アクチニウムの同位体

アクチニウム( _{89 Ac ) には安定}同位体がなく、特徴的な地球上の同位体組成もないため、標準的な原子量を与えることはできません。²⁰³ Acから²³⁶ Acまでの 34 の同位体と 7 つの異性体が知られています。 自然界には²²⁵ Ac、²²⁷ Ac 、^{228 Ac の 3 つの同位体が見られ、それぞれ237} Np、²³⁵ U、²³² Thの中間崩壊生成物として存在します。²²⁸ Ac と^{225 Ac は非常にまれであるため、天然のアクチニウムのほとんどは227} Acです。

最も安定した同位体は、半減期が 21.772 年の²²⁷ Ac、半減期が 10.0 日の^{225 Ac、半減期が 29.37 時間の226} Ac です。他のすべての同位体の半減期は 10 時間未満で、ほとんどが 1 分未満です。最も短寿命であることが知られている同位体は、半減期が 69ナノ秒の²¹⁷ Ac です。

精製された²²⁷ Acは185日後に崩壊生成物（²²⁷ Thと²²³ Fr）と平衡状態になります。^[2]

アクチニウム225は、136個の中性子を持つ高放射性同位体である。これはアルファ線を放出し、半減期は9.919日である。2024年現在、標的アルファ線治療におけるアルファ線源としての研究が行われている。^{[12] [13] [14]アクチニウム225は、半減期の短い}フランシウム221とアスタチン217を経て、3回のアルファ崩壊を経て²¹³ Biとなり、それ自体がアルファ線源として使用される。^{[15]もう1つの利点は、 225} Acの崩壊系列が核種²⁰⁹ Biで終了することです^{[注 1]}。これは、鉛よりも生物学的半減期がかなり短い。^{[16] [17]}しかし、その使用を制限する主な要因は、短寿命同位体の製造の難しさであり、最も一般的には老化した親核種（²³³ Uなど）から分離される。サイクロトロン、線形加速器、または高速増殖炉でも製造される可能性がある。^[18]

アクチニウム226は、半減期が29.37時間のアクチニウム同位体です。主に（83％）ベータ崩壊を起こし、時々（17％）電子捕獲を起こし、まれに（0.006％）アルファ崩壊を起こします。^[1] SPECTに使用するための²²⁶ Acに関する研究があります。^{[19] [20]}

アクチニウム227はアクチニウムの最も安定した同位体で、半減期は21.772年です。主に（98.62%）ベータ崩壊しますが、時々（1.38%）アルファ崩壊します。^{[1] 227 Acは}アクチニウム系列のメンバーです。ウラン鉱石に微量しか含まれておらず、鉱石中のウラン1トンには約0.2ミリグラムの²²⁷ Acが含まれています。^{[21] [22] 227 Acは、}原子炉で²²⁶ Raを中性子照射することでミリグラム単位で生成されます。^{[22] [23]}

${\displaystyle {\ce {^{226}_{88}Ra + ^{1}_{0}n -> ^{227}_{88}Ra ->[\beta^-][42.2 \ {\ ce {分}}] ^{227}_{89}Ac}}}$

²²⁷ Ac は放射能が非常に強いため、例えば宇宙船の放射性同位体熱電発電機の活性要素としての使用が研究されました。ベリリウムと圧縮された²²⁷ Ac の酸化物も、標準的なアメリシウム-ベリリウムおよびラジウム-ベリリウムのペアを超える活性を持つ効率的な中性子源です。 ^[24]これらすべての用途において、²²⁷ Ac (ベータ線源) は、崩壊時にアルファ放出同位体を生成する前駆体にすぎません。ベリリウムは、(α,n) 核反応の断面積が大きいため、アルファ粒子を捕獲して中性子を放出します。

${\displaystyle {\ce {^{9}_{4}Be + ^{4}_{2}He -> ^{12}_{6}C + ^{1}_{0}n + \gamma}}}$

²²⁷ AcBe中性子源は、中性子プローブに応用することができます。これは 、土壌中の水分量や、高速道路建設における品質管理のための水分/密度を測定するための標準的な装置です。^{[25] [26]}このようなプローブは、井戸の検層、中性子ラジオグラフィー、トモグラフィー、その他の放射化学調査にも使用されます。^[27]

²²⁷ Acは半減期が中程度であるため、海洋水のゆっくりとした垂直混合をモデル化するのに非常に便利な放射性同位体です。関連するプロセスは、流速 (年間 50 メートル程度) を直接測定しても、必要な精度で研究することはできません。ただし、さまざまな同位体の濃度深度プロファイルを評価することで、混合率を推定できます。この方法の背後にある物理的原理は次のとおりです。海洋水には均一に分散した²³⁵ U が含まれています。その崩壊生成物である²³¹ Pa は徐々に底に沈殿するため、その濃度は最初は深度とともに増加し、その後ほぼ一定のままになります。231 Pa は²²⁷ Acに崩壊しますが、後者の同位体の濃度は^{231 Pa の深度プロファイルに従わ}ず、海底に向かって増加します。これは、海底から追加の²²⁷ Acを上昇させる混合プロセスが原因で発生します。したがって、 ²³¹ Pa と²²⁷ Ac の両方の深度プロファイルを分析することで、研究者は混合挙動をモデル化できます。^{[28] [29]}

• アクチニウム系列
• アクチニド

• 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
• 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。
  • 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
  • 国立核データセンター。「NuDat 2.x データベース」。ブルックヘブン国立研究所。
  • ホールデン、ノーマン E. (2004)。「11. 同位体の表」。ライド、デビッド R. (編)。CRC化学および物理学ハンドブック(第 85 版)。フロリダ州ボカラトン: CRC プレス。ISBN 978-0-8493-0485-9。