Wikipedia

Isotop zirkonium

nuklida dengan nomor atom 40 tetapi dengan nomor massa berbeda

Zirkonium (40Zr) yang terbentuk secara alami terdiri dari empat isotop stabil (salah satunya mungkin ditemukan menjadi radioaktif di masa depan), dan satu radioisotop berumur sangat panjang (96Zr), sebuah nuklida primordial yang meluruh melalui peluruhan beta ganda dengan waktu paruh 2,0×1019 tahun;[3] ia juga dapat mengalami peluruhan beta tunggal, yang belum teramati, tetapi nilai prediksi teoritis dari t1/2-nya adalah 2,4×1020 tahun.[4] Radioisotop paling stabil kedua adalah 93Zr, yang memiliki waktu paruh 1,53 juta tahun. Tiga puluh radioisotop lainnya telah diamati. Semuanya memiliki waktu paruh kurang dari satu hari kecuali 95Zr (64,02 hari), 88Zr (83,4 hari), dan 89Zr (78,41 jam). Mode peluruhan utama untuk isotop yang lebih ringan daripada 92Zr adalah penangkapan elektron, sedangkan untuk isotop yang lebih berat adalah peluruhan beta.

Isotop utama zirkonium
Iso­top Peluruhan
kelim­pahan waktu paruh (t1/2) mode pro­duk
88Zr sintetis 83,4 hri ε 88Y
γ –
89Zr sintetis 78,4 jam ε 89Y
β+ 89Y
γ –
90Zr 51,45% stabil
91Zr 11,22% stabil
92Zr 17,15% stabil
93Zr renik 1,53×106 thn β− 93Nb
94Zr 17,38% stabil
96Zr 2,80% 2,0×1019 thn[1] β−β− 96Mo
Berat atom standar Ar°(Zr)
  • 91,224±0,002
  • 91,224±0,002 (diringkas)[2]

