カリホルニウムの同位体

カリホルニウム の同位体（98 Cf）
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
248立方フィートシンセ333.5日α100%244センチメートル
SF<0.01%–
249 cfシンセ351歳α100%245センチメートル
SF≪0.01%–
250立方フィートシンセ13.08歳α99.9%246センチメートル
SF0.08%–
251 cfシンセ898歳α247センチメートル
252 cfシンセ2.645年α96.9%248センチメートル
SF3.1%–
253 cfシンセ17.81日β −99.7%253 Es
α0.31%249センチメートル
254 cfシンセ60.5日SF99.7%–
α0.31%250センチメートル

カリホルニウム（98 Cf）は人工元素であるため、標準的な原子量を与えることはできません。他の人工元素と同様に、安定同位体は存在しません。最初に合成された同位体は1950年の245 Cfです。237 Cfから256 Cfまでの20種類の放射性同位体と、いくつかの短寿命の核異性体が知られています。最も長寿命の同位体は251 Cfで、半減期は898年です。次に長いのは249 Cf（バークリウムの崩壊から得られる同位体として純粋に得られる）で、半減期は351年です。

同位体のリスト

Cf-249
Cf-251
核種
[n 1]		Z北同位体質量 （Da）[2] [n 2] [n 3]
半減期[1]
減衰
モード[1]
[n 4]		娘
同位体
スピンと
パリティ[1]
[n 5] [n 6]
励起エネルギー
237 cf98139237.06220(10)0.8(2)秒α（70％）233センチメートル5/2+#
SF（30％）（様々な）
238 cf98140238.06149(32)#21.1(13)ミリ秒SF（97.5％）[n 7]（様々な）0歳以上
α（2.5％）234センチメートル
239 cf98141239.06248(13)#28(2) sα（65％）235センチメートル5/2+#
β + ? (35%)239ページ
240立方フィート98142240.062253(19)40.3(9)秒α（98.5％）236センチメートル0歳以上
SF（1.5％）（様々な）
241 CF98143241.06369(18)#2.35(18)分β + ? (85%)241ページ7/2−#
α（15％）237センチメートル
242 cf98144242.063755(14)3.49(15)分α（61％）238センチメートル0歳以上
β + (39%)242ページ
SF（<0.014％）（様々な）
243 cf98145243.06548(19)#10.8(3)分β + (86%)243ページ（1/2以上）
α（14％）239センチメートル
244 cf98146244.0659994(28)19.5(5)分α（75％）240センチメートル0歳以上
EC（25％）244ページ
245立方フィート98147245.0680468(26)45.0(15)分β + (64.7%)245ページ1/2以上
α（35.3％）241センチメートル
245m CF57(4) keV>100# nsそれ245立方フィート（7/2+）
246 cf98148246.0688037(16)35.7(5) 時間α242センチメートル0歳以上
SF（2.4×10 −4 %）（様々な）
247 cf98149247.070971(15)3.11(3) 時間EC（99.965％）247ページ（7/2+）
α（0.035％）243センチメートル
248立方フィート98150248.072183(5)333.5(28) dα244センチメートル0歳以上
SF（0.0029％）（様々な）
249 cf98151249.0748504(13)351(2) 年α245センチメートル9月2日
SF (5×10 −7 %)（様々な）
249m立方フィート144.98(5) keV45(5)μsそれ249 cf5/2+
250立方フィート98152250.0764045(17)13.08(9) 年α（99.923％）246センチメートル0歳以上
SF（0.077％）（様々な）
251参照[n 8]98153251.079587(4)898(44)年α247センチメートル1/2以上
251m立方フィート370.47(3) keV1.3(1) μsそれ251 cf11/2−
252参照[n 9]98154252.0816265(25)2.645(8) 年α（96.8972％）248センチメートル0歳以上
SF（3.1028％）[n 10]（様々な）
253 cf98155253.085134(5)17.81(8) dβ −（99.69％）253 Es（7/2+）
α（0.31％）249センチメートル
254参照[n 11]98156254.087324(12)60.5(2) dSF（99.69％）（様々な）0歳以上
α（0.31％）250センチメートル
255立方フィート98157255.09105(22)#85(18)分β −255 Es（7/2+）
256 Cf [n 12]98158256.09344(34)#12.3(12)分SF（様々な）0歳以上
この表のヘッダーとフッター:
  1. ^ m Cf – 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. ^ 崩壊のモード:
    EC:電子捕獲


