Калифорний ( 98 Cf) - искусственный элемент , поэтому невозможно указать стандартный атомный вес . Как и все искусственные элементы, в нем нет стабильных изотопов . Первым изотопом, который был синтезирован, был 245 Cf в 1950 году. Известно 20 радиоизотопов в диапазоне от 237 Cf до 256 Cf и один ядерный изомер , 249m Cf. Самый долгоживущий изотоп - 251 Cf с периодом полураспада 898 лет.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Список изотопов
Нуклид [n 1] | Z | N | Изотопная масса( Да ) [n 2] [n 3] | Период полураспада | Режим распада [n 4] | Дочерний изотоп | Спин и паритет [n 5] [n 6] |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Энергия возбуждения | |||||||
237 Кф | 98 | 139 | 237.06207 (54) # | 2,1 (3) с | SF | (разные) | 5/2 + # |
β + | 237 Bk | ||||||
α | 233 см | ||||||
238 Кф | 98 | 140 | 238.06141 (43) # | 21,1 (13) мс | SF [n 7] | (разные) | 0+ |
β + (редко) | 238 Bk | ||||||
α (редко) | 234 см | ||||||
239 КФ | 98 | 141 | 239.06242 (23) # | 60 (30) с [39 (+ 37−12) с] | α | 235 см | 5/2 + # |
β + (редко) | 239 Bk | ||||||
240 КФ | 98 | 142 | 240.06230 (22) # | 1,06 (15) мин | α (98%) | 236 см | 0+ |
SF (2%) | (разные) | ||||||
β + (редко) | 240 Бк | ||||||
241 КФ | 98 | 143 | 241.06373 (27) # | 3,78 (70) мин | β + (75%) | 241 Bk | 7 / 2- # |
α (25%) | 237 см | ||||||
242 Кф | 98 | 144 | 242.06370 (4) | 3,49 (15) мин | α (80%) | 238 см | 0+ |
β + (20%) | 242 Bk | ||||||
SF (0,014%) | (разные) | ||||||
243 Кф | 98 | 145 | 243.06543 (15) # | 10,7 (5) мин | β + (86%) | 243 Bk | (1/2 +) |
α (14%) | 239 см | ||||||
244 КФ | 98 | 146 | 244.066001 (3) | 19,4 (6) мин | α (99%) | 240 см | 0+ |
ЭК (1%) | 244 Bk | ||||||
245 КФ | 98 | 147 | 245.068049 (3) | 45,0 (15) мин | β + (64%) | 245 Bk | (5/2 +) |
α (36%) | 241 см | ||||||
246 Кф | 98 | 148 | 246.0688053 (22) | 35,7 (5) ч | α | 242 см | 0+ |
ЭК (5 × 10 -4 %) | 246 Bk | ||||||
SF (2 × 10-4 %) | (разные) | ||||||
247 Кф | 98 | 149 | 247.071001 (9) | 3.11 (3) ч | ЭК (99,96%) | 247 Bk | (7/2 +) # |
α (0,04%) | 243 см | ||||||
248 Кф | 98 | 150 | 248.072185 (6) | 333,5 (28) сут | α (99,99%) | 244 см | 0+ |
SF (0,0029%) | (разные) | ||||||
249 Кф | 98 | 151 | 249.0748535 (24) | 351 (2) года | α | 245 см | 9 / 2- |
SF (5 × 10 -7 %) | (разные) | ||||||
249m Cf | 144.98 (5) кэВ | 45 (5) мкс | 5/2 + | ||||
250 КФ | 98 | 152 | 250.0764061 (22) | 13.08 (9) г | α (99,92%) | 246 см | 0+ |
SF (0,077%) | (разные) | ||||||
251 Cf [n 8] | 98 | 153 | 251.079587 (5) | 900 (40) лет | α | 247 см | 1/2 + |
252 Cf [n 9] | 98 | 154 | 252.081626 (5) | 2.645 (8) лет | α (96,9%) | 248 см | 0+ |
SF (3,09%) [n 10] | (разные) | ||||||
253 КФ | 98 | 155 | 253.085133 (7) | 17,81 (8) d | β - (99,69%) | 253 Es | (7/2 +) |
α (0,31%) | 249 см | ||||||
254 КФ | 98 | 156 | 254.087323 (13) | 60,5 (2) сут | SF (99,69%) | (разные) | 0+ |
α (0,31%) | 250 см | ||||||
β - β - (редко) | 254 Фм | ||||||
255 КФ | 98 | 157 | 255.09105 (22) # | 85 (18) мин | β - (99,99%) | 255 Es | (7/2 +) |
SF (0,001%) | (разные) | ||||||
α (10 −5 %) | 251 см | ||||||
256 КФ | 98 | 158 | 256.09344 (32) # | 12,3 (12) мин | SF (~ 100%) | (разные) | 0+ |
α (10 −6 %) | 252 см | ||||||
β - β - (редко) | 256 Фм |
- ^ m Cf - Возбужденный ядерный изомер .