Daftar isotop

sunting
Nuklida
[n 1] 		Z N Massa isotop (Da)
[n 2][n 3] 		Waktu paruh
[n 4][n 5] 		Mode
peluruhan
 Isotop
anak
[n 6] 		Spin dan
paritas
[n 7][n 5] 		Kelimpahan alami (fraksi mol)
Energi eksitasi Proporsi normal Rentang variasi
78Zr 40 38 77,95523(54)# 50# mdtk
[>170 ndtk] 		0+
79Zr 40 39 78,94916(43)# 56(30) mdtk β+, p 78Sr 5/2+#
β+ 79Y
80Zr 40 40 79,9404(16) 4,6(6) dtk β+ 80Y 0+
81Zr 40 41 80,93721(18) 5,5(4) dtk β+ (>99,9%) 81Y (3/2−)#
β+, p (<0,1%) 80Sr
82Zr 40 42 81,93109(24)# 32(5) dtk β+ 82Y 0+
83Zr 40 43 82,92865(10) 41,6(24) dtk β+ (>99,9%) 83Y (1/2−)#
β+, p (<0,1%) 82Sr
84Zr 40 44 83,92325(21)# 25,9(7) mnt β+ 84Y 0+
85Zr 40 45 84,92147(11) 7,86(4) mnt β+ 85Y 7/2+
85mZr 292,2(3) keV 10,9(3) dtk IT (92%) 85Zr (1/2−)
β+ (8%) 85Y
86Zr 40 46 85,91647(3) 16,5(1) jam β+ 86Y 0+
87Zr 40 47 86,914816(9) 1,68(1) jam β+ 87Y (9/2)+
87mZr 335,84(19) keV 14,0(2) dtk IT 87Zr (1/2)−
88Zr[n 8] 40 48 87,910227(11) 83,4(3) hri EC 88Y 0+
89Zr 40 49 88,908890(4) 78,41(12) jam β+ 89Y 9/2+
89mZr 587,82(10) keV 4,161(17) mnt IT (93,77%) 89Zr 1/2−
β+ (6,23%) 89Y
90Zr[n 9] 40 50 89,9047044(25) Stabil 0+ 0,5145(40)
90m1Zr 2319,000(10) keV 809,2(20) mdtk IT 90Zr 5-
90m2Zr 3589,419(16) keV 131(4) ndtk 8+
91Zr[n 9] 40 51 90,9056458(25) Stabil 5/2+ 0,1122(5)
91mZr 3167,3(4) keV 4,35(14) μdtk (21/2+)
92Zr[n 9] 40 52 91,9050408(25) Stabil 0+ 0,1715(8)
93Zr[n 10] 40 53 92,9064760(25) 1,53(10)×106 thn β− (73%) 93mNb 5/2+
β− (27%) 93Nb
94Zr[n 9] 40 54 93,9063152(26) Stabil Secara Pengamatan[n 11] 0+ 0,1738(28)
95Zr[n 9] 40 55 94,9080426(26) 64,032(6) hri β− 95Nb 5/2+
96Zr[n 12][n 9] 40 56 95,9082734(30) 20(4)×1018 thn β−β−[n 13] 96Mo 0+ 0,0280(9)
97Zr 40 57 96,9109531(30) 16,744(11) jam β− 97mNb 1/2+
98Zr 40 58 97,912735(21) 30,7(4) dtk β− 98Nb 0+
99Zr 40 59 98,916512(22) 2,1(1) dtk β− 99mNb 1/2+
100Zr 40 60 99,91776(4) 7,1(4) dtk β− 100Nb 0+
101Zr 40 61 100,92114(3) 2,3(1) dtk β− 101Nb 3/2+
102Zr 40 62 101,92298(5) 2,9(2) dtk β− 102Nb 0+
103Zr 40 63 102,92660(12) 1,3(1) dtk β− 103Nb (5/2−)
104Zr 40 64 103,92878(43)# 1,2(3) dtk β− 104Nb 0+
105Zr 40 65 104,93305(43)# 0,6(1) dtk β− (>99,9%) 105Nb
β−, n (<0,1%) 104Nb
106Zr 40 66 105,93591(54)# 200# mdtk
[>300 ndtk] 		β− 106Nb 0+
107Zr 40 67 106,94075(32)# 150# mdtk
[>300 ndtk] 		β− 107Nb
108Zr 40 68 107,94396(64)# 80# mdtk
[>300 ndtk] 		β− 108Nb 0+
109Zr 40 69 108,94924(54)# 60# mdtk
[>300 ndtk]
110Zr 40 70 109,95287(86)# 30# mdtk
[>300 ndtk] 		0+
111Zr[6] 40 71
112Zr[6] 40 72 0+
113Zr[7] 40 73
114Zr[8] 40 74 0+
Header & footer tabel ini:  view 
  1. ^ mZr – Isomer nuklir tereksitasi.
  2. ^ ( ) – Ketidakpastian (1σ) diberikan dalam bentuk ringkas dalam tanda kurung setelah digit terakhir yang sesuai.
  3. ^ # – Massa atom bertanda #: nilai dan ketidakpastian yang diperoleh bukan dari data eksperimen murni, tetapi setidaknya sebagian dari tren dari Permukaan Massa (trends from the Mass Surface, TMS).
  4. ^ Waktu paruh tebal – hampir stabil, waktu paruh lebih lama dari umur alam semesta.
  5. ^ a b # – Nilai yang ditandai # tidak murni berasal dari data eksperimen, tetapi setidaknya sebagian dari tren nuklida tetangga (trends of neighboring nuclides, TNN).
  6. ^ Simbol tebal sebagai anak – Produk anak stabil.
  7. ^ ( ) nilai spin – Menunjukkan spin dengan argumen penempatan yang lemah.
  8. ^ Penyerap neutron paling kuat kedua yang diketahui
  9. ^ a b c d e f Produk fisi
  10. ^ Produk fisi berumur panjang
  11. ^ Diyakini meluruh melalui β−β− menjadi 94Mo dengan waktu paruh lebih dari 1,1×1017 tahun
  12. ^ Radionuklida primordial
  13. ^ Diteorikan juga mengalami peluruhan β− menjadi 96Nb dengan waktu paruh parsial lebih besar dari 2,4×1019 tahun[5]

Zirkonium-88

sunting

Zirkonium-88 adalah sebuah radioisotop zirkonium dengan waktu paruh 83,4 hari. Pada Januari 2019, isotop ini ditemukan memiliki penampang tangkapan neutron sekitar 861.000 barn; ini beberapa kali lipat lebih besar dari yang diperkirakan, dan lebih besar dari nuklida lainnya kecuali 135Xe.[9]

Zirkonium-89

sunting

Zirkonium-89 adalah sebuah radioisotop zirkonium dengan waktu paruh 78,41 jam. Ia diproduksi oleh iradiasi proton dari 89Y alami. Foton gamanya yang paling menonjol memiliki energi 909 keV.

