キセノンの同位体

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天然のキセノン(Xe)は9種の安定同位体からなる(124Xe、126Xe、134Xe、136Xeは二重ベータ崩壊を受けることが予測されるが、これまで観測されたことはないため安定同位体と見なされる)[1][2]。全元素中においてキセノンは、安定同位体が10種のスズに次いで2番目に多くの安定同位体を持つ[3]

キセノンは40種以上の放射性同位体が知られている。129Xeは129Iのβ崩壊によって生成する。また、131mXeと133Xe、133mXeそして135Xeは235Uと239Puの核分裂反応によって生成するため、核爆発の指標に使われる。

人工的同位体である135Xeは原子炉の稼働において非常に重要である。135Xeは2.65×106 bという非常に大きな熱中性子断面積を持ち、核反応を減速または停止する中性子吸収体としての働く。これはプルトニウム製造のためにアメリカマンハッタン計画で作られた初期の原子炉で発見された。定常運転状態あるいは出力上昇中の原子炉では発生する中性子線と135Xeは釣り合っているか中性子線が増えているが、出力を低下させていくと135Xeが増加し、放射性崩壊によりこれが消滅するまで原子炉の出力を引き上げる事ができなくなる。これをキセノンオーバーライドと言い、この状態にあるにもかかわらず無理に制御棒を引き抜いて出力を上げようとした事がチェルノブイリ原子力発電所事故の原因の一つと言われている。

キセノンの放射性同位体は、原子炉中の燃料棒の亀裂から放出した核分裂ガスまたは冷却水中の核分裂したウランから比較的高濃度で見られる。これら同位体の濃度は自然発生する222Rnに比べても低い。

隕石中のキセノンの放射性同位体は太陽系の形成と進化の研究の強力なツールである。放射年代測定ヨウ素-キセノン法からは、宇宙の元素合成原始太陽系星雲の固体濃縮との間の年数が得られる。

一覧[編集]

同位体核種 Z(p) N(n) 同位体質量 (u) 半減期 核スピン数 天然存在比 天然存在比
(範囲)
励起エネルギー
110Xe 54 56 109.94428(14) 310(190) ms [105(+35-25) ms] 0+
111Xe 54 57 110.94160(33)# 740(200) ms 5/2+#
112Xe 54 58 111.93562(11) 2.7(8) s 0+
113Xe 54 59 112.93334(9) 2.74(8) s (5/2+)#
114Xe 54 60 113.927980(12) 10.0(4) s 0+
115Xe 54 61 114.926294(13) 18(4) s (5/2+)
116Xe 54 62 115.921581(14) 59(2) s 0+
117Xe 54 63 116.920359(11) 61(2) s 5/2(+)
118Xe 54 64 117.916179(11) 3.8(9) min 0+
119Xe 54 65 118.915411(11) 5.8(3) min 5/2(+)
120Xe 54 66 119.911784(13) 40(1) min 0+
121Xe 54 67 120.911462(12) 40.1(20) min (5/2+)
122Xe 54 68 121.908368(12) 20.1(1) h 0+
123Xe 54 69 122.908482(10) 2.08(2) h 1/2+
123mXe 185.18(22) keV 5.49(26) µs 7/2(-)
124Xe 54 70 123.905893(2) 安定 [>48×1015 a] 0+ 0.000952(3)
125Xe 54 71 124.9063955(20) 16.9(2) h 1/2(+)
125m1Xe 252.60(14) keV 56.9(9) s 9/2(-)
125m2Xe 295.86(15) keV 0.14(3) µs 7/2(+)
126Xe 54 72 125.904274(7) 安定 0+ 0.000890(2)
127Xe 54 73 126.905184(4) 36.345(3) d 1/2+
127mXe 297.10(8) keV 69.2(9) s 9/2-
128Xe 54 74 127.9035313(15) 安定 0+ 0.019102(8)
129Xe 54 75 128.9047794(8) 安定 1/2+ 0.264006(82)
129mXe 236.14(3) keV 8.88(2) d 11/2-
130Xe 54 76 129.9035080(8) 安定 0+ 0.040710(13)
131Xe 54 77 130.9050824(10) 安定 3/2+ 0.212324(30)
131mXe 163.930(8) keV 11.934(21) d 11/2-
132Xe 54 78 131.9041535(10) 安定 0+ 0.269086(33)
132mXe 2752.27(17) keV 8.39(11) ms (10+)
133Xe 54 79 132.9059107(26) 5.2475(5) d 3/2+
133mXe 233.221(18) keV 2.19(1) d 11/2-
134Xe 54 80 133.9053945(9) 安定 [>11×1015 a] 0+ 0.104357(21)
134m1Xe 1965.5(5) keV 290(17) ms 7-
134m2Xe 3025.2(15) keV 5(1) µs (10+)
135Xe 54 81 134.907227(5) 9.14(2) h 3/2+
135mXe 526.551(13) keV 15.29(5) min 11/2-
136Xe 54 82 135.907219(8) 安定 [>10×1021 a] 0+ 0.088573(44)
136mXe 1891.703(14) keV 2.95(9) µs 6+
137Xe 54 83 136.911562(8) 3.818(13) min 7/2-
138Xe 54 84 137.91395(5) 14.08(8) min 0+
139Xe 54 85 138.918793(22) 39.68(14) s 3/2-
140Xe 54 86 139.92164(7) 13.60(10) s 0+
141Xe 54 87 140.92665(10) 1.73(1) s 5/2(-#)
142Xe 54 88 141.92971(11) 1.22(2) s 0+
143Xe 54 89 142.93511(21)# 0.511(6) s 5/2-
144Xe 54 90 143.93851(32)# 0.388(7) s 0+
145Xe 54 91 144.94407(32)# 188(4) ms (3/2-)#
146Xe 54 92 145.94775(43)# 146(6) ms 0+
147Xe 54 93 146.95356(43)# 130(80) ms [0.10(+10-5) s] 3/2-#
  • 天然存在比は空気での値である。
  • #でマークされた値は、全てが純粋に実験値から算出されたものではなく、一部体系的な傾向から導き出された推定値を含んでいる。明確なデータが得られていない核スピンに関しては、かっこ書きで表記している。
  • 数値の最後にかっこ書きで表記しているのは、その値の誤差を示している。誤差の値は、同位体の構成と標準の原子質量に関しては、IUPACが公表する誤差で表記しており、それ以外の値は、標準偏差を表記している。
  • 半減期のaは年、dは日、minは分、sは秒、msはミリ秒、µsはマイクロ秒を表す。

脚注[編集]

  1. ^ Status of ßß-decay in Xenon, Roland Lüscher, accessed on line September 17, 2007.
  2. ^ Average (Recommended) Half-Life Values for Two-Neutrino Double-Beta Decay, A. S. Barabash, Czechoslovak Journal of Physics 52, #4 (April 2002), pp. 567–573.
  3. ^ Rajam, J. B. (1960). Atomic Physics (7th edition ed.). Delhi: S. Chand and Co.. ISBN 812191809X. 

参考文献[編集]