제논 동위 원소

Isotopes of xenon
제논의 주 동위 원소 (54Xe)
이소슈토페 썩다
멋쩍은 춤추다 반평생 (t1/2) 모드 프로이덕트
124세 0.095% 1.8×1022 y[1] εε 124Te
125세 동음이의 16.9시간 ε 125I
126세 0.089% 안정적
127세 동음이의 36.345 d ε 127I
128세 1.910% 안정적
129세 26.401% 안정적
130세 4.071% 안정적
131세 21.232% 안정적
132세 26.909% 안정적
133세 동음이의 5.247 d β− 133Cs
134세 10.436% 안정적
135세 동음이의 9.14시간 β− 135Cs
136세 8.857% 2.164×1021[2] y β−β− 136BA
표준 원자량 Ar, standard(Xe)131.293(6)[3][4]

자연적으로 발생하는 제논(54Xe)은 7개의 안정적인 동위원소와 2개의 매우 장수하는 동위원소로 구성된다. 이중 전자 포획은 Xe(반감기 1.8 ± 0.5(통계분석) ± 0.1(시) ×10년22)[1]에서 관찰되었으며, 이중 베타 붕괴는 모든 핵종에서 가장 긴 측정 반감기 중 하나인 Xe(반감기 2.165 ± 0.016(통계) ± 0.059(시) ×10년21)[2]에서 관찰되었다. 동위원소인 Xe와 Xe도 이중 베타 붕괴를 겪을 것으로 예측되지만 [5]이들 동위원소에서는 이런 현상이 관측된 적이 없어 안정적인 것으로 평가된다.[6][7] 이러한 안정된 형태를 넘어 인공 불안정한 동위원소 32개와 다양한 이소머가 연구되었는데, 이 중 가장 수명이 긴 것은 반감기가 36.345일인 Xe이다. 다른 동위원소는 모두 반감기가 12일 미만이며 대부분 20시간 미만이다. 최단수 동위원소인 Xe는 [8]반감기가 58μs로, 양성자와 중성자가 동일한 것으로 알려진 핵종 중 가장 무겁다. 알려진 이소머 중에서 가장 장수하는 것은 반감기가 11.934일인 Xe이다. 129Xe는 I의 베타 붕괴(반감기:1600만년)에 의해 생성되며, Xe, Xe, Xe, Xe는 U와 Pu 모두의 핵분열 생성물 중 일부여서 핵폭발의 지표로 사용된다.

인공 동위원소 Xe는 핵분열 원자로의 운용에 있어서 상당한 의의가 있다. 135Xe는 열 중성자 2.65×106 barns에 대한 거대한 단면을 가지고 있어 일정 시간 작동 후 체인 반응을 늦추거나 정지시킬 수 있는 중성자 흡수기 또는 "독"의 역할을 한다. 이것은 미국 맨해튼 프로젝트에 의해 플루토늄 생산을 위해 건설된 가장 초기 원자로에서 발견되었다. 이러한 효과 때문에 설계자는 연쇄 반응을 시작하는 데 필요한 초기 값 이상으로 원자로의 반응도(핵연료의 다른 원자를 핵분열하는 핵분열당 중성자 수)를 증가시키는 조항을 만들어야 한다.

이 핵분열 가스가 균열된 연료봉에서 방출되거나 냉각수에 있는 우라늄의 핵분열로 인해 상대적으로 고농도의 방사성 제논 동위원소가 원자로에서 방출되는 것도 발견된다.[citation needed] 이러한 동위원소의 농도는 자연적으로 발생하는 방사성 고귀한 가스 Rn에 비해 여전히 낮다.

제논은 두 개의 상위 동위원소를 위한 추적기이기 때문에 운석의 Xe 동위원소 비율은 태양계 형성을 연구하는 데 강력한 도구다. I-Xe 데이트 방식은 핵합성과 태양 성운에서 고체 물체의 응축 사이에 경과한 시간을 준다(Xenon은 기체, 응축 후 형성된 그 부분만 물체 내부에 존재할 것이다). 제논 동위원소도 지상 분화를 이해하는 강력한 도구다. 뉴멕시코의 이산화탄소 우물 가스에서 발견된 초과 Xe는 지구의 형성 직후 맨틀에서 유래한 가스의 붕괴에서 나온 것으로 여겨졌다.[9]

