プロトアクチニウムの同位体

プロトアクチニウム の同位体（91 Pa）
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
229パシンセ1.55日ε229番目
α225エーカー
230 Paシンセ17.4日β +230番目
β −230ウ
α226エーカー
231パ100%3.265 × 10 4 年α227エーカー
232パシンセ1.32日β −232ウ
233パウエルトレース26.975日β −233ウ
234パトレース6.70時間β −234ウ
234m Paトレース1.159分β −234ウ
標準原子量 A r °(Pa)
  • 231.035 88 ± 0.000 01 [2]
  • 231.04 ± 0.01  （要約）[3]

プロトアクチニウム（91 Pa）には安定同位体がありません。231 Paは利用可能な量で存在し、実質的に元素のすべてを構成するため、標準原子量として定義されます。

プロトアクチニウムには、 210 Paから239 Paまでの範囲で30種類の放射性同位体が特性評価されています。最も安定な同位体は、半減期が32,700年の231 Pa 、半減期が26.975日の233 Pa、そして半減期が17.4日の230 Paです。残りの放射性同位体はすべて半減期が1.6日未満であり、その大部分は半減期が1.8秒未満です。この元素には、 217m Pa (t 1/2 = 1.15 ミリ秒)、220m1 Pa (t 1/2  = 308 ナノ秒)、220m2 Pa (t 1/2  = 69 ナノ秒)、229m Pa (t 1/2  = 420 ナノ秒)、および234m Pa (t 1/2  = 1.16 分) の 5 つのメタ状態もあります。

自然に存在する同位体は、 231 Pa、233 Pa、234 Pa、および234m Pa のみです。最初のものは235 Uの中間崩壊生成物として、2 番目のものは (まれな) 237 Npの中間崩壊生成物として、最後の 2 つは238 Uの中間崩壊生成物として発生します。231 Paが優勢なのは、その寿命が長いという理由だけです。

最も安定な同位体である231 Paより軽い（231 Paを含む）同位体の主な崩壊様式は、アクチニウム同位体へのアルファ崩壊です。ただし、228 Paから230 Paまでは、主に電子捕獲によってトリウム同位体への崩壊が起こります。それより重い同位体の主な崩壊様式は、ウラン同位体へのベータ崩壊です。

