Открыть главное меню

Изотопы циркония

Изотопы циркония — 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 огромным периодом полураспада, много больше возраста Вселенной:

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-88Править

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

Цирконий-93Править

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

Таблица изотопов цирконияПравить

Символ
нуклида
Z(p) N(n) Масса изотопа[2]
(а. е. м.)
Период
полураспада
[3]
(T1/2)
Спин и чётность
ядра[3]
Энергия возбуждения
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+
111Zr 40 71 > 392 нс
112Zr 40 72 > 394 нс

ПримечанияПравить

  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.
  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. — Bibcode2003NuPhA.729..337A.
  3. 1 2 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. — Bibcode2003NuPhA.729....3A.
  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 (2010).