동위 원소 목록

뉴클리드
[n 1] 		Z N 동위원소 질량 (Da)
[n 2][n 3] 		하프라이프
[n 4] 		썩다
모드
[n 5] 		딸
동위 원소
[n 6] 		스핀 앤 앤
동등성
[n 7][n 8] 		자연적 풍요 (분수)
흥분 에너지 정상비율 변동 범위
108세[8] 54 54 58(+106-23)μs α 104Te 0+
109세 54 55 13(2) ms α 105Te
110세 54 56 109.94428(14) 310(수평) ms
[105(+35−25) ms] 		β+ 110I 0+
α 106Te
111세 54 57 110.94160(33)# 740(200)ms β+ (90%) 111I 5/2+#
α (10%) 107Te
112세 54 58 111.93562(11) 2.7(8)초 β+ (99.1%) 112I 0+
α (.9%) 108Te
113세 54 59 112.93334(9) 2.74(8)초 β+ (92.98%) 113I (5/2+)#
β+, p(7%) 112Te
α (.011%) 109Te
β+, α (.007%) 109SB
114세 54 60 113.927980(12) 10.0(4)초 β+ 114I 0+
115세 54 61 114.926294(13) 18(4)초 β+ (99.65%) 115I (5/2+)
β+, p (.34%) 114Te
β+, α (3×10−4%) 111SB
116세 54 62 115.921581(14) 59(2)초 β+ 116I 0+
117세 54 63 116.920359(11) 61(2)초 β+ (99.99%) 117I 5/2(+)
β+, p(.0029%) 116Te
118세 54 64 117.916179(11) 3.8(9)분 β+ 118I 0+
119세 54 65 118.915411(11) 5.8(3)분 β+ 119I 5/2(+)
120세 54 66 119.911784(13) 40(1)분 β+ 120I 0+
121세 54 67 120.911462(12) 40.1(20)분 β+ 121I (5/2+)
122세 54 68 121.908368(12) 20.1(1) h β+ 122I 0+
123세 54 69 122.908482(10) 2.08(2)h EC 123I 1/2+
123m세 185.18(22) keV 5.49(26)μs 7/2(−)
124세[n 9] 54 70 123.905893(2) 1.8(0.5(통계), 0.1(sys)×1022 y[1] 더블 EC 124Te 0+ 9.52(3)×10−4
125세 54 71 124.9063955(20) 16.9(2)시간 β+ 125I 1/2(+)
125m1세 252.60(14) keV 56.9(9)초 IT 125세 9/2(−)
125m2세 295.86(15) keV 0.14(3)μs 7/2(+)
126세 54 72 125.904274(7) 관측 안정적[n 10] 0+ 8.90(2)×10−4
127세 54 73 126.905184(4) 36.345(3) d EC 127I 1/2+
127m세 297.10(8) keV 69.2(9)초 IT 127세 9/2−
128세 54 74 127.9035313(15) 안정적[n 11] 0+ 0.019102(8)
129세[n 12] 54 75 128.9047794(8) 안정적[n 11] 1/2+ 0.264006(82)
129m세 236.14(3) keV 8.88(2) d IT 129세 11/2−
130세 54 76 129.9035080(8) 안정적[n 11] 0+ 0.040710(13)
131세[n 13] 54 77 130.9050824(10) 안정적[n 11] 3/2+ 0.212324(30)
131m세 163.930(8) keV 11.934(21) d IT 131세 11/2−
132세[n 13] 54 78 131.9041535(10) 안정적[n 11] 0+ 0.269086(33)
132m세 2752.27(17) keV 8.39(11) ms IT 132세 (10+)
133세[n 13][n 14] 54 79 132.9059107(26) 5.2475(5) d β− 133Cs 3/2+
133m세 233.221(18) keV 2.19(1) d IT 133세 11/2−
134세[n 13] 54 80 133.9053945(9) 관측 안정적[n 15] 0+ 0.104357(21)
134m1세 1965.5(5) keV 290(17) ms IT 134세 7−
134m2세 3025.2(15) keV 5(1) μs (10+)
135세[n 16] 54 81 134.907227(5) 9.14(2)시간 β− 135Cs 3/2+
135m세 526.551(13) keV 15.29(5)분 IT(99.99%) 135세 11/2−
β− (.004%) 135Cs
136세[n 9] 54 82 135.907219(8) 2.190(통계분석), 0.059(sys)×10y21[2] β−β− 136BA 0+ 0.088573(44)
136m세 1891.703(14) keV 2.95(9) μs 6+
137세 54 83 136.911562(8) 3.818(13)분 β− 137Cs 7/2−
138세 54 84 137.91395(5) 14.08(8)분 β− 138Cs 0+
139세 54 85 138.918793(22) 39.68(14)초 β− 139Cs 3/2−
140세 54 86 139.92164(7) 13.60(10)초 β− 140Cs 0+
141세 54 87 140.92665(10) 1.73(1)초 β− (99.45%) 141Cs 5/2(−#)
β−, n (.043%) 140Cs
142세 54 88 141.92971(11) 1.22(2)초 β− (99.59%) 142Cs 0+
β−, n .41%) 141Cs
143세 54 89 142.93511(21)# 0.511(6)초 β− 143Cs 5/2−
144세 54 90 143.93851(32)# 0.388(7)초 β− 144Cs 0+
β−, n 143Cs
145세 54 91 144.94407(32)# 188(4) ms β− 145Cs (3/2−)#
146세 54 92 145.94775(43)# 146(6)ms β− 146Cs 0+
147세 54 93 146.95356(43)# 130(80) ms
[0.10(+10−5) s] 		β− 147Cs 3/2−#
β−, n 146Cs
표 머리글 및 바닥글:
  1. ^ mXe – 흥분된 핵 이성질체.
  2. ^ ( ) – 불확실성(1σ)은 해당 마지막 자리 뒤에 괄호 안에 간결한 형태로 주어진다.
  3. ^ # – 원자 질량 표시 #: 순수하게 실험적인 데이터에서 도출된 값과 불확실성, 적어도 부분적으로는 질량 표면(TMS)의 경향에서 도출된 값과 불확실성.
  4. ^ 대담한 반감기 – 우주의 나이보다 거의 안정적이고 반감기가 길다.
  5. ^ 붕괴 모드:
    EC: 전자 포획
    IT: 등축 전이
    n: 중성자 방출
  6. ^ 딸로서의 굵은 기호 – 딸 제품은 안정적이다.
  7. ^ ( ) 스핀 값 – 취약한 할당 인수가 있는 스핀을 나타낸다.
  8. ^ # – #로 표시된 값은 순수하게 실험 데이터에서 도출된 것이 아니라 최소한 부분적으로 인접 핵종(TNN)의 경향에서 도출된 것이다.
  9. ^ a b 원시적 방사성핵종
  10. ^ Te까지 ββ++ 부패 의심
  11. ^ a b c d e 이론적으로 자발적 핵분열 가능
  12. ^ 지하수를 복사하는 방법과 태양계 역사에서 특정 사건을 유추하는 데 사용된다.
  13. ^ a b c d 핵분열 생성물
  14. ^ 의학적 용도가 있음
  15. ^ 11×10년에15 걸쳐 반감기를 가진 Ba에게 β−− /β 부패를 겪었을 것으로 의심됨
  16. ^ I의 붕괴 산물로 원자력 발전소에서 생산되는 가장 강력한 알려진 중성자 흡수기는 그 자체로 핵분열 산물인 Te의 붕괴 산물이다. 일반적으로 중성자 플럭스가 높은 환경에서 중성자를 흡수하여 Xe가 된다. 자세한 내용은 요오드 핏을 참조하십시오.
  • 동위원소 구성은 공기 중의 그것을 가리킨다.

