Встречающийся в природе самарий ( 62 Sm) состоит из пяти стабильных изотопов , 144 Sm, 149 Sm, 150 Sm, 152 Sm и 154 Sm, и двух чрезвычайно долгоживущих радиоизотопов , 147 Sm (период полураспада: 1,06 × 10 11 лет ) и 148 Sm (7 × 10 15 лет ), из которых 152 Sm - самая многочисленная ( естественная численность 26,75% ). 146 Sm также довольно долгоживущее (6,8 × 10 7 y), но не является достаточно долгоживущим, чтобы выжить в значительных количествах с момента образования Солнечной системы на Земле, хотя он остается полезным для радиометрического датирования в Солнечной системе как потухший радионуклид . [2] [3]
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Стандартный атомный вес A r, стандартный (Sm) | 150,36 (2) [1] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Помимо встречающихся в природе изотопов, самыми долгоживущими радиоизотопами являются 151 Sm с периодом полураспада 88,8 лет [4] и 145 Sm с периодом полураспада 340 дней. Все оставшиеся радиоизотопы имеют период полураспада менее двух суток, а у большинства из них период полураспада менее 48 секунд. Этот элемент также имеет двенадцать известных изомеров, наиболее стабильными из которых являются 141m Sm (t 1/2 22,6 минуты), 143 m1 Sm (t 1/2 66 секунд) и 139m Sm (t 1/2 10,7 секунды).
Долгоживущие изотопы 146 Sm, 147 Sm и 148 Sm в основном распадаются путем альфа-распада на изотопы неодима . Более легкие нестабильные изотопы самария в основном распадаются путем захвата электронов на изотопы прометия , в то время как более тяжелые изотопы распадаются путем бета-распада до изотопов европия .
Изотопы самария используются в самариево-неодимовом датировании для определения возрастных соотношений горных пород и метеоритов.
151 Sm представляет собой среднеактивный продукт деления и действует как нейтронный яд в ядерном топливном цикле . Стабильный продукт деления 149 Sm также является нейтронным ядом.
Список изотопов
Нуклид [n 1] | Z | N | Изотопная масса( Да ) [n 2] [n 3] | Период полураспада [n 4] [n 5] | Режим распада [n 6] | Дочерний изотоп [n 7] [n 8] | Спин и четность [n 9] [n 5] | Природное изобилие (мольная доля) | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Энергия возбуждения [n 5] | Нормальная пропорция | Диапазон вариации | |||||||||||||||||
128 см | 62 | 66 | 127.95808 (54) # | 0,5 # с | 0+ | ||||||||||||||
129 см | 62 | 67 | 128.95464 (54) # | 550 (100) мс | 5/2 + # | ||||||||||||||
130 см | 62 | 68 | 129.94892 (43) # | 1 # с | β + | 130 вечера | 0+ | ||||||||||||
131 см | 62 | 69 | 130.94611 (32) # | 1,2 (2) с | β + | 131 вечера | 5/2 + # | ||||||||||||
β + , p (редко) | 130 Nd | ||||||||||||||||||
132 см | 62 | 70 | 131.94069 (32) # | 4.0 (3) с | β + | 132 вечера | 0+ | ||||||||||||
β + , p | 131 Nd | ||||||||||||||||||
133 см | 62 | 71 | 132.93867 (21) # | 2,90 (17) с | β + | 133 вечера | (5/2 +) | ||||||||||||
β + , p | 132 Nd | ||||||||||||||||||
134 см | 62 | 72 | 133.93397 (21) # | 10 (1) с | β + | 134 вечера | 0+ | ||||||||||||
135 см | 62 | 73 | 134,93252 (17) | 10,3 (5) с | β + (99,98%) | 135 вечера | (7/2 +) | ||||||||||||
β + , p (0,02%) | 134 Nd | ||||||||||||||||||
135м см | 0 (300) # кэВ | 2,4 (9) с | β + | 135 вечера | (3/2 +, 5/2 +) | ||||||||||||||
136 см | 62 | 74 | 135.928276 (13) | 47 (2) с | β + | 136 вечера | 0+ | ||||||||||||
