Isotope von Cäsium - Isotopes of caesium

Hauptisotope von Cäsium   ( 55 Cs)
Isotop Verfall
Fülle Halbwertszeit ( t 1/2 ) Modus Produkt
131 Cs syn 9,7 Tage ε 131 Xe
133 Cs 100% stabil
134 Cs syn 2.0648 Jahre ε 134 Xe
β − 134 Ba
135 Cs verfolgen 2,3 × 10 6  y β − 135 Ba
137 Cs syn 30,17 Jahre β − 137 Ba
Standardatomgewicht A r, Standard (Cs) 132.905 451 96 (6)

Cäsium ( 55 Cs) hat 40 bekannte Isotope und ist damit neben Barium und Quecksilber eines der Elemente mit den meisten Isotopen. Die Atommassen dieser Isotope reichen von 112 bis 151. Nur ein Isotop, 133 Cs, ist stabil. Die langlebigsten Radioisotope sind 135 Cs mit einer Halbwertszeit von 2,3 Millionen Jahren, 137 Cs mit einer Halbwertszeit von 30,1671 Jahren und 134 Cs mit einer Halbwertszeit von 2,0652 Jahren. Alle anderen Isotope haben Halbwertszeiten von weniger als 2 Wochen, die meisten von weniger als einer Stunde.

Ab 1945, mit dem Beginn der Atomtests , wurden Cäsium-Radioisotope in die Atmosphäre freigesetzt, wo Cäsium leicht in Lösung aufgenommen und als Bestandteil des radioaktiven Niederschlags an die Erdoberfläche zurückgegeben wird . Sobald Cäsium ins Grundwasser gelangt, wird es auf Bodenoberflächen abgelagert und vor allem durch Partikeltransport aus der Landschaft entfernt. Als Ergebnis kann die Eingabefunktion dieser Isotope als Funktion der Zeit geschätzt werden.