    SF：自発核分裂
  5. ^ ( ) スピン値 – 弱い割り当て引数を持つスピンを示します。
  6. ^ # – # 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 (TNN) の傾向から導き出されたものです。
  7. ^ 主な崩壊モードとして自発核分裂を起こすことが知られている最も軽い核種
  8. ^ 中性子断面積が大きいため、中性子を吸収する傾向がある
  9. ^ 最も一般的な同位体
  10. ^ 中性子放出量が多い、核分裂あたり平均3.7個の中性子
  11. ^ 理論的には254 Fmへのβ − β −崩壊が可能
  12. ^ 理論的にはβ − β −崩壊により256 Fm へ、あるいは β −崩壊により256 Esへ崩壊する可能性がある

アクチニド対核分裂生成物

半減期によるアクチニドと核分裂生成物
アクチニド[3]崩壊系列による半減期
範囲（a）		235 Uの核分裂生成物（収量別）[4]
4 n
（トリウム）		4 n + 1
（ネプツニウム）		4 n + 2
（ラジウム）		4 n + 3
（アクチニウム）		4.5～7%0.04～1.25%<0.001%
228ラ№4～6歳155ユー・ユー
248ページ[5]> 9 a
244センチメートル241 Puƒ250立方フィート227 Ac№10～29歳90シニア85クローネ113m Cdþ
232 Uƒ238 Puƒ243センチメートル29～97年137セシウム151スモールþ121m Sn
249 Cfƒ242m午前​141～351年

100 a～210 ka の範囲に半減期を持つ核分裂生成物はありません...

241午前​251 Cfƒ[6]430～900年
226ラ№247ページ1.3～1.6千年前
240プエルトリコ229番目246センチメートル243午前​4.7～7.4千年前
245センチメートル250センチメートル8.3～8.5千年
239 Puƒ24.1万
230番目​231パ№32～76千年前
236 Npƒ233 Uƒ234 U№15万～25万年前99 Tc₡126スン
248センチメートル242プソム327～375万年前79セ₡
133万135セシウム₡
237 Npƒ161万～650万年前93 Zr107パド
236ウ247センチメートル1500万～2400万年前129 I₡
244プソム8000万

...1570万年以降も存在しない[7]

232番​238 U№235 Uƒ№0.7～14.1億年

カリホルニウム252

カリホルニウム252の生成図

カリホルニウム252（Cf-252、252 Cf ）は、分岐比3.09%で自発核分裂を起こし、小型中性子源として利用される。核分裂中性子のエネルギー範囲は0～13MeVで、平均値は2.3MeV、最確値は1MeVである 。 [ 8]

この同位体は高い中性子放出を生成し、原子力、医療、石油化学探査などの産業でさまざまな用途に使用されています。

原子炉

カリホルニウム252中性子源は、原子炉の起動に最もよく利用されています。原子炉に核燃料が充填されると、この中性子源から放出される安定した中性子が連鎖反応を開始します。

軍事と防衛

アメリカ軍、州兵、国土安全保障省、税関・国境警備局が使用する携帯型同位体中性子分光法（PINS）は、 252 Cf線源を使用して、砲弾、迫撃砲弾、ロケット弾、爆弾、地雷、即席爆発装置（IED）内の危険物質を検出します。 [9] [10]

