Изотопы циркония

Изото́пы цирко́ния — разновидности химического элемента циркония с разным количеством нейтронов в ядре. Известны изотопы циркония с массовыми числами от 78 до 110 (количество протонов 40, нейтронов от 38 до 70) и 6 ядерных изомеров.

Природный цирконий представляет собой смесь пяти изотопов. Четырех стабильных:

⁹⁰Zr (изотопная распространённость 51,46 %)
⁹¹Zr (изотопная распространённость 11,23 %)
⁹²Zr (изотопная распространённость 17,11 %)
⁹⁴Zr (изотопная распространённость 17,4 %)

И одного нестабильного, но с очень большим периодом полураспада, много порядков больше возраста Вселенной (~1,3⋅10¹⁴ лет):

⁹⁶Zr (изотопная распространённость 2,8 %, период полураспада 2,4⋅10¹⁹ лет, схема двойной бета-распад).

Среди искусственных изотопов самый долгоживущий ⁹³Zr (период полураспада 1,5 млн лет), ⁸⁸Zr (период полураспада 83 суток), ⁹⁵Zr (период полураспада 64 суток), ⁸⁹Zr (период полураспада 78 часов). Изотопы легче ⁹²Zr преимущественно распадаются по схеме захвата электрона, тяжелее претерпевают бета-распад.

Цирконий-88

Изотоп примечателен очень большим сечением захвата тепловых нейтронов, ~860 тыс. барн[1]. Является вторым после ксенона-135 по этой величине. В отличие от изотопа ксенона-135 в продуктах деления урана и плутония почти не встречается и потому не имеет такой же значимости в управлении ядерными реакторами.

Цирконий-93

Изотоп присутствует в продуктах деления урана и плутония с выходом более 6 %. Его период полураспада достигает 1,5 млн лет, что делает его одним из значимых долгоживущих продуктов распада в отработавшем ядерном топливе, усложняющем его утилизацию.

Таблица изотопов циркония


Символ нуклида	Z(p)	N(n)	Масса изотопа[2] (а. е. м.)	Период полураспада[3] (T_1/2)	Спин и чётность ядра[3]
Символ нуклида	Энергия возбуждения			Период полураспада[3] (T_1/2)	Спин и чётность ядра[3]
⁷⁸Zr	40	38	77,95523	50 мс	0+
⁷⁹Zr	40	39	78,94916	56 мс	5/2+
⁸⁰Zr	40	40	79,9404	4,6 с	0+
⁸¹Zr	40	41	80,93721	5,5 с	3/2-
⁸²Zr	40	42	81,93109	32 с	0+
⁸³Zr	40	43	82,92865	41,6 с	1/2-
⁸⁴Zr	40	44	83,92325	25,9 мин	0+
⁸⁵Zr	40	45	84,92147	7,86 мин	7/2+
^85mZr	292,2 кэВ			10,9 с	1/2-
⁸⁶Zr	40	46	85,91647	16,5 ч	0+
⁸⁷Zr	40	47	86,914816	1,68 ч	9/2+
^87mZr	335,84 кэВ			14,0 с	1/2-
⁸⁸Zr	40	48	87,910227	83,4 сут	0+
⁸⁹Zr	40	49	88,908890	78,41 ч	9/2+
^89mZr	587,82 кэВ			4,161 мин	1/2-
⁹⁰Zr	40	50	89,9047044	стабилен	0+
^90m1Zr	2,319000 МэВ			809,2 мс	5-
^90m2Zr	3,589419 МэВ			131 нс	8+
⁹¹Zr	40	51	90,9056458	стабилен	5/2+
^91mZr	3,1673 МэВ			4,35 мкс	21/2+
⁹²Zr	40	52	91,9050408	стабилен	0+
⁹³Zr	40	53	92,9064760	1,53 млн. лет	5/2+
⁹⁴Zr	40	54	93,9063152	стабилен	0+
⁹⁵Zr	40	55	94,9080426	64,032 сут	5/2+
⁹⁶Zr	40	56	95,9082734	2,35⋅10¹⁹ лет[4]	0
⁹⁷Zr	40	57	96,9109531	16,744 ч	1/2+
⁹⁸Zr	40	58	97,912735	30,7 с	0+
⁹⁹Zr	40	59	98,916512	2,1 с	1/2+
¹⁰⁰Zr	40	60	99,91776	7,1 с	0+
¹⁰¹Zr	40	61	100,92114	2,3 с	3/2+
¹⁰²Zr	40	62	101,92298	2,9 с	0+
¹⁰³Zr	40	63	102,92660	1,3 с	5/2-
¹⁰⁴Zr	40	64	103,92878	1,2 с	0+
¹⁰⁵Zr	40	65	104,93305	600 мс
¹⁰⁶Zr	40	66	105,93591	200 мс	0+
¹⁰⁷Zr	40	67	106,94075	150 мс
¹⁰⁸Zr	40	68	107,94396	80 мс	0+
¹⁰⁹Zr	40	69	108,94924	60 мс
¹¹⁰Zr	40	70	109,95287	30 мс	0+

Примечания

Shusterman, J. A.; Scielzo, N. D.; Thomas, K. J.; Norman, E. B.; Lapi, S. E.; Loveless, C. S.; Peters, N. J.; Robertson, J. D.; Shaughnessy, D. A.; Tonchev, A. P. The surprisingly large neutron capture cross-section of ⁸⁸Zr (англ.) // Nature : journal. — 2019. — Vol. 565, no. 7739. — P. 328—330. — doi:10.1038/s41586-018-0838-z. — PMID 30617314.
Данные приведены по Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — .
Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — .
Matthew B. Kauer. Search for the double beta decay of Zr-96 with NEMO-3 and calorimeter development for the SuperNEMO experiment (англ.) 97. Department of Physics and Astronomy, University College London.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[Zr88-1] Shusterman, J. A.; Scielzo, N. D.; Thomas, K. J.; Norman, E. B.; Lapi, S. E.; Loveless, C. S.; Peters, N. J.; Robertson, J. D.; Shaughnessy, D. A.; Tonchev, A. P. The surprisingly large neutron capture cross-section of ⁸⁸Zr (англ.) // Nature : journal. — 2019. — Vol. 565, no. 7739. — P. 328—330. — doi:10.1038/s41586-018-0838-z. — PMID 30617314.

[AME2003-2] Данные приведены по Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — .

[Nubase2003-3] Данные приведены по Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — .

[4] Matthew B. Kauer. Search for the double beta decay of Zr-96 with NEMO-3 and calorimeter development for the SuperNEMO experiment (англ.) 97. Department of Physics and Astronomy, University College London.