プロトアクチニウムの同位体

プロトアクチニウム（₉₁ Pa）には安定同位体がありません。4つの天然同位体により標準原子量が与えられます。

プロトアクチニウムの放射性同位体は²¹¹ Paから²³⁹ Paの範囲で29 種類存在することがわかっています。最も安定した同位体は半減期が 32,760 年の²³¹ Pa 、半減期が 26.967 日の²³³ Pa、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、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  = 1.17 分) の 5 つのメタ状態もあります。

天然に存在する同位体は²³¹ Pa、²³⁴ Pa、^234m Pa の 3 つだけです。前者は²³⁵ Uの中間崩壊生成物として存在し、後者の 2 つは²³⁸ Uの中間崩壊生成物として存在します。天然のプロトアクチニウムのほぼすべては ^{231 Pa によって構成されています。}

^{最も安定な同位体である231} Pa より軽い（231 Pa を含む） Pa の同位体の主な崩壊モードはアルファ崩壊です。ただし、 ²²⁸ Pa から²³⁰ Pa は例外で、これらの同位体は主に電子捕獲によってトリウムの同位体に崩壊します。より重い同位体の主なモードはベータマイナス（β ⁻）崩壊です。²³¹ Pa と 227 Pa より軽い（ ²²⁷ Pa を含む）プロトアクチニウムの同位体の主な崩壊生成物はアクチニウムの同位体であり、プロトアクチニウムのより重い同位体の主な崩壊生成物はウランの同位体です。

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%)、ベータプラス崩壊して²³⁰ Thになりますが、ベータマイナス崩壊で²³⁰ Uになる割合は少ない (8%) です。また、非常にまれに (0.003%)、アルファ崩壊して²²⁶ Acになることもあります。^{[12]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。質量は 230.034541 u です。

プロトアクチニウム230は、標的アルファ粒子療法（TAT）で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。これは、天然トリウムの陽子または重陽子照射によって生成できます。^[13]

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、半減期は 32,760 年である。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し、ウラン鉱石中の平衡濃度は235 U 100 万個あたり 46.55 231 Pa である。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、(n,2n) 反応の結果として生成される。この反応では、高速中性子が²³² Thまたは²³² Uから中性子を1 つ取り除き、中性子捕獲によっても破壊されるが、この反応の断面積も小さい。

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:アルファから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 もトリウム燃料サイクルの一部です。これは、トリウム 233 (中性子捕獲によって天然のトリウム 232 から生成される) とウラン 233 (トリウム サイクルの核分裂性燃料) の間の中間ベータ崩壊生成物です。一部のトリウム サイクル原子炉の設計では、燃料として役に立たない Pa-234 と U-234 を生成するさらなる中性子捕獲から Pa-233 を保護しようとします。

プロトアクチニウム234は半減期が6.70時間のウラン系列の元素で、 1921年にオットー・ハーンによって発見されました。 ^[14]

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。1913年にカジミエシュ・ファヤンスとオスワルド・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た。 ^{[15] 234Th}の崩壊の約99.8%は基底状態（t _1/2  = 6.70時間）ではなくこの異性体を生成する。 ^[15]

• 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 技術レポート)」。純粋および応用化学。75 (6): 683– 800。doi : 10.1351/pac200375060683。
  • Wieser, Michael E. (2006). 「元素の原子量 2005 (IUPAC 技術レポート)」.純粋および応用化学. 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。
  • 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。