Liste der Isotope

Nuklid
 Z n Isotope Masse ( Da )
 Halbes Leben
 Decay-
Modus
 Tochter -
Isotop
 Spin und
Parität
 Natürliche Häufigkeit (Molbruch)
Anregungsenergie Normaler Anteil Variationsbreite
112 Cs 55 57 111.95030(33)# 500(100) μs P 111 Xe 1+#
α 108 Ich
113 Cs 55 58 112.94449(11) 16,7(7) μs p (99,97 %) 112 Xe 5/2+#
β + (0,03%) 113 Xe
114 Cs 55 59 113.94145(33)# 0,57(2) s β + (91,09 %) 114 Xe (1+)
β + , p (8,69 %) 113 Ich
β + , α (0,19%) 110 Te
α (.018%) 110 I
115 Cs 55 60 114.93591(32)# 1.4(8) s β + (99,93 %) 115 Xe 9/2+#
β + , p (0,07%) 114 I
116 Cs 55 61 115.93337(11)# 0,70(4) s β + (99,67 %) 116 Xe (1+)
β + , p (0,279%) 115 I
β + , α (.049%) 112 Te
116 Mio. Cs 100(60)# keV 3.85(13) s β + (99,48 %) 116 Xe 4+, 5, 6
β + , p (.51 %) 115 I
β + , α (0,008%) 112 Te
117 Cs 55 62 116.92867(7) 8.4(6) s β + 117 Xe (9/2+)#
117 Mio. Cs 150(80)# keV 6,5(4) s β + 117 Xe 3/2+#
118 Cs 55 63 117.926559(14) 14(2) s β + (99,95 %) 118 Xe 2
β + , p (.042%) 117 Ich
β + , α (0,0024 %) 114 Te
118 Mio. Cs 100(60)# keV 17(3) s β + (99,95 %) 118 Xe (7−)
β + , p (.042%) 117 Ich
β + , α (0,0024 %) 114 Te
119 Cs 55 64 118.922377(15) 43,0(2) s β + 119 Xe 9/2+
β + , α (2×10 −6 %) 115 Te
119 Mio. Cs 50(30)# keV 30,4(1) s β + 119 Xe 3/2(+)
120 Cs 55 65 119.920677(11) 61,2(18) s β + 120 Xe 2(−#)
β + , α (2×10 −5 %) 116 Te
β + , p (7×10 −6 %) 119 Ich
120 Mio. Cs 100(60)# keV 57(6) s β + 120 Xe (7−)
β + , α (2×10 −5 %) 116 Te
β + , p (7×10 −6 %) 119 Ich
121 Cs 55 66 120.917229(15) 155(4) s β + 121 Xe 3/2(+)
121 Mio. Cs 68,5(3) keV 122(3) s β + (83%) 121 Xe 9/2(+)
IT (17%) 121 Cs
122 Cs 55 67 121.91611(3) 21.18(19) s β + 122 Xe 1+
β + , α (2×10 −7 %) 118 Te
122m1 Cs 45,8 keV >1 μs (3)+
122m2 Cs 140 (30) keV 3,70(11) min β + 122 Xe 8−
122m3 Cs 127,0(5) keV 360(20) ms (5)−
123 Cs 55 68 122.912996(13) 5,88(3) min β + 123 Xe 1/2+
123m1 Cs 156,27(5) keV 1,64(12) s ES 123 Cs (11/2)−
123m2 Cs 231.63+X keV 114(5) ns (9/2+)
124 Cs 55 69 123.912258(9) 30,9(4) s β + 124 Xe 1+
124 Mio. Cs 462,55(17) keV 6.3(2) s ES 124 Cs (7)+
125 Cs 55 70 124.909728(8) 46,7(1) Minuten β + 125 Xe 1/2(+)
125 Mio. Cs 266.6(11) keV 900 (30) ms (11/2−)
126 Cs 55 71 125.909452(13) 1,64(2) min β + 126 Xe 1+
126m1 Cs 273,0(7) keV >1 μs
126m2 Cs 596.1(11) keV 171(14) μs
127 Cs 55 72 126.907418(6) 6.25(10) h β + 127 Xe 1/2+
127 Mio. Cs 452,23(21) keV 55(3) μs (11/2)−
128 Cs 55 73 127.907749(6) 3.640(14) min β + 128 Xe 1+
129 Cs 55 74 128.906064(5) 32.06(6) h β + 129 Xe 1/2+
130 Cs 55 75 129.906709(9) 29,21(4) min β + (98,4%) 130 Xe 1+
β − (1,6%) 130 Ba
130 Mio. Cs 163,25(11) keV 3,46(6) min IT (99,83 %) 130 Cs 5−
β + (.16 %) 130 Xe
131 Cs 55 76 130.905464(5) 9,689(16) Tage EC 131 Xe 5/2+
132 Cs 55 77 131.9064343(20) 6.480(6) Tage β + (98,13 %) 132 Xe 2+
