セシウムの同位体

セシウム (Cs) は、少なくとも41種類の同位体を持つ。原子量は112から152に分布する。 133Cs は唯一天然に生成し、また唯一の安定同位体である。ウランの核分裂生成物のひとつで、133Xe のベータ崩壊でも生成される。 134Cs は半減期が2年で、133Csの中性子捕獲によって作られる。 135Cs は半減期が230万年で、7つある長寿命核分裂生成物の1つである。多くの原子炉では、前駆体の135Xeが極めて強い核毒物であるため生成が抑えられるか、または135Csに崩壊する前に安定な136Xeに変換される。 137Csは半減期が30.17年で、90Srとともに2つの主要な中寿命核分裂生成物の1つである。使用後数百年間の使用済み核燃料中の放射能の大部分を占める。また、チェルノブイリ原子力発電所事故から放出された放射性物質の大部分であった。137Cs は短寿命の核異性体である 137mBa にベータ崩壊し、短寿命の核異性体である 137mBa は、すぐに非放射性の 137Ba にガンマ崩壊する。137Cs は中性子捕獲はめったに行わない。137Cs はトリチウムの代わりに、水文学の実験のトレーサーとして使われることがある。137Cs は塩化セシウムの形で放射線治療の放射線源として用いられる。 その他の同位体は数日から1秒程度の半減期を持つ。 核分裂により生成するほぼ全てのセシウムは、より中性子の多い原子から、ヨウ素の同位体かキセノンの同位体を経由して、ベータ崩壊により生成される。これらの元素は揮発性で核燃料中や大気中に分散するので、セシウムはしばしば遠く離れた場所でも観測される。

核実験が始まった1945年初頭から、セシウムの同位体は大気中に放出され、液体に溶けたり、放射性降下物として湖底や地層に積もったりするようになった。この地層中に堆積したセシウムなどを検出し堆積速度の計算に用いられることがある。

標準原子量は132.9054519(2) uである。

分析方法 放射性 Cs をリンモリブデン酸アンモニウムに吸着させイオン交換樹脂法により分離精製する。その後、ヘキサクロロ白金酸セシウムを生成させ、その放射能を高精度なβ線測定装置で測定する。