- ^ () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
- ^ # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов по массовой поверхности (TMS).
- ^ Режимы распада:
EC: Электронный захват SF: Самопроизвольное деление - ^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
- ^ Самый легкий нуклид, который, как известно, подвергается спонтанному делению в качестве основной моды распада.
- ^ Высокое нейтронное сечение , имеет тенденцию поглощать нейтроны
- ^ Самый распространенный изотоп
- ^ Высокий нейтронный излучатель, в среднем 3,7 нейтрона на деление
Актиниды против продуктов деления
Актиниды и продукты деления по периоду полураспада | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Актиниды [1] по цепочке распада | Период полураспада ( а ) | Продукты деления из 235 U по выходу [2] | ||||||
4 п | 4 п +1 | 4 п +2 | 4 п +3 | |||||
4,5–7% | 0,04–1,25% | <0,001% | ||||||
228 Ра№ | 4–6 а | † | 155 Euþ | |||||
244 смƒ | 241 Puƒ | 250 КФ | 227 Ас№ | 10–29 а | 90 Sr | 85 кр | 113м кдþ | |
232 Uƒ | 238 Puƒ | 243 смƒ | 29–97 а | 137 Cs | 151 смþ | 121 м Sn | ||
248 кн [3] | 249 Cfƒ | 242m Amƒ | 141–351 а | Никакие продукты деления не | ||||
241 Amƒ | 251 Cfƒ [4] | 430–900 а | ||||||
226 Ra№ | 247 Bk | 1,3–1,6 тыс. Лет | ||||||
240 Pu | 229 Чт | 246 смƒ | 243 Amƒ | 4,7–7,4 тыс. Лет назад | ||||
245 смƒ | 250 см | 8,3–8,5 тыс. Лет | ||||||
239 Puƒ | 24,1 тыс. Лет назад | |||||||
230 Чт№ | 231 Па№ | 32–76 тыс. Лет назад | ||||||
236 Npƒ | 233 Uƒ | 234 У№ | 150–250 тыс. Лет назад | ‡ | 99 Tc₡ | 126 Sn | ||
248 см | 242 Pu | 327–375 тыс. Лет назад | 79 Se₡ | |||||
1,53 млн лет | 93 Zr | |||||||
237 Npƒ | 2,1–6,5 млн лет | 135 Cs₡ | 107 Pd | |||||
236 U | 247 смƒ | 15–24 млн лет | 129 I₡ | |||||
244 Pu | 80 млн лет | ... не более 15,7 млн лет [5] | ||||||
232 Чт№ | 238 У№ | 235 Uƒ№ | 0,7–14,1 млрд лет | |||||
Легенда для верхнего индекса символов |
Калифорний-252
Калифорний-252 (Cf-252, 252 Cf) подвергается спонтанному делению с коэффициентом разветвления 3,09% и используется в источниках нейтронов небольшого размера . Нейтроны деления имеют диапазон энергий от 0 до 13 МэВ со средним значением 2,3 МэВ и наиболее вероятным значением 1 МэВ. [6]
Этот изотоп производит большое количество нейтронов и может использоваться для ряда применений в таких отраслях, как ядерная энергия, медицина и нефтехимические исследования.
Ядерные реакторы
Источники нейтронов, произведенные из 252 Cf, наиболее широко используются при запуске ядерных реакторов . Когда реактор заполняется ядерным топливом , стабильные нейтронные выбросы из исходного материала инициируют цепную реакцию деления .