同位体のリスト


核種
[n 1]		歴史的
な名前		Z北同位体質量 （Da）[4] [n 2] [n 3]
半減期[1]
[n 4]		減衰
モード[1]
[n 5]		娘
同位体
[n 6]		スピンと
パリティ[1]
[n 7] [n 4]		同位体
存在比
励起エネルギー
210 Pa [5]911196.0+1.5
−1.1 MS		α206エーカー3歳以上
211パ91120211.023674(75)6(3) ミリ秒α207エーカー9月2日
212 Pa91121212.023185(94)5.8(19)ミリ秒α208エーカー3+#
213 Pa91122213.021100(61)7.4(24)ミリ秒α209エーカー9月2日
214パ91123214.020891(87)17(3) ミリ秒α210エーカー7+#
215 Pa91124215.019114(89)14(2) ミリ秒α211エーカー9月2日
216 Pa91125216.019135(26)105(12)ミリ秒α212エーカー5+#
217 Pa91126217.018309(13)3.8(2)ミリ秒α213エーカー9月2日
217m Pa1860(7) keV1.08(3)ミリ秒α（73％）213エーカー(23/2−)
IT（27％）217 Pa
218 Pa91127218.020021(19)108(5) μsα214エーカー8−#
218m Pa81(19) keV150(50)μsα214エーカー
219 Pa91128219.019950(75)56(9) nsα215エーカー9月2日
220パスカル91129220.021770(16)850(60) nsα216エーカー1−#
220m1 Pa [n 8]26(23) keV410(180)ナノ秒α216エーカー
220m2​290(50) keV260(210)ナノ秒α216エーカー
221パ91130221.021873(64)5.9(17)μsα217エーカー9月2日
222パ91131222.023687(93)3.8(2)ミリ秒α218エーカー1−#
223 Pa91132223.023980(81)5.3(3)ミリ秒α219エーカー9月2日
224 Pa91133224.0256173(81)844(19)ミリ秒α220エーカー（5−）
225パスカル91134225.026148(88)1.71(10)秒α221エーカー5/2−#
226 Pa91135226.027948(12)1.8(2)分α（74％）222エーカー1−#
β + (26%)226番目
227 Pa91136227.0288036(78)38.3(3)分α（85％）223エーカー（5/2−）
EC（15％）227番目
228パウエル91137228.0310508(47)22(1) 時間β + (98.15%)228番目3歳以上
α（1.85％）224エーカー
229パ91138229.0320956(35)1.55(4) dEC（99.51％）229番目5/2+
α（0.49％）225エーカー
229m Pa12.20(4) keV420(30) nsそれ229パ3/2−
230 Pa91139230.0345397(33)17.4(5) dβ + (92.2%)230番目2−
β −（7.8％）230ウ
α（0.0032％）226エーカー
231パプロトアクチニウム プロト
アクチニウム[n 9]		91140231.0358825(19)3.265(20)×10 4 年α227エーカー3/2−1.0000 [n 10]
CD (1.34×10 −9 %)207 Tl
24 Ne
SF (<3×10 −10 %)（様々な）
CD（約10 −12 %）[6]208 Pb
23 F
232パ91141232.0385902(82)1.32(2) dβ −232ウ（2−）
233パウエル91142233.0402465(14)26.975(13) dβ −233ウ3/2−トレース[n 11]
234パウランZ91143234.0433056(44)6.70(5) 時間β −234ウ4歳以上トレース[n 12]
234m Paウラン× 2
ブレビウム		79(3) keV1.159(11)分β −（99.84％）234ウ（0−）トレース[n 12]
IT（0.16％）234パ
235 Pa91144235.045399(15)24.4(2)分β −235ウ3/2−
236 Pa91145236.048668(15)9.1(1)分β −236ウ1(−)
β − , SF (6×10 −8 %)（様々な）
237 Pa91146237.051023(14)8.7(2)分β −237ウ1/2以上
238パウエル91147238.054637(17)2.28(9)分β −238ウ3−#
β − , SF (2.6×10 −6 %)（様々な）
239パ91148239.05726(21)#1.8(5) 時間β −239ウ1/2+#
この表のヘッダーとフッター:
  1. ^ m Pa – 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. ^ ab # – # 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。
  5. ^ 崩壊のモード:
    EC:電子捕獲
    CD：クラスター崩壊
    それ：異性体転移
    SF：自発核分裂
  6. ^ 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。
  7. ^ ( ) スピン値 – 弱い割り当て引数を持つスピンを示します。
  8. ^ 基底状態と異性体の順序は不明です。
  9. ^ 要素名のソース。
  10. ^ 235 Uの中間崩壊生成物
  11. ^ 237 Npの中間崩壊生成物
  12. ^ ab 238 Uの中間崩壊生成物

アクチニドと核分裂生成物

プロトアクチニウム230

プロトアクチニウム230は中性子を139個持ち、半減期は17.4日です。ほとんどの場合（92%）、ベータプラス崩壊を起こして230 Thへと変化します。また、ベータマイナス崩壊を起こして230 Uへと変化する割合は少なく（8%）、また、非常にまれに（0.0032%）、アルファ崩壊を起こして226 Acへと変化します。半減期が短く、 235 U、238 U、232 Thの崩壊系列には含まれないため、自然界には存在しません。

プロトアクチニウム230は、標的アルファ粒子療法（TAT）への使用が検討されている同位体であるウラン230の前駆体として注目されています。プロトアクチニウム230は、天然トリウムへの陽子線または重陽子線照射によって生成されます。[7]