136м см | 2264,7 (11) кэВ | 15 (1) мкс | (8-) | ||||||||||||||||
137 см | 62 | 75 | 136.92697 (5) | 45 (1) с | β + | 137 вечера | (9 / 2-) | ||||||||||||
137м см | 180 (50) # кэВ | 20 # с | β + | 137 вечера | 1/2 + # | ||||||||||||||
138 см | 62 | 76 | 137.923244 (13) | 3,1 (2) мин | β + | 138 вечера | 0+ | ||||||||||||
139 см | 62 | 77 | 138.922297 (12) | 2,57 (10) мин | β + | 139 вечера | 1/2 + | ||||||||||||
139м см | 457,40 (22) кэВ | 10,7 (6) с | ИТ (93,7%) | 139 см | 11 / 2− | ||||||||||||||
β + (6,3%) | 139 вечера | ||||||||||||||||||
140 см | 62 | 78 | 139.918995 (13) | 14,82 (12) мин | β + | 140 вечера | 0+ | ||||||||||||
141 см | 62 | 79 | 140.918476 (9) | 10,2 (2) мин | β + | 141 вечера | 1/2 + | ||||||||||||
141м см | 176.0 (3) кэВ | 22,6 (2) мин | β + (99,69%) | 141 вечера | 11 / 2− | ||||||||||||||
ИТ (0,31%) | 141 см | ||||||||||||||||||
142 см | 62 | 80 | 141.915198 (6) | 72,49 (5) мин | β + | 142 вечера | 0+ | ||||||||||||
143 см | 62 | 81 год | 142.914628 (4) | 8,75 (8) мин | β + | 143 вечера | 3/2 + | ||||||||||||
143м1 см | 753,99 (16) кэВ | 66 (2) с | IT (99,76%) | 143 см | 11 / 2− | ||||||||||||||
β + (0,24%) | 143 вечера | ||||||||||||||||||
143м2 см | 2793,8 (13) кэВ | 30 (3) мс | 23/2 (-) | ||||||||||||||||
144 см | 62 | 82 | 143.911999 (3) | Наблюдательно стабильный [n 10] | 0+ | 0,0307 (7) | |||||||||||||
144м см | 2323,60 (8) кэВ | 880 (25) нс | 6+ | ||||||||||||||||
145 см | 62 | 83 | 144.913410 (3) | 340 (3) сут | EC | 145 вечера | 7 / 2− | ||||||||||||
145м см | 8786.2 (7) кэВ | 990 (170) нс [0,96 (+ 19−15) мкс] | (49/2 +) | ||||||||||||||||
146 см | 62 | 84 | 145.913041 (4) | 6.8 (7) × 10 7 лет | α | 142 Nd | 0+ | След | |||||||||||
147 см [n 11] [n 12] [n 13] | 62 | 85 | 146.9148979 (26) | 1.06 (2) × 10 11 лет | α | 143 Nd | 7 / 2− | 0,1499 (18) | |||||||||||
148 см [n 11] | 62 | 86 | 147.9148227 (26) | 7 (3) × 10 15 лет | α | 144 Nd | 0+ | 0,1124 (10) | |||||||||||
149 см [n 12] [n 14] | 62 | 87 | 148.9171847 (26) | Наблюдательно стабильный [n 15] | 7 / 2− | 0,1382 (7) | |||||||||||||
150 см | 62 | 88 | 149.9172755 (26) | Наблюдательно стабильный [n 16] | 0+ | 0,0738 (1) | |||||||||||||
151 см [n 12] [n 14] | 62 | 89 | 150.9199324 (26) | 88,8 (24) года | β - | 151 Eu | 5 / 2- | ||||||||||||
151м см | 261.13 (4) кэВ | 1,4 (1) мкс | (11/2) - | ||||||||||||||||
152 См [n 12] | 62 | 90 | 151.9197324 (27) | Наблюдательно стабильный [n 17] | 0+ | 0,2675 (16) | |||||||||||||
153 см [n 12] | 62 | 91 | 152.9220974 (27) | 46.284 (4) ч | β - | 153 Eu | 3/2 + | ||||||||||||
153м см | 98,37 (10) кэВ | 10,6 (3) мс | ЭТО | 153 см | 11 / 2− | ||||||||||||||
154 см [n 12] | 62 | 92 | 153.9222093 (27) | Наблюдательно стабильный [n 18] | 0+ | 0,2275 (29) | |||||||||||||
155 см | 62 | 93 | 154.9246402 (28) | 22,3 (2) мин | β - | 155 евро | 3 / 2- | ||||||||||||
156 см | 62 | 94 | 155.925528 (10) | 9,4 (2) ч | β - | 156 Eu | 0+ | ||||||||||||
156м см | 1397,55 (9) кэВ | 185 (7) нс | 5− | ||||||||||||||||
157 см | 62 | 95 | 156.92836 (5) | 8,03 (7) мин | β - | 157 Eu | (3/2-) | ||||||||||||
158 см | 62 | 96 | 157.92999 (8) | 5.30 (3) мин | β - | 158 Eu | 0+ | ||||||||||||
159 см | 62 | 97 | 158.93321 (11) | 11,37 (15) с | β - | 159 Eu | 5 / 2- | ||||||||||||
160 см | 62 | 98 | 159.93514 (21) # | 9,6 (3) с | β - | 160 евро | 0+ | ||||||||||||
