サマリウムの同位体

サマリウム の同位体（62 Sm）
主な同位体[1]減衰
アイソトープ豊富半減期 （t 1/2）モード製品
144スモール3.08%安定した
145スモールシンセ340日ε午後1時45分
146スモールトレース9.20 × 10 7 年[2]α142 Nd
147スモール15%1.066 × 10 11 年α143 Nd
148スモール11.3%6.3 × 10 15 年α144 Nd
149スモール13.8%安定した
150平方メートル7.37%安定した
151スモールシンセ94.6歳β −151ユーロ
152スモール26.7%安定した
153スモールシンセ46.285時間β −153ユーロ
154スモール22.7%安定した
標準原子量 A r °(Sm)
  • 150.36 ± 0.02 [3]
  • 150.36 ± 0.02  （要約）[4]

天然に存在するサマリウム（62 Sm）は、5つの安定同位体、144 Sm、149 Sm、150 Sm、152 Sm、154 Smと、2つの極めて長寿命の放射性同位体、147 Sm（半減期：1.066 × 1011 年）および148 Sm（6.3 × 1015 年で、 152 Smが最も豊富（天然存在比26.75% ）である。146Sm（ 9.20 × 107 年) [2]もかなり長寿命だが、地球上で太陽系の形成から大量に残存するほど長寿命ではない。ただし、太陽系の放射年代測定では絶滅放射性核種として今でも有用である。 [5]これは原始起源であることがまだ確認されていない核種の中で最も長寿命である。その不安定性は、84個の中性子（安定した中性子配置に対応する魔法数である82より2個多い）を持つことによるもので、そのため、2個の中性子を持つアルファ粒子を放出して、82個の中性子を持つネオジム142を形成する可能性がある。

これら以外で最も長寿命の放射性同位体は、半減期が94.6年[6]の151 Smと、半減期が340日の145 Smです。残りの放射性同位体（129 Smから168 Smまでの範囲）はすべて半減期が2日未満で、その大部分は48秒未満です。既知の異性体の中で最も安定しているのは141m Sm（半減期22.6分）です。

長寿命同位体である146 Sm、147 Sm、148 Smは、アルファ崩壊によりネオジム同位体へと崩壊する。より軽いサマリウムの不安定同位体は、主に電子捕獲によりプロメチウム同位体へと崩壊し、より重いものはベータ崩壊によりユーロピウム同位体へと崩壊する。2012年の論文[7] 146 Smの推定半減期を10.3(5)×10 7 年から6.8(7)×10 7 年に修正する研究は、2023年に（実験ミスのため）撤回され、[7] [8]その後、より正確な現在の値が発表されました。

同位体147 Sm はサマリウム・ネオジム年代測定に使用され、前述のように絶滅した同位体 146 Sm も年代測定に使用できます。

151 Smは中寿命核分裂生成物であり、核燃料サイクルにおいて中性子毒として作用します。安定核分裂生成物である149 Smも中性子毒です。

サマリウムは、理論的に安定な同位体を持たない偶数原子番号の最も軽い元素です（そのすべての同位体は、アルファ、ベータ、または二重ベータモードでエネルギー的に崩壊できます）。その他のそのような元素は、原子番号が 66 を超える元素です（理論的に最も安定した核種であるジスプロシウムは164 Dy です）。