β − (1,87 %) 132 Ba
133 Cs 55 78 132.905451933(24) Stabil 7/2+ 1.0000
134 Cs 55 79 133.906718475(28) 2.0652(4) Jahre β − 134 Ba 4+
EG (3×10 −4 %) 134 Xe
134 Mio. Cs 138,7441(26) keV 2.912(2) h ES 134 Cs 8−
135 Cs 55 80 134.9059770(11) 2,3 x10 6  y β − 135 Ba 7/2+
135 Mio. Cs 1632,9(15) keV 53(2) Minuten ES 135 Cs 19/2−
136 Cs 55 81 135.9073116(20) 13.16(3) d β − 136 Ba 5+
136 Mio. Cs 518(5) keV 19(2) s β − 136 Ba 8−
ES 136 Cs
137 Cs 55 82 136.9070895(5) 30.1671(13) ja β − (95%) 137m Ba 7/2+
β − (5%) 137 Ba
138 Cs 55 83 137.911017(10) 33,41(18) min β − 138 Ba 3−
138 Mio. Cs 79,9(3) keV 2,91(8) min IT (81%) 138 Cs 6−
β − (19%) 138 Ba
139 Cs 55 84 138.913364(3) 9,27(5) min β − 139 Ba 7/2+
140 Cs 55 85 139.917282(9) 63,7(3) s β − 140 Ba 1−
141 Cs 55 86 140.920046(11) 24,84(16) s β − (99,96 %) 141 Ba 7/2+
β − , n (0,0349%) 140 Ba
142 Cs 55 87 141.924299(11) 1,689(11) s β − (99,9%) 142 Ba 0−
β − , n (.091%) 141 Ba
143 Cs 55 88 142.927352(25) 1.791(7) s β − (98,38 %) 143 Ba 3/2+
β − , n (1,62 %) 142 Ba
144 Cs 55 89 143.932077(28) 994(4) ms β − (96,8%) 144 Ba 1(−#)
β − , n (3,2%) 143 Ba
144 Mio. Cs 300(200)# keV <1 s β − 144 Ba (>3)
ES 144 Cs
145 Cs 55 90 144.935526(12) 582(6) ms β − (85,7%) 145 Ba 3/2+
β − , n (14,3%) 144 Ba
146 Cs 55 91 145.94029(8) 0,321(2) s β − (85,8%) 146 Ba 1−
β − , n (14,2%) 145 Ba
147 Cs 55 92 146.94416(6) 0,235(3) s β − (71,5%) 147 Ba (3/2+)
β − , n (28,49 %) 146 Ba
148 Cs 55 93 147.94922(62) 146(6) ms β − (74,9%) 148 Ba
β − , n (25,1%) 147 Ba
149 Cs 55 94 148.95293(21)# 150# ms [>50 ms] β − 149 Ba 3/2+#
β − , n 148 Ba
150 Cs 55 95 149.95817(32)# 100# ms [>50 ms] β − 150 Ba
β − , n 149 Ba
151 Cs 55 96 150.96219(54)# 60# ms [>50 ms] β − 151 Ba 3/2+#
β − , n 150 Ba
Diese Tabellenkopf- und Fußzeile:
  1. ^ m Cs – Angeregtes Kernisomer .
  2. ^ ( ) – Unsicherheit (1 σ ) wird in knapper Form in Klammern nach den entsprechenden letzten Ziffern angegeben.
  3. ^ # – Atommasse mit # markiert: Wert und Unsicherheit, die nicht aus rein experimentellen Daten abgeleitet werden, sondern zumindest teilweise aus Trends der Massenoberfläche (TMS).
  4. ^ Zerfallsarten:
    EG: Elektroneneinfang
    ES: Isomerischer Übergang
    n: Neutronenemission
    P: Protonenemission
  5. ^ Fett-kursives Symbol als Tochter – Tochterprodukt ist nahezu stabil.
  6. ^ Fettgedrucktes Symbol als Tochter – Tochterprodukt ist stabil.
  7. ^ ( ) Spin-Wert – Zeigt Spin mit schwachen Zuweisungsargumenten an.
  8. ^ a b # – Mit # gekennzeichnete Werte sind nicht rein aus experimentellen Daten abgeleitet, sondern zumindest teilweise aus Trends benachbarter Nuklide (TNN).
  9. ^ Wird verwendet, um die Sekunde zu definieren
  10. ^ a b c d Spaltprodukt
  11. ^ Theoretisch zur Spontanspaltung fähig