161 см | 62 | 99 | 160.93883 (32) # | 4.8 (8) с | β - | 161 Eu | 7/2 + # | ||||||||||||
162 см | 62 | 100 | 161.94122 (54) # | 2,4 (5) с | β - | 162 Eu | 0+ | ||||||||||||
163 см | 62 | 101 | 162.94536 (75) # | 1 # с | β - | 163 Eu | 1/2 - # | ||||||||||||
164 см | 62 | 102 | 163.94828 (86) # | 500 # мс | β - | 164 Eu | 0+ | ||||||||||||
165 см | 62 | 103 | 164.95298 (97) # | 200 # мс | β - | 165 Eu | 5 / 2- # | ||||||||||||
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы: |
- ^ m Sm - 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).
- ^ Жирный период полураспада - почти стабильный, период полураспада больше возраста Вселенной .
- ^ a b c # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
- ^ Режимы распада:
ЭТО: Изомерный переход п: Испускание протонов - ^ Дочерний символ выделен жирным курсивом - Дочерний продукт почти стабилен.
- ^ Дочерний символ жирным шрифтом - Дочерний продукт стабилен.
- ^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ Предполагается, что претерпевает β + β + распад до 144 Nd
- ^ a b Первородный радиоизотоп
- ^ a b c d e f Продукт деления
- ^ Используется при датировании самарий-неодим
- ^ a b Нейтронный яд в реакторах
- ^ Предполагается, что подвергается α-распаду до 145 Nd с периодом полураспада более 2 × 10 15 лет.
- ^ Считается, что претерпевает α-распад до 146 Nd
- ^ Предполагается, что претерпевает α-распад до 148 Nd
- ^ Предполагается, что претерпевает β - β - распад до 154 Gd с периодом полураспада более 2,3 × 10 18 лет
Самарий-149
Самарий-149 ( 149 Sm) представляет собой стабильный изотоп самария (согласно предсказаниям, распад которого никогда не наблюдался, что дает ему период полураспада, по крайней мере, на несколько порядков больше, чем возраст Вселенной), и продукты деления (выход 1.0888%), который также является нейтронным абсорбирующим ядерным ядом со значительным воздействием на ядерном реакторе операции, второй только 135 Х . Его нейтронное сечение составляет 40140 барн для тепловых нейтронов .
Равновесная концентрация (и, следовательно, эффект отравления) достигает равновесного значения примерно за 500 часов (примерно 20 дней) работы реактора, и, поскольку 149 Sm является стабильным, концентрация остается практически постоянной во время дальнейшей работы реактора.
Самарий-151
Реквизит: Единица: | t ½ ( а ) | Доходность ( % ) | Q * ( кэВ ) | βγ * |
---|---|---|---|---|
155 евро | 4,76 | 0,0803 | 252 | βγ |
85 кр | 10,76 | 0,2180 | 687 | βγ |
113м кд | 14.1 | 0,0008 | 316 | β |
90 Sr | 28,9 | 4,505 | 2826 | β |
137 Cs | 30,23 | 6,337 | 1176 | β γ |
121 м Sn | 43,9 | 0,00005 | 390 | βγ |
151 см | 88,8 | 0,5314 | 77 | β |
Тепловой | Быстрый | 14 МэВ | |
---|---|---|---|
232 Чт | не делящийся | 0,399 ± 0,065 | 0,165 ± 0,035 |
233 U | 0,333 ± 0,017 | 0,312 ± 0,014 | 0,49 ± 0,11 |
235 U | 0,4204 ± 0,0071 | 0,431 ± 0,015 | 0,388 ± 0,061 |
238 U | не делящийся | 0,810 ± 0,012 | 0,800 ± 0,057 |
239 Pu | 0,776 ± 0,018 | 0,797 ± 0,037 | ? |
241 Pu | 0,86 ± 0,24 | 0,910 ± 0,025 | ? |
Самарий-151 ( 151 Sm) имеет период полураспада 88,8 лет, подвергается низкоэнергетическому бета-распаду и имеет выход продуктов деления 0,4203% для тепловых нейтронов и 235 U , что составляет около 39% от выхода 149 Sm. Несколько выше выход 239 Pu .