同位体のリスト


核種
[n 1]		Z北同位体質量 （Da）[9] [n 2] [n 3]
半減期[1]
[n 4] [n 5]		減衰
モード[1]
[n 6]		娘
同位体
[n 7] [n 8]		スピンと
パリティ[1]
[n 9] [n 5]		天然存在比 （モル分率）
励起エネルギー[n 5]通常の割合[1]変動の範囲
129スモール6267128.95456(54)#550(100)ミリ秒β + (?%)午後129時(1/2+、3/2+)
β +、p (?%)128番地
130平方メートル6268129.94879(43)#1# 秒0歳以上
131スモール6269130.94602(43)#1.2(2)秒β +午後1時31分5/2+#
β +、p (?%)130 Nd
132スモール6270131.94081(32)#4.0(3)秒β +午後1時32分0歳以上
133スモール6271132.93856(32)#2.89(16)秒β + (?%)午後1時33分（5/2+）
β +、p (?%)132 Nd
133m小120(60)# keV3.5(4)秒β +午後1時33分（1/2−）
134スモール6272133.93411(21)#9.5(8)秒β +午後1時34分0歳以上
135平方メートル6273134.93252(17)10.3(5) 秒β + (99.98%)午後1時35分（7/2+）
β +、p（0.02％）134 Nd
136スモール6274135.928276(13)47(2) sβ +午後136時0歳以上
136m小2264.7(11) keV15(1) μsそれ136スモール（8歳未満）
137スモール6275136.927008(31)45(1) sβ +午後1時37分（9月2日〜）
138スモール6276137.923244(13)3.1(2)分β +午後1時38分0歳以上
139スモール6277138.922297(12)2.57(10)分β +午後1時39分1/2以上
139m小457.38(23) keV10.7(6)秒IT（93.7％）139スモール11/2−
β + (6.3%)午後1時39分
140平方メートル6278139.918995(13)14.82(12)分β +午後1時40分0歳以上
141スモール6279140.9184815(92)10.2(2)分β +午後1時41分1/2以上
141m小175.9(3) keV22.6(2)分β + (99.69%)午後1時41分11/2−
IT（0.31％）141スモール
142スモール6280141.9152094(20)72.49(5)分EC（> 95％）午後1時42分0歳以上
β + (<5%)
142m1スモール2372.1(4) keV170(2) nsそれ142スモール7−
142m2スモール3662.2(7) keV480(60) nsそれ142スモール10歳以上
143スモ​​ール6281142.9146348(30)8.75(6)分EC（60.0％）午後1時43分3/2以上
β + (40.0%)午後1時43分
143m1スモール753.99(16) keV66(2) sIT（99.76％）143スモ​​ール11/2−
β + (0.24%)午後1時43分
143m2スモール2793.8(13) keV30(3)ミリ秒それ143スモ​​ール2月23日
144スモール6282143.9120063(16)観測的に安定している[n 10]0歳以上0.0308(4)
144m小2323.60(8) keV880(25) nsそれ144スモール6歳以上
145スモール6283144.9134172(16)340(3) dEC午後1時45分7月2日
145m小8815(1) keV3.52(16) μsそれ145スモール49/2+
146スモール6284145.9130468(33)9.20(26) × 107 年[2]α142 Nd0歳以上トレース
147 Sm [n 11] [n 12] [n 13]6285146.9149044(14)1.066(5) × 1011 歳α143 Nd7月2日0.1500(14)
148 Sm [n 11]6286147.9148292(13)6.3(13) × 1015 歳α144 Nd0歳以上0.1125(9)
149 Sm [n 12] [n 14]6287148.9171912(12)観測的に安定している[n 15]7月2日0.1382(10)
150平方メートル6288149.9172820(12)観測的に安定している[n 16]0歳以上0.0737(9)
151 Sm [n 12] [n 14]6289150.9199389(12)94.6(6) 歳β −151ユーロ5/2−
151m小261.13(4) keV1.4(1) μsそれ151スモール(11/2)−
152 Sm [n 12]6290151.9197386(11)観測的に安定している[n 17]0歳以上0.2674(9)
153 Sm [n 12]6291152.9221036(11)46.2846(23) 時間β −153ユーロ3/2以上
153m小98.39(10) keV10.6(3)ミリ秒それ153スモール11/2−
154 Sm [n 12]6292153.9222158(14)観測的に安定している[n 18]0歳以上0.2274(14)
155平方メートル6293154.9246466(14)22.18(6)分β −155ユーロ3/2−
155m1スモール16.5467(19) keV2.8(5)μsそれ155平方メートル5/2+
155m2スモール538.03(19) keV1.00(8) μsそれ155平方メートル11/2−
156平方メートル6294155.9255382(91)9.4(2) 時間β −156ユーロ0歳以上
156m小1397.55(9) keV185(7) nsそれ156平方メートル5−
157スモール6295156.9284186(48)8.03(7)分β −157ユーロ3/2−#
158スモール6296157.9299493(51)5.30(3)分β −158ユーロ0歳以上
159スモール6297158.9332171(64)11.37(15)秒β −159ユーロ5/2−
159m小1276.5(8) keV116(8) nsそれ159スモール（15/2+）
160平方メートル6298159.9353370(21)9.6(3)秒β −160ユーロ0歳以上
160m1スモール1361.3(4) keV120(46) nsそれ160平方メートル（5−）
160m2スモール2757.3(4) keV1.8(4) μsそれ160平方メートル（11歳以上）
161スモール6299160.9391601(73)4.8(4)秒β −161ユーロ7/2+#
161m小1388.1(6) keV2.6(4) μsそれ161スモール(17/2−)
162スモール62100161.9416217(38)2.7(3)秒β −162ユーロ0歳以上
162m小1009.4(5) keV1.78(7) μsそれ162スモール（4−）
163スモール62101162.9456791(79)1.744+0.180
−0.204 s [11]		β −163ユーロ1/2−#
β −、n (<0.1%)162ユーロ
164平方メートル62102163.9485501(44)1.422+0.54
−0.59 s [11]		β −164ユーロ0歳以上
β −、n (<0.7%)163ユーロ
164m小1485.5(12) keV600(140)ナノ秒それ164平方メートル（6−）
165平方メートル62103164.95329(43)#592+51
−55 ms [11]		β −（98.64％）165ユーロ5/2−#
β −、n (1.36%)164ユーロ
166スモール62104165.95658(43)#396+56
−63 ms [11]		β −（95.62％）166ユーロ0歳以上
β − , n (4.38%)165ユーロ
167スモール62105166.96207(54)#334+83
−78 ms [11]		β −167ユーロ7/2−#
β −、n (<16%)166ユーロ
168平方メートル62106167.96603(32)#353+210
−164 ms [11]		β −168ユーロ0+#
β −、n (<21%)167ユーロ
この表のヘッダーとフッター:
  1. ^ m Sm – 励起核異性体。
  2. ^ ( ) – 不確実性 (1 σ ) は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されます。
  3. ^ # – 原子質量は # でマークされています。値と不確実性は純粋な実験データからではなく、少なくとも部分的に質量表面 (TMS) の傾向から導き出されています。
  4. ^ 大胆な半減期 – ほぼ安定しており、半減期は宇宙の年齢よりも長い。
  5. ^ abc # – # でマークされた値は、純粋に実験データから導き出されたものではなく、少なくとも部分的には近隣核種の傾向 (TNN) から導き出されたものです。
  6. ^ 崩壊のモード:
    それ：異性体転移