Cäsium-131

Cäsium-131, das 2004 von Isoray für die Brachytherapie eingeführt wurde , hat eine Halbwertszeit von 9,7 Tagen und eine Energie von 30,4 keV.

Cäsium-133

Cäsium-133 ist das einzige stabile Isotop von Cäsium. Die SI - Basiseinheit der zweiten wird durch einen spezifischen Cäsium-133 - Übergang definiert ist . Seit 2019 lautet die offizielle Definition einer Sekunde:

Das zweite, Symbol s, wird definiert, indem man den festen numerischen Wert der Cäsiumfrequenz Δ ν Cs , der ungestörten Hyperfeinübergangsfrequenz des Cäsium-133-Atoms in den Grundzustand, zu9 192 631 770 ausgedrückt in der Einheit Hz , die gleich s –1 ist .

Cäsium-134

Cäsium-134 hat eine Halbwertszeit von 2,0652 Jahren. Es wird sowohl direkt erzeugt (bei einer sehr geringen Ausbeute , weil 134 Xe stabil ist) als ein Spaltprodukt und durch Neutroneneinfang von nicht - radioaktivem 133 Cs (Neutroneneinfang Querschnitt 29 Scheunen ), die ein gemeinsames Spaltprodukt ist. Cäsium-134 ist nicht über erzeugt Beta - Zerfall von anderen Spaltprodukten Nuklide der Masse 134 , da Beta - Zerfall stoppt bei stabiler 134 Xe. Es wird auch nicht von Atomwaffen produziert, weil 133 Cs erst lange nach Beendigung der Atomexplosion durch Betazerfall von ursprünglichen Spaltprodukten entsteht.

Die kombinierte Ausbeute von 133 Cs und 134 Cs wird mit 6,7896% angegeben. Das Verhältnis zwischen den beiden ändert sich mit fortgesetzter Neutronenbestrahlung. 134 Cs fängt auch Neutronen mit einem Querschnitt von 140 Barns ein und wird zu langlebigen radioaktiven 135 Cs.

Cäsium-134 unterliegt einem Beta-Zerfall (β − ), wobei direkt 134 Ba erzeugt wird und durchschnittlich 2,23 Gammastrahlen- Photonen (mittlere Energie 0,698 MeV ) emittiert werden .

Cäsium-135

Langlebige
Spaltprodukte
Nuklid t 1 ⁄ 2 Ertrag Decay
Energie 		Decay-
Modus
( Ma ) (%) ( keV )
99 Tc 0,211 6.1385 294 β
126 Sn 0,230 0,1084 4050 β γ
79 Se 0,327 0,0447 151 β
93 Zr 1,53 5.4575 91 βγ
135 Cs 2.3 6.9110 269 β
107 Pd 6,5 1.2499 33 β
129 Ich 15,7 0,8410 194 βγ

Cäsium-135 ist ein schwach radioaktives Cäsiumisotop mit einer Halbwertszeit von 2,3 Millionen Jahren. Es zerfällt durch Emission eines niederenergetischen Beta-Teilchens in das stabile Isotop Barium-135. Cäsium-135 ist eines der 7 langlebigen Spaltprodukte und das einzige alkalische. Bei der nuklearen Wiederaufarbeitung bleibt es eher bei 137 Cs und anderen Spaltprodukten mit mittlerer Lebensdauer als bei anderen langlebigen Spaltprodukten. Die niedrige Zerfallsenergie , das Fehlen von Gammastrahlung und die lange Halbwertszeit von 135 Cs machen dieses Isotop viel weniger gefährlich als 137 Cs oder 134 Cs.

Sein Vorläufer 135 Xe hat eine hohe Spaltproduktausbeute (zB 6,3333% für 235 U und thermische Neutronen ), hat aber auch den höchsten bekannten thermischen Neutroneneinfangquerschnitt aller Nuklide. Aus diesem Grund wird ein Großteil des 135 Xe, das in aktuellen thermischen Reaktoren produziert wird (bis zu > 90% bei voller Leistung im stationären Zustand), in stabiles 136 Xe umgewandelt, bevor es auf 135 Cs zerfallen kann . Wenig oder kein 135 Xe wird durch Neutroneneinfang nach einer Reaktorabschaltung oder in einem Schmelzsalzreaktor , der kontinuierlich Xenon aus seinem Brennstoff entfernt, einem schnellen Neutronenreaktor oder einer Kernwaffe zerstört werden.

Ein Kernreaktor wird auch viel kleinere Mengen von 135 Cs aus dem nicht radioaktiven Spaltprodukt 133 Cs durch sukzessiven Neutroneneinfang zu 134 Cs und dann 135 Cs produzieren.