제논-124호

제논-124는 우주의 나이(13.799±0.021)×10세보다229 12배 이상 긴 매우 긴 반감기를 가진 텔루륨-124까지 이중 전자 포획을 거치는 제논의 동위원소다. 이러한 해독제는 2019년 제논1T 검출기에서 관측된 것으로, 직접 관측된 공정 중 가장 희귀한 공정이다.[10] (다른 핵의 느린 해독은 측정했지만 직접 관측하기보다는 수십억 년에 걸쳐 축적된 붕괴 제품을 검출함으로써)[11]

제논-133호

제논 동위 원소, 세
일반
기호133세
이름제논 동위 원소, 제133호
양성자54
중성자79
핵종 데이터
자연적 풍요동음이의
하프라이프5.243 d(1)
부패 제품133Cs
동위원소 질량132.9059107 u
스핀3/2+
붕괴 모드
붕괴 모드붕괴 에너지(MeV)
베타−0.427
제논 동위 원소
핵종 전체표

제논-133호(제네이솔, ATC 코드 V09EX03(WHO))는 제논의 동위원소다. 폐 기능을 평가하고 폐를 영상화하기 위해 흡입하는 방사성핵종이다.[12] 특히 뇌에서 혈류를 영상화하는 데도 쓰인다.[13] 133Xe는 또한 중요한 핵분열 생성물이다.[citation needed] 일부 원전에 의해 소량으로 대기 중으로 방출된다.[14]