    p:陽子放出
  7. ^ 太字の斜体の記号は娘製品です – 娘製品はほぼ安定しています。
  8. ^ 太字の記号は娘製品です – 娘製品は安定しています。
  9. ^ ( ) スピン値 – 弱い割り当て引数によるスピンを示します。
  10. ^ β + β +崩壊して144 Ndになると考えられている
  11. ^ ab 原始 放射性同位元素
  12. ^ abcdef 核分裂生成物
  13. ^ サマリウム-ネオジム年代測定に使用
  14. ^ ab原子 炉内の中性子毒
  15. ^ 半減期が145 Ndを超えるα崩壊を起こすと考えられている2 × 10 15 年[10]
  16. ^ α崩壊して146 Ndになると考えられている[10]
  17. ^ α崩壊して148 Ndになると考えられている[10]
  18. ^ β − β −崩壊して154 Gdになり、半減期は2.3 × 10 18 年

サマリウム149

サマリウム149（149 Sm）は、観測的に安定なサマリウム同位体（崩壊すると予測されているが、これまでに崩壊は観測されていないため、半減期は宇宙の年齢よりも少なくとも数桁長い）であり、核分裂生成物 149 Nd（収率1.0888%）の崩壊系列の生成物である。149 Smは中性子を吸収する核毒物であり、原子炉の運転に大きな影響を与え、 135 Xeに次ぐものである。その中性子断面積は、熱中性子の場合40140バーンである。