プロトアクチニウム231

プロトアクチニウム231はプロトアクチニウムの中で最も長寿命の同位体であり[8]、半減期は32,760年である[9][10]。自然界では、原始同位体ウラン235から始まるアクチニウム系列の一部として微量に存在する。[10] [11] [12]ウラン鉱石中の平衡濃度は、 235 U 100万個あたり231 Paの原子46.5個です。原子炉では、計画されているトリウム燃料サイクルの副産物として生成される数少ない長寿命放射性アクチニドの1つであり、[13]高速中性子が232 Thまたは232 Uから中性子を除去する(n,2n)反応の結果として生成され、中性子捕獲によっても破壊されますが、この反応の断面積も小さいです。

プロトアクチニウム231の溶液

結合エネルギー: 1759860 keV
ベータ崩壊エネルギー: −382 keV

スピン: 3/2−
崩壊モード: α線から227 Ac、その他

考えられる親核種: 231 Thからのベータ、 231 UからのEC 、 235 Npからのアルファ。

プロトアクチニウム233

プロトアクチニウム233もトリウム燃料サイクルの一部です。これは、トリウム233（天然のトリウム232から中性子捕獲によって生成される）とウラン233（トリウムサイクルの核分裂性燃料）との間の中間ベータ崩壊生成物です。[14]一部のトリウムサイクル原子炉の設計では、プロトアクチニウム233がさらなる中性子捕獲によって生成され、燃料として役に立たないプロトアクチニウム234とウラン234が生成されないように保護しようとしています。

プロトアクチニウム234

プロトアクチニウム234はウラン系列に属し、半減期は6.70時間です。1921年にオットー・ハーンによって発見されました。[15]

プロトアクチニウム-234m

プロトアクチニウム234mは、半減期が1.17分のウラン系列に属する元素です。1913年にカジミエシュ・ファヤンスとオスヴァルト・ヘルムート・ゲーリングによって発見され、その短い半減期からブレビウムと名付けられました。 [16]現在では、親核種であるトリウム234のすべての崩壊でこの異性体が生成されると考えられており[17]、基底状態は（目に見えない）IT崩壊によって観測されています。プロトアクチニウム234mはプロトアクチニウム234と同じ質量（陽子と中性子の数が同じ）を持ちますが、その違いは半減期が異なることのみに現れ、プロトアクチニウム234mの寿命は著しく短いです。この現象は核異性体と呼ばれています。[18]

