | 97.912735(21) | 30,7(4) с | β − | 98 Нб | 0+ | ||||||||||||
99 Зр | 40 | 59 | 98.916512(22) | 2.1(1) с | β − | 99м Нб | 1/2+ | ||||||||||||
100 Зр | 40 | 60 | 99.91776(4) | 7.1(4) с | β − | 100 Нб | 0+ | ||||||||||||
101 Зр | 40 | 61 | 100.92114(3) | 2.3(1) с | β − | 101 Нб | 3/2+ | ||||||||||||
102 Зр | 40 | 62 | 101.92298(5) | 2.9(2) с | β − | 102 Нб | 0+ | ||||||||||||
103 Зр | 40 | 63 | 102.92660(12) | 1.3(1) с | β − | 103 Нб | (5/2−) | ||||||||||||
104 Зр | 40 | 64 | 103.92878(43)# | 1.2(3) с | β − | 104 Нб | 0+ | ||||||||||||
105 Зр | 40 | 65 | 104.93305(43)# | 0,6(1) с | β − (>99,9%) | 105 Нб | |||||||||||||
β − , н (<.1%) | 104 Нб | ||||||||||||||||||
106 Зр | 40 | 66 | 105.93591(54)# | 200# мс [>300 нс] | β − | 106 Нб | 0+ | ||||||||||||
107 Зр | 40 | 67 | 106.94075(32)# | 150# мс [>300 нс] | β − | 107 Нб | |||||||||||||
108 Зр | 40 | 68 | 107.94396(64)# | 80# мс [>300 нс] | β − | 108 Нб | 0+ | ||||||||||||
109 Зр | 40 | 69 | 108.94924(54)# | 60# мс [>300 нс] | |||||||||||||||
110 Зр | 40 | 70 | 109.95287(86)# | 30# мс [>300 нс] | 0+ | ||||||||||||||
111 Зр [7] | 40 | 71 | |||||||||||||||||
112 Зр [7] | 40 | 72 | 0+ | ||||||||||||||||
113 Зр [8] | 40 | 73 | |||||||||||||||||
114 Зр [9] | 40 | 74 | 0+ | ||||||||||||||||
Заголовок и нижний колонтитул этой таблицы: |
88 Zr — радиоизотоп циркония с периодом полураспада 83,4 дня. В январе 2019 года было обнаружено, что этот изотоп имеет сечение захвата нейтронов приблизительно 861 000 барн; это на несколько порядков больше, чем прогнозировалось, и больше, чем у любого другого нуклида, за исключением ксенона -135 . [10]
89 Zr — радиоизотоп циркония с периодом полураспада 78,41 часа. Он производится путем протонного облучения природного иттрия-89. Его наиболее заметный гамма-фотон имеет энергию 909 кэВ.
Цирконий-89 используется в специализированных диагностических приложениях с использованием позитронно-эмиссионной томографии [11] , например, с использованием антител, меченых цирконием-89 (иммуно-ПЭТ). [12] Таблицу распада см. в Maria Vosjan. "Цирконий-89 (89Zr)". Cyclotron.nl.
Термальный | Быстрый | 14 МэВ | |
---|---|---|---|
232 Тысяча | не делящийся | 6,70 ± 0,40 | 5,58 ± 0,16 |
233 У | 6,979 ± 0,098 | 6,94 ± 0,07 | 5,38 ± 0,32 |
235 У | 6,346 ± 0,044 | 6,25 ± 0,04 | 5,19 ± 0,31 |
238 У | не делящийся | 4,913 ± 0,098 | 4,53 ± 0,13 |
239 Pu | 3,80 ± 0,03 | 3,82 ± 0,03 | 3,0 ± 0,3 |
241 Pu | 2,98 ± 0,04 | 2,98 ± 0,33 | ? |
Нуклид | т 1 ⁄ 2 | Урожай | В [а 1] | βγ |
---|---|---|---|---|
( Ма ) | (%) [а 2] | ( кэВ ) | ||
99 Тс | 0,211 | 6.1385 | 294 | β |
126 Сн | 0.230 | 0,1084 | 4050 [а 3] | β γ |
79 Сэ | 0,327 | 0,0447 | 151 | β |
135 Сс | 1.33 | 6.9110 [а 4] | 269 | β |
93 Зр | 1.53 | 5.4575 | 91 | βγ |
107 Пд | 6.5 | 1.2499 | 33 | β |
129 Я | 16.14 | 0,8410 | 194 | βγ |
|
93 Zr — радиоизотоп цирконияс периодом полураспада 1,53 миллиона лет, распадающийся посредством испускания низкоэнергетической бета-частицы . 73% распадов заселяют возбужденное состояние ниобия - 93 , который распадается с периодом полураспада 14 лет и низкоэнергетическим гамма-излучением до стабильного основного состояния 93 Nb , в то время как оставшиеся 27% распадов напрямую заселяют основное состояние. [14] Это один из всего лишь 7 долгоживущих продуктов деления . Низкая удельная активность и низкая энергия его излучений ограничивают радиоактивную опасность этого изотопа.
Ядерное деление производит его с выходом деления 6,3% (деление тепловыми нейтронами 235 U), наравне с другими наиболее распространенными продуктами деления. Ядерные реакторы обычно содержат большое количество циркония в качестве оболочки топливных стержней (см. циркалой ), а нейтронное облучение 92 Zr также производит некоторое количество 93 Zr, хотя это ограничено низким сечением захвата нейтронов 92 Zr, равным 0,22 барн . Действительно, одной из основных причин использования циркония в оболочке топливных стержней является его низкое сечение.
93 Zr также имеет низкое сечение захвата нейтронов 0,7 барн. [15] [16] Большая часть делящегося циркония состоит из других изотопов; другой изотоп со значительным сечением поглощения нейтронов - 91 Zr с сечением 1,24 барн. 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. В качестве альтернативы, если влияние на нейтронную экономику93
Более высокое поперечное сечение Zr считается приемлемым, облученная оболочка и продукт деления цирконий (которые смешиваются в большинстве современных методов ядерной переработки ) могут быть использованы для формирования новой оболочки из цирколоя. После того, как оболочка окажется внутри реактора, относительно низкий уровень радиоактивности может быть допустим, но транспортировка и производство могут потребовать особых мер предосторожности.