平衡濃度（ひいては被毒効果）は、原子炉運転開始から約500時間（約20日間）で平衡値に達します。149 Smは安定であるため、その後の原子炉運転中も濃度は実質的に一定に保たれます。これは、ヨウ素135（短寿命核分裂生成物）のベータ崩壊によって蓄積され、高い中性子断面積を有するキセノン135とは対照的です。しかし、キセノン135は半減期が9.2時間であるため（そのため、原子炉停止後も長期間一定濃度を維持できず）、いわゆるキセノンピットを引き起こします。

サマリウム151

中寿命核分裂生成物
核種t 1 ⁄ 2収率Q [a 1]βγ
（あ）（％）[a 2]（keV）
155ユーロ 4.74  0.0803 [a 3]252βγ
85クローネ10.73  0.2180 [a 4]687βγ
113m CD13.9   0.0008 [a 3]316β
90シニア28.914.505    2826 [a 5]β
137セシウム30.046.337    1176β γ
121m Sn43.9 0.00005  390βγ
151スモール94.6 0.5314 [a 3]77β
  1. ^ 崩壊エネルギーはβ、ニュートリノ、 γ（存在する場合）の間で分割されます。
  2. ^ 235 Uの熱中性子核分裂65回と239 Puの熱中性子核分裂35回あたり。
  3. ^ abc 中性子毒。熱中性子炉では、大部分はさらなる中性子捕獲によって破壊されます。
  4. ^ 質量85の核分裂生成物の1/4未満は、ほとんどが基底状態を迂回します： 85 Br → 85m Kr → 85 Rb。
  5. ^ 崩壊エネルギーは 546 keV です。崩壊生成物の90 Yは崩壊エネルギーが 2.28 MeV で、弱いガンマ分岐を持ちます。
収量、核分裂あたり% [12]
サーマル速い14MeV
232番目核分裂性ではない0.399 ± 0.0650.165 ± 0.035
233ウ0.333 ± 0.0170.312 ± 0.0140.49 ± 0.11
235ウ0.4204 ± 0.00710.431 ± 0.0150.388 ± 0.061
238ウ核分裂性ではない0.810 ± 0.0120.800 ± 0.057
239 Pu0.776 ± 0.0180.797 ± 0.037?
241プソム0.86 ± 0.240.910 ± 0.025?

サマリウム151（151 Sm）の半減期は94.6年で、低エネルギーベータ崩壊を起こします。熱中性子と235 Uに対する核分裂生成物収率は0.4203%で、 149 Smの約39%です。239 Puに対する収率はやや高くなります。

熱中性子に対する中性子吸収 断面積は15200バーンと高く、これは149 Smの吸収断面積の約38% 、つまり235 Uの約20倍に相当します。151 Smと149 Smの生成率と吸収率の比はほぼ等しいため、両同位体は同様の平衡濃度に達するはずです。149 Smは約500時間（20日）で平衡に達するため、 151 Smは約50日で平衡に達するはずです。これは放射性半減期よりもはるかに短いため、原子炉内では崩壊が平衡濃度にほとんど影響を与えません。

核燃料は原子力発電所で数年間（燃焼）使用されるため、排出時の使用済み核燃料中に含まれる151 Smの最終的な量は、燃料使用中に生成された151 Smの総量のごく一部に過ぎません。ある研究によると、使用済み燃料中の151 Sm の質量分率は、 MOX 燃料の重装荷では約 0.0025 、ウラン燃料ではその約半分であり、これは中半寿命の核分裂生成物137 Csの質量分率約 0.15 よりも約 2 桁小さいです。[13] 151 Smの崩壊エネルギーも137 Csよりも約 1 桁小さいです。収量、残存率、崩壊エネルギーが低いため、 151 Sm は、 2 つの主要な中半寿命核分裂生成物である137 Cs と90 Srと比較して、核廃棄物としての影響はわずかです。

  • ANLファクトシート

サマリウム153

サマリウム153（153 Sm）の半減期は46.285時間で、β崩壊により安定な153 Euへと変化します。サマリウムレキシドロナムの成分として、骨肉腫の緩和療法に用いられます。[14]体内でカルシウムと同様に処理され、骨に選択的に局在します。

参照

サマリウム以外の娘核種

参考文献

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