Der Einfangquerschnitt für thermische Neutronen und das Resonanzintegral von 135 Cs betragen 8,3 ± 0,3 bzw. 38,1 ± 2,6 Barns . Die Entsorgung von 135 Cs durch Kerntransmutation ist schwierig, sowohl wegen des geringen Wirkungsquerschnitts als auch weil Neutronenbestrahlung von Cäsium mit gemischter Isotopenspaltung mehr 135 Cs aus stabilem 133 Cs erzeugt. Zudem erschwert die mittelfristig starke Radioaktivität von 137 Cs den Umgang mit Atommüll.

Cäsium-136

Cäsium-136 hat eine Halbwertszeit von 13,16 Tagen. Es wird sowohl direkt erzeugt (bei einer sehr geringen Ausbeute , weil 136 Xe ist Beta-stabil ) als Spaltprodukt und über Neutroneneinfang aus langlebigen 135 Cs (Neutroneneinfang Querschnitt 8,702 Scheunen), die ein gemeinsames Spaltprodukt ist. Cäsium-136 wird nicht durch Betazerfall anderer Spaltproduktnuklide der Masse 136 erzeugt, da der Betazerfall bei fast stabilem 136 Xe stoppt . Es wird auch nicht von Atomwaffen produziert, weil 135 Cs erst lange nach Beendigung der Atomexplosion durch Betazerfall von ursprünglichen Spaltprodukten entsteht. 136 Cs fängt auch Neutronen mit einem Querschnitt von 13,00 Barns ein und wird zu mittellebigem radioaktivem 137 Cs. Cäsium-136 unterliegt einem Beta-Zerfall (β−), wobei direkt 136 Ba produziert wird.

Cäsium-137

Hauptartikel: Cäsium-137

Cäsium-137 mit einer Halbwertszeit von 30,17 Jahren, ist einer der beide Haupt mittleren Dauer Spaltprodukte , zusammen mit 90 Sr , die für die meisten der verantwortlich sind Radioaktivität von verbrauchtem Kernbrennstoff nach mehreren Jahren der Abkühlung bis zu mehrere hundert Jahre nach Gebrauch. Es macht den größten Teil der Radioaktivität aus, die noch vom Unfall von Tschernobyl übrig geblieben ist, und ist ein großes gesundheitliches Problem bei der Dekontaminierung von Land in der Nähe des Kernkraftwerks Fukushima . 137 Cs Beta zerfällt zu Barium-137m (ein kurzlebiges Kernisomer ) dann zu nichtradioaktivem Barium-137 und ist auch ein starker Emitter von Gammastrahlung.

137 Cs hat eine sehr niedrige Rate des Neutroneneinfang und kann noch nicht durchführbar, in diese Weise beseitigt werden , wenn Fortschritte in dem Neutronenstrahl Kollimation (nicht sonst erzielbar durch magnetische Felder), eindeutig nur aus Myon katalysierten Fusionsexperimente (nicht in den anderen Formen of Accelerator Transmutation of Nuclear Waste ) ermöglicht die Produktion von Neutronen mit ausreichend hoher Intensität, um diese niedrigen Einfangraten auszugleichen und zu überwinden; bis dahin muss man also 137 Cs einfach zerfallen lassen.

137 Cs wurde als Tracer in hydrologischen Studien verwendet, analog zur Verwendung von 3 H .

Andere Isotope von Cäsium

Die anderen Isotope haben Halbwertszeiten von wenigen Tagen bis zu Bruchteilen einer Sekunde. Fast das gesamte bei der Kernspaltung erzeugte Cäsium stammt aus dem Beta-Zerfall von ursprünglich neutronenreicheren Spaltprodukten, die durch Isotope von Jod und dann durch Isotope von Xenon hindurchgehen . Da diese Elemente flüchtig sind und durch Kernbrennstoff oder Luft diffundieren können, entsteht Cäsium oft weit entfernt vom ursprünglichen Spaltort.

Verweise