石油と石油製品

石油産業では、252 Cfは油井内の石油と水の層を見つけるために使用されます。機器を油井内に降ろし、高エネルギー中性子を地層に照射することで、掘削孔の長さ全体にわたる多孔度、透水性、および炭化水素の存在を測定します。[11]

薬

カリホルニウム252は重篤な癌の治療にも使用されています。特定の種類の脳癌や子宮頸癌に対しては、カリホルニウム252はラジウムのより費用対効果の高い代替品として使用することができます。[12]

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. ^ 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.
  3. ^ ラジウム（元素番号88）も加わる。実際にはサブアクチノイドであるが、アクチニウム（元素番号89）の直前に位置し、ポロニウム（元素番号84）の後に3元素の不安定性ギャップがあり、このギャップには半減期が4年以上の核種は存在しない（このギャップで最も長寿命の核種は半減期が4日未満のラドン222である）。ラジウムの同位体の中で最も長寿命の同位体は1,600年であり、この元素をここに含める価値がある。
  4. ^具体的には、典型的な 原子炉におけるウラン 235 の熱中性子核分裂から生じます。
  5. ^ Milsted, J.; Friedman, AM; Stevens, CM (1965). 「ベルクリウム247のアルファ半減期；ベルクリウム248の新しい長寿命異性体」.核物理学. 71 (2): 299. Bibcode :1965NucPh..71..299M. doi :10.1016/0029-5582(65)90719-4.
    同位体分析の結果、約10ヶ月間にわたり分析された3つのサンプルにおいて、質量数248の核種が一定量存在することが分かりました。これは、半減期が9年以上のBk 248の異性体に起因するものと推定されました。Cf 248の増殖は検出されず、β線半減期の下限は約10 4年と推定されます。この新たな異性体に起因するα線放射は検出されていません。α線の半減期はおそらく300年以上です。
  6. ^ これは「不安定の海」に入るまでの半減期が少なくとも4年である最も重い核種です。
  7. ^ 半減期が232 Th を大幅に超える「古典的に安定した」核種は除きます。たとえば、 113m Cd の半減​​期はわずか 14 年ですが、 113 Cd の半減​​期は 8京年です。
  8. ^ Dicello, JF; Gross, W.; Kraljevic, U. (1972). 「カリフォルニウム252の放射線品質」. Physics in Medicine and Biology . 17 (3): 345– 355. Bibcode :1972PMB....17..345D. doi :10.1088/0031-9155/17/3/301. PMID  5070445. S2CID  250786668.
  9. ^ 「軍事用ポータブル同位体中性子分光法（PINS）」フロンティア・テクノロジー社。2018年6月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年2月24日閲覧。
  10. ^ Martin, RC; Knauer, JB; Balo, PA (2000-11-01). 「カリフォルニウム252中性子源の製造、流通、および応用」.応用放射線同位体. 53 ( 4–5 ): 785– 792. doi :10.1016/s0969-8043(00)00214-1. ISSN  0969-8043. PMID  11003521.
  11. ^ 「カリフォルニウム252とアンチモン・ベリリウム源」フロンティア・テクノロジー社2016年2月24日閲覧。
  12. ^ 丸山雄三; ヴァン・ナゲル・ジュニア; 米田俊一; ドナルドソン・エヴァンソン; ハンソン・メッツ; マーティン・アラン・ウィルソン; コフィー・シー・ワイ; フェオラ・ジェイ (1984年10月1日). 「カリホルニウム252中性子密封小線源療法による子宮頸がんの5年治癒」. American Journal of Clinical Oncology . 7 (5): 487– 493. doi :10.1097/00000421-198410000-00018. ISSN  0277-3732. PMID  6391143. S2CID  12553815.

出典

  • ライド, デイビッド・R. 編 (2006). 『化学と物理ハンドブック』（第87版）. CRC Press, Taylor & Francis Group. ISBN 978-0-8493-0487-3。
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