ジルコニウムの同位体

天然に存在するジルコニウム（₄₀ Zr ）は、4つの安定同位体（そのうち1つは将来放射性同位体として発見される可能性がある）と、1つの非常に長寿命の放射性同位体（⁹⁶ Zr ）から構成されています。96 Zrは二重ベータ崩壊により崩壊する原始核種で、半減期は2.0×10 ¹⁹年と観測されています。 ^[4]また、単一ベータ崩壊を起こすこともありますが、これはまだ観測されていません。ただし、理論的に予測されるt _1/2の値は2.4×10 ²⁰年です。 ^[5] 2番目に安定した放射性同位体は⁹³ Zrで、半減期は153万年です。他に30種類の放射性同位体が観測されています。⁹⁵ Zr（64.02日）、⁸⁸ Zr（83.4日）、⁸⁹ Zr（78.41時間）を除き、すべての半減期は1日未満です。⁹² Zrより軽い同位体の主な崩壊モードは電子捕獲であり、より重い同位体の主な崩壊モードはベータ崩壊です。

⁸⁸ Zrはジルコニウムの放射性同位体で、半減期は83.4日です。2019年1月、この同位体の中性子捕獲断面積は約861,000バーンであることが発見されました。これは予測よりも数桁大きく、キセノン135を除く他のどの核種よりも大きい値です。^[10]

^{89 Zr は、}半減期が 78.41 時間のジルコニウムの放射性同位体です。天然のイットリウム 89 の陽子照射によって生成されます。最も顕著なガンマ光子のエネルギーは 909 keV です。

ジルコニウム89は、例えばジルコニウム89標識抗体（免疫PET）を用いた陽電子放出断層撮影法^[11]による特殊な診断用途に使用されています。 ^[12]崩壊表については、Maria Vosjanの「ジルコニウム89（89Zr）」を参照してください。Cyclotron.nl。

⁹³ Zrはジルコニウムの放射性同位体で、半減期は153万年で、低エネルギーのベータ粒子を放出して崩壊します。崩壊の73％は励起状態のニオブ-93となり、半減期は14年で、低エネルギーのガンマ線を放出して安定した基底状態の⁹³ Nbに崩壊します。残りの27％は基底状態に直接崩壊します。 ^{[14]これは、わずか7つ}の長寿命核分裂生成物のうちの1つです。この同位体の放射能の危険性は、その放射能の比活性とエネルギーが低いため、限られています。

原子核分裂では、他の最も豊富な核分裂生成物と同等の6.3% の核分裂収率 ( ^{235 U の熱中性子核分裂) で 93 Zr が生成されます。原子炉には通常、}燃料棒 被覆材として大量のジルコニウムが含まれており(ジルカロイを参照)、^{92 Zr の中性子照射によっても93} Zr がいくらか生成されますが、これは^{92 Zr の}中性子捕獲 断面積が 0.22バーンと低いために制限されます。実際、燃料棒被覆材にジルコニウムを使用する主な理由の 1 つは、その断面積が小さいことです。

^{93 Zr も}中性子捕獲 断面積が 0.7 バーンと低い。^{[15] [16]}核分裂ジルコニウムのほとんどは他の同位体から構成されており、中性子吸収断面積が大きい他の同位体は^{91 Zr で、}断面積は^1.24バーンである。93 Zr は、 ⁹⁹ Tcや¹²⁹ Iほど核変換による処分には適していない。土壌中の移動性は比較的低いため、地層処分が適切な解決策となる可能性がある。あるいは、⁹³
Zrのより高い断面積は許容できると考えられており、照射された被覆管と核分裂生成物のジルコニウム (現在のほとんどの核再処理方法で混合されている) は、新しいジルカロイ被覆管の形成に使用できます。被覆管が原子炉内に入ると、比較的低レベルの放射能は許容されますが、輸送と製造には特別な注意が必要になる場合があります。

• 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。