Военные и оборона
Портативная изотопная нейтронная спектроскопия (PINS), используемая вооруженными силами США , национальной гвардией , национальной безопасностью и таможенно-пограничной службой США , использует источники 252 Cf для обнаружения опасного содержимого, обнаруженного внутри артиллерийских снарядов , минометных снарядов , ракет , бомбы , фугасы и самодельные взрывные устройства (СВУ). [7] [8]
Нефть и нефтепродукты
В нефтяной промышленности , 252 источников Cf нейтронов используются , чтобы найти слои нефти и воды в скважине . В скважину опускают приборы, которые бомбардируют пласт нейтронами высокой энергии для определения пористости , проницаемости и присутствия углеводородов по длине ствола скважины . [9]
Медицина
Калифорний-252 также использовался при лечении серьезных форм рака . У пациентов, страдающих определенными типами рака головного мозга и шейки матки, 252 Cf может использоваться как более экономичный заменитель радия . [10]
Рекомендации
- ^ Плюс радий (элемент 88). Хотя на самом деле он является субактинидом, он непосредственно предшествует актинию (89) и следует за трехэлементным промежутком нестабильности после полония (84), где нет нуклидов с периодом полураспада не менее четырех лет (самый долгоживущий нуклид в промежутке - радон-222 с периодом полураспада менее четырех суток ). Самый долгоживущий изотоп радия, 1600 лет, поэтому заслуживает включения этого элемента в этот список.
- ^ В частности, отделения U-235 тепловыми нейтронами , например, в типичном ядерном реакторе .
- ^ Milsted, J .; Фридман, AM; Стивенс, CM (1965). «Альфа-период полураспада берклия-247; новый долгоживущий изомер берклия-248». Ядерная физика . 71 (2): 299. Bibcode : 1965NucPh..71..299M . DOI : 10.1016 / 0029-5582 (65) 90719-4 .
«Изотопные анализы выявили вид с массой 248 в постоянной численности в трех образцах, проанализированных в течение примерно 10 месяцев. Это было приписано изомеру Bk 248 с периодом полураспада более 9 [лет]. Рост Cf не наблюдался. 248 , и нижний предел для β - периода полураспада может быть установлен на уровне примерно 10 4 [лет]. Альфа-активность, связанная с новым изомером, не обнаружена; период полураспада альфа, вероятно, превышает 300 [лет] ]. " - ^ Это самый тяжелый нуклид с периодом полураспада не менее четырех лет до " Моря нестабильности ".
- ^ Исключая " классически стабильные " нуклиды с периодом полураспада, значительно превышающим 232 Th; например, в то время как 113m Cd имеет период полураспада всего четырнадцать лет, период полураспада 113 Cd составляет почти восемь квадриллионов лет.
- ^ Дичелло, Дж. Ф.; Брутто, Вт .; Кралевич, У. (1972). «Радиационное качество Калифорния-252». Физика в медицине и биологии . 17 (3): 345–355. Bibcode : 1972PMB .... 17..345D . DOI : 10.1088 / 0031-9155 / 17/3/301 . PMID 5070445 .
- ^ «Портативная изотопная нейтронная спектроскопия (PINS) для военных» . Frontier Technology Corp . Проверено 24 февраля 2016 .
- ^ Мартин, RC; Knauer, JB; Бало, Пенсильвания (2000-11-01). «Производство, распространение и применение источников нейтронов калифорний-252» . Прикладное излучение и изотопы . 53 (4–5): 785–792. DOI : 10.1016 / s0969-8043 (00) 00214-1 . ISSN 0969-8043 . PMID 11003521 .
- ^ «Источники калифорния-252 и сурьмы-бериллия» . Frontier Technology Corp . Проверено 24 февраля 2016 .
- ^ Маруяма, Й .; ван Нагель, младший; Yoneda, J .; Donaldson, E .; Hanson, M .; Martin, A .; Wilson, LC; Коффи, телеканал; Феола, Дж. (1984-10-01). «Пятилетнее лечение рака шейки матки с использованием нейтронной брахитерапии калифорний-252». Американский журнал клинической онкологии . 7 (5): 487–493. DOI : 10.1097 / 00000421-198410000-00018 . ISSN 0277-3732 . PMID 6391143 . S2CID 12553815 .
- Изотопные массы из:
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
- Изотопные составы и стандартные атомные массы из:
- де Лаэтер, Джон Роберт ; Бёльке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пайзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин-младший; Тейлор, Филип DP (2003). «Атомный вес элементов. Обзор 2000 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 75 (6): 683–800. DOI : 10.1351 / pac200375060683 .
- Визер, Майкл Э. (2006). «Атомный вес элементов 2005 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 78 (11): 2051–2066. DOI : 10,1351 / pac200678112051 . Выложите резюме .
- Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
- Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
- 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.