제논-135

주요기사: 제논-135호

제논-135호는 제논의 방사성 동위원소로 우라늄의 핵분열 생성물로 생산된다. 약 9.2시간의 반감기를 가지고 있으며 가장 강력한 것으로 알려진 중성자 흡수 핵 독물질이다(중성자 흡수 단면 200만개의 축사[15]). 핵분열로 인한 제논-135의 전체 수율은 6.3%이지만, 이 중 대부분은 핵분열로 생성된 텔루륨-135와 요오드-135의 방사능 붕괴에서 기인한다. Xe-135는 원자로 운전(세논 피트)에 상당한 영향을 미친다. 일부 원전에 의해 소량으로 대기 중으로 방출된다.[14]

제논-136호

제논-136호는 바륨-136까지21 이중 베타 붕괴를 겪는 제논의 동위원소로, 우주의 나이(13.799±0.021)×10년보다9 10배 이상 긴 매우 긴 반감기를 가지고 있다. 중성미자 이중 베타 붕괴를 찾기 위해 농축 제논 천문대 실험에 사용되고 있다.

참조

  1. ^ a b c "Observation of two-neutrino double electron capture in 124Xe with XENON1T". Nature. 568 (7753): 532–535. 2019. doi:10.1038/s41586-019-1124-4.
  2. ^ a b c Albert, J. B.; Auger, M.; Auty, D. J.; Barbeau, P. S.; Beauchamp, E.; Beck, D.; Belov, V.; Benitez-Medina, C.; Bonatt, J.; Breidenbach, M.; Brunner, T.; Burenkov, A.; Cao, G. F.; Chambers, C.; Chaves, J.; Cleveland, B.; Cook, S.; Craycraft, A.; Daniels, T.; Danilov, M.; Daugherty, S. J.; Davis, C. G.; Davis, J.; Devoe, R.; Delaquis, S.; Dobi, A.; Dolgolenko, A.; Dolinski, M. J.; Dunford, M.; et al. (2014). "Improved measurement of the 2νββ half-life of 136Xe with the EXO-200 detector". Physical Review C. 89. arXiv:1306.6106. Bibcode:2014PhRvC..89a5502A. doi:10.1103/PhysRevC.89.015502.
  3. ^ "Standard Atomic Weights: Xenon". CIAAW. 1999.
  4. ^ Meija, Juris; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
  5. ^ Wang, M.; Audi, G.; Kondev, F. G.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Xu, X. (2017). "The AME2016 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references" (PDF). Chinese Physics C. 41 (3): 030003-1–030003-442. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030003.
  6. ^ 2007년 9월 17일 온라인으로 접속된 롤랜드 뤼셔 제논의 ββ-decay 상태. 2007년 9월 27일 웨이백 머신에 보관
  7. ^ Barros, N.; Thurn, J.; Zuber, K. (2014). "Double beta decay searches of 134Xe, 126Xe, and 124Xe with large scale Xe detectors". Journal of Physics G. 41 (11): 115105–1–115105–12. arXiv:1409.8308. doi:10.1088/0954-3899/41/11/115105. S2CID 116264328.
  8. ^ a b Auranen, K.; et al. (2018). "Superallowed α decay to doubly magic 100Sn" (PDF). Physical Review Letters. 121 (18): 182501. doi:10.1103/PhysRevLett.121.182501. PMID 30444390.
  9. ^ Boulos, M. S.; Manuel, O. K. (1971). "The xenon record of extinct radioactivities in the Earth". Science. 174 (4016): 1334–1336. Bibcode:1971Sci...174.1334B. doi:10.1126/science.174.4016.1334. PMID 17801897. S2CID 28159702.
  10. ^ David Nield (26 Apr 2019). "A Dark Matter Detector Just Recorded One of The Rarest Events Known to Science".
  11. ^ Hennecke, Edward W., O. K. Manuel, and Dwarka D. Sabu. (1975). "Double beta decay of Te 128". Physical Review C. 11 (4): 1378–1384. doi:10.1103/PhysRevC.11.1378.{{cite journal}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  12. ^ Jones, R. L.; Sproule, B. J.; Overton, T. R. (1978). "Measurement of regional ventilation and lung perfusion with Xe-133". Journal of Nuclear Medicine. 19 (10): 1187–1188. PMID 722337.
  13. ^ Hoshi, H.; Jinnouchi, S.; Watanabe, K.; Onishi, T.; Uwada, O.; Nakano, S.; Kinoshita, K. (1987). "Cerebral blood flow imaging in patients with brain tumor and arterio-venous malformation using Tc-99m hexamethylpropylene-amine oxime--a comparison with Xe-133 and IMP". Kaku Igaku. 24 (11): 1617–1623. PMID 3502279.
  14. ^ a b Effluent Releases from Nuclear Power Plants and Fuel-Cycle Facilities. National Academies Press (US). 2012-03-29.
  15. ^ 뉴클리드 13판 차트