Его поглощение нейтронов сечение для тепловых нейтронов является высоким 15200 барна , около 38% от 149 поглощения поперечного сечения Sm, либо около 20 раз больше , чем 235 U. Так как соотношение между скоростями производства и поглощением 151 Sm и 149 Sm почти равны, два изотопа должны достичь одинаковых равновесных концентраций. Поскольку 149 Sm достигает равновесия примерно за 500 часов (20 дней), 151 Sm должно достичь равновесия примерно за 50 дней.
Поскольку ядерное топливо используется в течение нескольких лет ( выгорание ) на атомной электростанции , окончательное количество 151 Sm в отработавшем ядерном топливе при выгрузке составляет лишь небольшую часть от общего количества 151 Sm, образовавшегося во время использования топлива. Согласно одному исследованию, массовая доля 151 Sm в отработавшем топливе составляет около 0,0025 для тяжелой загрузки МОКС-топлива и примерно вдвое меньше для уранового топлива, что примерно на два порядка меньше, чем массовая доля около 0,15 для среды. -активный продукт деления 137 Cs . [6] энергия распада из 151 Sm также о порядке величины меньше , чем 137 Cs. Низкий выход, низкий уровень выживаемости, а также низкое затухание энергия означает , что 151 Sm имеет незначительное ядерные отходы воздействия по сравнению с двумя основными средних сроком продуктов деления 137 Cs и 90 Sr .
- Информационный бюллетень ANL
Самарий-153
Самарий-153 ( 153 Sm) имеет период полураспада 46,3 часа, претерпевая β - распад на 153 Eu. Как компонент лексидронама самария , он используется при лечении рака костей . [7] Он обрабатывается организмом аналогично кальцию, и он избирательно локализуется в костях .
Рекомендации
- 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.
- ^ Мейя, Юрис; и другие. (2016). «Атомный вес элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 88 (3): 265–91. DOI : 10,1515 / пак-2015-0305 .
- ^ Самир Маджи; и другие. (2006). «Разделение самария и неодима: предпосылка для получения сигналов ядерного синтеза». Аналитик . 131 (12): 1332–1334. Bibcode : 2006Ana ... 131.1332M . DOI : 10.1039 / b608157f . PMID 17124541 .
- ^ Киношита, Н .; Пол, М .; Кашив Ю.А. Collon, P .; Дейбель, СМ; DiGiovine, B .; Грин, JP; Хендерсон, диджей; Цзян, CL; Марли, ST; Наканиши, Т .; Пардо, RC; Rehm, KE; Робертсон, Д .; Scott, R .; Schmitt, C .; Тан, XD; Vondrasek, R .; Ёкояма А. (30 марта 2012 г.). «Более короткий период полураспада 146Sm, измеренный и последствия для хронологии 146Sm-142Nd в Солнечной системе». Наука . 335 (6076): 1614–1617. arXiv : 1109.4805 . Bibcode : 2012Sci ... 335.1614K . DOI : 10.1126 / science.1215510 . ISSN 0036-8075 . PMID 22461609 .
- ^ Он, М .; Shen, H .; Ши, G .; Инь, X .; Tian, W .; Цзян, С. (2009). «Период полураспада 151 см переизмерен». Physical Review C . 80 (6). Bibcode : 2009PhRvC..80f4305H . DOI : 10.1103 / PhysRevC.80.064305 .
- ^ https://www-nds.iaea.org/sgnucdat/c3.htm Кумулятивные выходы деления, МАГАТЭ
- ^ Кристоф Демазьер. "Расчеты физики реакторов на МОКС-топливе в реакторах с кипящей водой (BWR)" (PDF) . Агентство по ядерной энергии ОЭСР. Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) Рисунок 2, страница 6 - ^ Баллантайн, Джейн К.; Фишман, Скотт М; Ратмелл, Джеймс П. (2009-10-01). Боника «Управление болью» . Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. С. 655–. ISBN 978-0-7817-6827-6. Проверено 19 июля 2011 года .