89Zr digunakan dalam aplikasi diagnostik khusus menggunakan pencitraan tomografi emisi positron[10], misalnya, dengan antibodi berlabel zirkonium-89 (immuno-PET).[11][12]

Zirkonium-93

sunting
Hasil, % per fisi[13]
Termal Cepat 14 MeV
232Th tidak fisil 6,70 ± 0,40 5,58 ± 0,16
233U 6,979 ± 0,098 6,94 ± 0,07 5,38 ± 0,32
235U 6,346 ± 0,044 6,25 ± 0,04 5,19 ± 0,31
238U tidak fisil 4,913 ± 0,098 4,53 ± 0,13
239Pu 3,80 ± 0,03 3,82 ± 0,03 3,0 ± 0,3
241Pu 2,98 ± 0,04 2,98 ± 0,33 ?
Nuklida t½ Hasil Q[a 1] βγ
(Ma) (%)[a 2] (keV)
99Tc 0,211 6,1385 294 β
126Sn 0,230 0,1084 4050[a 3] βγ
79Se 0,327 0,0447 151 β
93Zr 1,53  5,4575 91 βγ
135Cs 2,3   6,9110[a 4] 269 β
107Pd 6,5   1,2499 33 β
129I 15,7   0,8410 194 βγ
  1. ^ Energi peluruhan dibagi antara β, neutrino, dan γ jika ada.
  2. ^ Per 65 fisi neutron termal dari 235U dan 35 dari 239Pu.
  3. ^ Memiliki energi peluruhan 380 keV, tetapi produk peluruhannya, 126Sb memiliki energi peluruhan 3,67 MeV.
  4. ^ Lebih rendah di reaktor termal karena 135Xe, pendahulunya, mudah menyerap neutron.

Zirkonium-93 adalah sebuah radioisotop zirkonium dengan waktu paruh 1,53 juta tahun, meluruh melalui emisi partikel beta berenergi rendah. 73% dari total peluruhan mengisi keadaan tereksitasi 93Nb, yang meluruh dengan waktu paruh 14 tahun dan sinar gama berenergi rendah ke keadaan dasar 93Nb yang stabil, sedangkan 27% sisa peluruhan langsung mengisi keadaan dasar.[14] Ia adalah salah satu dari hanya 7 produk fisi berumur panjang. Aktivitas spesifik yang rendah dan energi radiasi yang rendah membatasi bahaya radioaktif dari isotop ini.

Fisi nuklir menghasilkannya pada hasil fisi 6,3% (fisi neutron termal 235U), setara dengan produk fisi paling melimpah lainnya. Reaktor nuklir biasanya mengandung sejumlah besar zirkonium sebagai kelongsong batang bahan bakar (lihat Zircaloy), dan iradiasi neutron 92Zr juga menghasilkan beberapa 93Zr, meskipun hal ini dibatasi oleh penampang tangkapan neutron 92Zr yang rendah sebesar 0,22 barn. Memang salah satu alasan utama untuk menggunakan zirkonium dalam kelongsong batang bahan bakar adalah penampangnya yang rendah.

93Zr juga memiliki penampang tangkapan neutron rendah sebesar 0,7 barn.[15][16] Sebagian besar zirkonium fisi terdiri dari isotop lain; isotop lain dengan penampang penyerapan neutron yang signifikan adalah 91Zr dengan penampang sebesar 1,24 barn. 93adalah kandidat yang kurang menarik untuk dibuang melalui transmutasi nuklir dibandingkan dengan 99Tc dan 129I. Mobilitas dalam tanah relatif rendah, sehingga pembuangan secara geologis dapat menjadi solusi yang memadai. Sebagai alternatif, jika efek pada ekonomi neutron dari penampang 93Zr yang lebih tinggi dianggap dapat diterima, kelongsong yang diiradiasi dan produk fisi zirkonium (yang dicampur bersama dalam sebagian besar metode pemrosesan ulang nuklir saat ini) dapat digunakan untuk membentuk kelongsong Zircaloy baru. Setelah kelongsong berada di dalam reaktor, tingkat radioaktivitas yang relatif rendah dapat ditoleransi, tetapi transportasi dan manufaktur mungkin memerlukan tindakan pencegahan khusus.