参考文献

  1. ^ abcd Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). 「NUBASE2020による核特性の評価」(PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3) 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ 「標準原子量：プロトアクチニウム」CIAAW . 2017年。
  3. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (2022-05-04). 「元素の標準原子量2021（IUPAC技術報告書）」. Pure and Applied Chemistry . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  4. ^ Wang, Meng; Huang, WJ; Kondev, FG; Audi, G.; Naimi, S. (2021). 「AME 2020 原子質量評価 (II). 表、グラフ、参考文献*」. Chinese Physics C. 45 ( 3) 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
  5. ^ 張、MM;王、JG;マ、L。ガン、ZG; Zhang、ZY;フアン、MH;ヤン、HB;ヤン、CL。アンドレーエフ、ＡＮ。ユアン、CX;ティアン、YL;ワン、YS;ワン、JY;ヤン、YH;ウー、XL;徐、SY;趙、Ｚ．黄、XY;リー、ZC。周、H。チャン、X。謝、G。朱、Ｌ．グアン、F.鄭、JH;サン、LC;リー、YJ;ヤン、人事。デュアン、LM;ルー、ZW;ウィスコンシン州ファン。サン、LT;おい。;徐、HS;丹生、YF;彼、XT。レン、ZZ;シンガポール、周（2025年5月29日）。 「α線放出同位体210Paの発見」Nature Communications . 16 (1): 5003. doi :10.1038/s41467-025-60047-2. ISSN  2041-1723. PMC 12123024. PMID 40442068  . 
  6. ^ Bonetti, R.; Guglielmetti, A. (2007). 「クラスター放射能：20年後の概要」(PDF) . Romanian Reports in Physics 59 : 301– 310. 2016年9月19日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
  7. ^ Mastren, T.; Stein, BW; Parker, TG; Radchenko, V.; Copping, R.; Owens, A.; Wyant, LE; Brugh, M.; Kozimor, SA; Noriter, FM; Birnbaum, ER; John, KD; Fassbender, ME (2018). 「硫黄系抽出クロマトグラフィー樹脂を用いたプロトアクチニウムの分離」.分析化学. 90 (11): 7012– 7017. Bibcode :2018AnaCh..90.7012M. doi :10.1021/acs.analchem.8b01380. ISSN  0003-2700. OSTI  1440455. PMID  29757620.
  8. ^ 「プロトアクチニウム｜放射性、崩壊、同位体｜ブリタニカ」www.britannica.com . 2025年10月15日閲覧。
  9. ^ “Eigenschaften Protactinium 231 - Das Periodensystem online”. www.periodensystem-online.de (ドイツ語) 。2025 年 10 月 15 日に取得。
  10. ^ ab "プロトアクチニウム | 放射性、崩壊、同位体 | ブリタニカ". www.britannica.com . 2025年10月15日閲覧。
  11. ^ "プロトアクチニウム". www.chemie.de (ドイツ語) . 2025年10月15日閲覧。
  12. ^ 「アクチノイド元素｜化学的性質と用途｜ブリタニカ」www.britannica.com . 2025年10月15日閲覧。
  13. ^ 「原子燃料サイクルにおけるトリウムの利用」（PDF） Gen IV国際フォーラム、2010年12月22日。
  14. ^ 「プロトアクチニウム｜放射性、崩壊、同位体｜ブリタニカ」www.britannica.com . 2025年10月15日閲覧。
  15. ^ Fry, C., M. Thoennessen. 「アクチニウム、トリウム、プロトアクチニウム、ウラン同位体の発見」2012年1月14日。2018年5月20日にアクセス。https://people.nscl.msu.edu/~thoennes/2009/ac-th-pa-u-adndt.pdf.
  16. ^ 「ヒトの健康に関するファクトシート - プロトアクチニウム」（PDF）アルゴンヌ国立研究所（ANL）2001年11月。 2023年10月17日閲覧。
  17. ^ ENSDF分析は国立核データセンターで公開されています。「NuDat 3.0データベース」ブルックヘブン国立研究所。
  18. ^ "プロトアクチニウム". www.chemie.de (ドイツ語) . 2025年10月15日閲覧。
  • 同位体質量:
    • アウディ、ジョルジュ。ベルシヨン、オリヴィエ。ジャン・ブラショー。Wapstra、Aaldert Hendrik (2003)、「核および崩壊特性の NUBASE 評価」、核物理学 A、729 : 3–128、Bibcode :2003NuPhA.729....3A、doi :10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001
  • 同位体組成と標準原子質量:
    • de Laeter, John Robert ; Böhlke, John Karl ; De Bièvre, Paul ; Hidaka, Hiroshi ; Peiser, H. Steffen ; Rosman, Kevin JR ; Taylor, Philip DP (2003). 「元素の原子量．レビュー2000（IUPAC技術報告書）」．純粋・応用化学．75 ( 6): 683– 800. doi : 10.1351/pac200375060683 .
    • Wieser, Michael E. (2006). 「元素の原子量2005（IUPAC技術報告書）」.純粋・応用化学. 78 (11): 2051–2066 . doi : 10.1351/pac200678112051 .
  • 「ニュースとお知らせ：標準原子量の改訂」国際純正応用化学連合. 2005年10月19日.
  • 半減期、スピン、異性体データは、以下のソースから選択されています。
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