一覧 核種 Z(p) N(n)  原子量 (u) 半減期 崩壊モードhttp://www.nucleonica.net/unc.aspxEC:電子捕獲 IT:核異性体転移 娘核種太字は安定同位体、太字斜体は宇宙の年齢より長い半減期を持つ、ほぼ安定な同位体。 スピン 天然存在比(モル分率) 励起エネルギー112Cs 55 57111.95030(33)#500(100) µs p 111Xe1+# α 108I113Cs 55 58112.94449(11)16.7(7) µs p (99.97%) 112Xe5/2+# β+ (.03%) 113Xe114Cs 55 59113.94145(33)#0.57(2) s β+ (91.09%) 114Xe(1+) β+, p (8.69%) 113I β+, α (.19%) 110Te α (.018%) 110I115Cs 55 60114.93591(32)#1.4(8) s β+ (99.93%) 115Xe9/2+# β+, p (.07%) 114I116Cs 55 61115.93337(11)#0.70(4) s β+ (99.67%) 116Xe(1+) β+, p (.279%) 115I β+, α (.049%) 112Te 116mCs 100(60)# keV3.85(13) s β+ (99.48%) 116Xe4+,5,6 β+, p (.51%) 115I β+, α (.008%) 112Te 117Cs 55 62 116.92867(7) 8.4(6) s β+ 117Xe (9/2+)# 117mCs 150(80)# keV 6.5(4) s β+ 117Xe 3/2+#118Cs 55 63117.926559(14)14(2) s β+ (99.95%) 118Xe2 β+, p (.042%) 117I β+, α (.0024%) 114Te 118mCs 100(60)# keV17(3) s β+ (99.95%) 118Xe(7-) β+, p (.042%) 117I β+, α (.0024%) 114Te119Cs 55 64118.922377(15)43.0(2) s β+ 119Xe9/2+ β+, α (2×10-6%) 115Te 119mCs 50(30)# keV 30.4(1) s β+ 119Xe 3/2(+)120Cs 55 65119.920677(11)61.2(18) s β+ 120Xe2(-#) β+, α (2×10-5%) 116Te β+, p (7×10-6%) 118I 120mCs 100(60)# keV57(6) s β+ 120Xe(7-) β+, α (2×10-5%) 116Te β+, p (7×10-6%) 118I 121Cs 55 66 120.917229(15) 155(4) s β+ 121Xe 3/2(+) 121mCs 68.5(3) keV122(3) s β+ (83%) 121Xe9/2(+) IT (17%) 121Cs122Cs 55 67121.91611(3)21.18(19) s β+ 122Xe1+ β+, α (2×10-7%) 118Te 122m1Cs 45.8 keV >1 µs (3)+ 122m2Cs 140(30) keV 3.70(11) min β+ 122Xe 8- 122m3Cs 127.0(5) keV 360(20) ms (5)- 123Cs 55 68 122.912996(13) 5.88(3) min β+ 123Xe 1/2+ 123m1Cs 156.27(5) keV 1.64(12) s IT 123Cs (11/2)- 123m2Cs 231.63+X keV 114(5) ns (9/2+) 124Cs 55 69 123.912258(9) 30.9(4) s β+ 124Xe 1+ 124mCs 462.55(17) keV 6.3(2) s IT 124Cs (7)+ 125Cs 55 70 124.909728(8) 46.7(1) min β+ 125Xe 1/2(+) 125mCs 266.6(11) keV 900(30) ms (11/2-) 126Cs 55 71 125.909452(13) 1.64(2) min β+ 126Xe 1+ 126m1Cs 273.0(7) keV >1 µs 126m2Cs 596.1(11) keV 171(14) µs 127Cs 55 72 126.907418(6) 6.25(10) h β+ 127Xe 1/2+ 127mCs 452.23(21) keV 55(3) µs (11/2)- 128Cs 55 73 127.907749(6) 3.640(14) min β+ 128Xe 1+ 129Cs 55 74 128.906064(5) 32.06(6) h β+ 129Xe 1/2+130Cs 55 75129.906709(9)29.21(4) min β+ (98.4%) 130Xe1+ β- (1.6%) 130Ba 130mCs 163.25(11) keV3.46(6) min IT (99.83%) 130Cs5- β+ (.16%) 130Xe 131Cs 55 76 130.905464(5) 9.689(16) d EC 131Xe 5/2+132Cs 55 77131.9064343(20)6.480(6) d β+ (98.13%) 132Xe2+ β- (1.87%) 132Ba 133Cs核分裂生成物 55 78 132.905451933(24)Stable 7/2+ 1.0000134Cs 55 79133.906718475(28)2.0652(4) y β- 134Ba4+ EC (3×10-4%) 134Xe 134mCs 138.7441(26) keV 2.912(2) h IT 134Cs 8- 135Cs 55 80 134.9059770(11) 1.33×106 y β- 135Ba 7/2+ 135mCs 1632.9(15) keV 53(2) min IT 135Cs 19/2- 136Cs 55 81 135.9073116(20) 13.16(3) d β- 136Ba 5+ 136mCs 518(5) keV19(2) s β- 136Ba8- IT 136Cs137Cs 55 82136.9070895(5)30.1671(13) y β- (95%) 137mBa7/2+ β- (5%) 137Ba 138Cs 55 83 137.911017(10) 33.41(18) min β- 138Ba 3- 138mCs 79.9(3) keV2.91(8) min IT (81%) 138Cs6- β- (19%) 138Ba 139Cs 55 84 138.913364(3) 9.27(5) min β- 139Ba 7/2+ 140Cs 55 85 139.917282(9) 63.7(3) s β- 140Ba 1-141Cs 55 86140.920046(11)24.84(16) s β- (99.96%) 141Ba7/2+ β-, n (.0349%) 140Ba142Cs 55 87141.924299(11)1.689(11) s β- (99.9%) 142Ba0- β-, n (.091%) 141Ba143Cs 55 88142.927352(25)1.791(7) s β- (98.38%) 143Ba3/2+ β-, n (1.62%) 142Ba144Cs 55 89143.932077(28)994(4) ms β- (96.8%) 144Ba1(-#) β-, n (3.2%) 143Ba 144mCs 300(200)# keV<1 s β- 144Ba(>3) IT 144Cs145Cs 55 90144.935526(12)582(6) ms β- (85.7%) 145Ba3/2+ β-, n (14.3%) 144Ba146Cs 55 91145.94029(8)0.321(2) s β- (85.8%) 146Ba1- β-, n (14.2%) 145Ba147Cs 55 92146.94416(6)0.235(3) s β- (71.5%) 147Ba(3/2+) β-, n (28.49%) 147Ba148Cs 55 93147.94922(62)146(6) ms β- (74.9%) 148Ba β-, n (25.1%) 147Ba149Cs 55 94148.95293(21)#150# ms [>50 ms] β- 149Ba3/2+# β-, n 148Ba150Cs 55 95149.95817(32)#100# ms [>50 ms] β- 150Ba β-, n 149Ba151Cs 55 96150.96219(54)#60# ms [>50 ms] β- 151Ba3/2+# β-, n 150Ba

脚注

参考文献 Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003). Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005). Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page. Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003). National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database (retrieved Sept. 2005). David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.