Referensi

sunting
  1. ^ Pritychenko, Boris; Tretyak, V. "Adopted Double Beta Decay Data". National Nuclear Data Center. Diakses tanggal 6 Juli 2022. 
  2. ^ Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure Appl. Chem. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  3. ^ "List of Adopted Double Beta (ββ) Decay Values". National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. 
  4. ^ H Heiskanen; M T Mustonen; J Suhonen (30 Maret 2007). "Theoretical half-life for beta decay of 96Zr". Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 34 (5): 837–843. doi:10.1088/0954-3899/34/5/005. 
  5. ^ Finch, S.W.; Tornow, W. (2016). "Search for the β decay of 96Zr". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 806: 70–74. Bibcode:2016NIMPA.806...70F. doi:10.1016/j.nima.2015.09.098  . 
  6. ^ a b Ohnishi, Tetsuya; Kubo, Toshiyuki; Kusaka, Kensuke; et al. (2010). "Identification of 45 New Neutron-Rich Isotopes Produced by In-Flight Fission of a 238U Beam at 345 MeV/nucleon". J. Phys. Soc. Jpn. Physical Society of Japan. 79 (7): 073201. doi:10.1143/JPSJ.79.073201  . 
  7. ^ Shimizu, Yohei; et al. (2018). "Observation of New Neutron-rich Isotopes among Fission Fragments from In-flight Fission of 345MeV=nucleon 238U: Search for New Isotopes Conducted Concurrently with Decay Measurement Campaigns". Journal of the Physical Society of Japan. 87: 014203. doi:10.7566/JPSJ.87.014203. 
  8. ^ Sumikama, T.; et al. (2021). "Observation of new neutron-rich isotopes in the vicinity of Zr110". Physical Review C. 103. doi:10.1103/PhysRevC.103.014614. 
  9. ^ Shusterman, J.A.; Scielzo, N.D.; Thomas, K.J.; Norman, E.B.; Lapi, S.E.; Loveless, C.S.; Peters, N.J.; Robertson, J.D.; Shaughnessy, D.A.; Tonchev, A.P. (2019). "The surprisingly large neutron capture cross-section of 88Zr". Nature. 565 (7739): 328–330. Bibcode:2019Natur.565..328S. doi:10.1038/s41586-018-0838-z. OSTI 1512575. PMID 30617314. 
  10. ^ Dilworth, Jonathan R.; Pascu, Sofia I. (2018). "The chemistry of PET imaging with zirconium-89". Chemical Society Reviews. 47 (8): 2554–2571. doi:10.1039/C7CS00014F. PMID 29557435. 
  11. ^ Van Dongen, GA; Vosjan, MJ (August 2010). "Immuno-positron emission tomography: shedding light on clinical antibody therapy". Cancer Biotherapy and Radiopharmaceuticals. 25 (4): 375–85. doi:10.1089/cbr.2010.0812. PMID 20707716. 
  12. ^ Untuk tabel peluruhan, lihat Maria Vosjan. "Zirconium-89 (89Zr)". Cyclotron.nl. 
  13. ^ M. B. Chadwick et al, "ENDF/B-VII.1: Nuclear Data for Science and Technology: Cross Sections, Covariances, Fission Product Yields and Decay Data", Nucl. Data Sheets 112(2011)2887. (accessed at www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm)
  14. ^ Cassette, P.; Chartier, F.; Isnard, H.; Fréchou, C.; Laszak, I.; Degros, J.P.; Bé, M.M.; Lépy, M.C.; Tartes, I. (2010). "Determination of 93Zr decay scheme and half-life". Applied Radiation and Isotopes. 68 (1): 122–130. doi:10.1016/j.apradiso.2009.08.011. PMID 19734052. 
  15. ^ "ENDF/B-VII.1 Zr-93(n,g)". National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. 22 Desember 2011. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2009-07-20. Diakses tanggal 6 Juli 2022. 
  16. ^ S. Nakamura; et al. (2007). "Thermal neutron capture cross-sections of Zirconium-91 and Zirconium-93 by prompt gamma-ray spectroscopy". Journal of Nuclear Science and Technology. 44 (1): 21–28. doi:10.1080/18811248.2007.9711252. 
Diperoleh dari "https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Isotop_zirkonium&oldid=21977539"