붕괴 계열

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방사성 붕괴 계열(radioactive decay chain)은 방사성 감쇠를 하는 원소가 붕괴를 하는 사슬을 말한다. 일반적인 악티늄족에서 출발하는 붕괴 계열에서 자발 핵분열뭉치 방출은 드물기 때문에 질량수의 4로 나눈 나머지는 변하지 않는다. 4개의 계열이 있으나 현재는 3개의 계열만이 관측된다. 1개의 넵투늄 계열은 반감기가 짧아 태양계 초창기에 이미 다 붕괴하여 관측되지 않으므로 절멸 붕괴 계열이라고도 한다.

종류[편집]

악티늄족과 그 핵분열 생성물의 반감기v  d  e  h
악티늄족[1] 붕괴 계열 반감기
범위 (a)
핵분열 생성물 수율[2]
4n 4n+1 4n+2 4n+3
4.5–7% 0.04–1.25% <0.001%
228Ra 4–6 155Euþ
244Cm 241Puƒ 250Cf 227Ac 10–29 90Sr 85Kr 113mCdþ
232Uƒ 238Pu 243Cmƒ 29–97 137Cs 151Smþ 121mSn
248Bk 249Cfƒ 242mAmƒ 141–351

10만년에서 20만년
사이의 반감기를 가지는
핵분열 생성물 없음

241Am 251Cfƒ[3] 430–900
226Ra 247Bk 1.3k–1.6k
240Pu 229Th 246Cm 243Am 4.7k–7.4k
245Cmƒ 250Cm 8.3k–8.5k
239Puƒ 24.1k
230Th 231Pa 32k–76k
236Npƒ 233Uƒ 234U 150k–250k 99Tc 126Sn
248Cm 242Pu 327k–375k 79Se
1.53M 93Zr
237Np 2.1M–6.5M 135Cs 107Pd
236U 247Cmƒ 15M–24M 129I
244Pu 80M

반감기 15.7M년 이상의
핵분열 생성물 없음[4]

232Th 238U 235Uƒ№ 0.7G–14.1G

범례
₡  열 중성자 포획 단면적: 8–50
ƒ  핵분열 물질
m  준안정 이성질핵
№  천연 방사성 물질(NORM)
þ  중성자 독 (흡수 단면적이3k 이상인 열중성자 흡수 물질
†  반감기 4년–97년: 중수명 핵분열 생성물
‡  반감기 20만년 이상: 장수명 핵분열 생성물

토륨 계열[편집]

토륨 계열은 질량수가 4의 배수인 계열이다. 자연계에서는 토륨-232에서 시작되어 납-208에서 끝난다. 초창기에는 퀴륨-248플루토늄-244에서 시작되었지만 이들은 반감기가 짧아 현재는 존재하지 않아, 토륨-232에서 시작되는 붕괴 계열이다.

넵투늄 계열[편집]

넵투늄 계열은 질량수가 4N+1인 계열이다. 반감기가 짧아 다른 동위 원소들은 이미 다 예전에 사라져 현재 자연계에서는 탈륨비스무트-209만 나타난다. 다른 계열과 달리 중간에 나타나는 동위원소에 대한 역사적인 이름이 없다.

라듐 계열 (우라늄 계열)[편집]

질량수가 4N+2인 계열이다. 자연에서 우라늄-238에서 시작되어 라듐-226을 거쳐, 납-206에서 끝난다. 초창기에는 플루토늄-242에서 시작되었으며, 이는 반감기가 짧아 붕괴하여 현재는 우라늄-238에서 시작된다.

악티늄 계열[편집]

질량수가 4N+3인 계열이다. 자연에서 우라늄-235에서 시작되어 프로트악티늄-231악티늄-227을 거쳐 납-207에서 끝난다.

초창기에는 퀴륨-247에서 시작되었으며 반감기가 짧아 다 붕괴하여 현재는 [우라늄-235에서 시작되는 붕괴 계열이다.

  1. 라듐(88번 원소) 포함. 라듐은 악티늄(89)보다 가벼운 원소지만, 상대적으로 긴 반감기(1600년)를 가진 동위 원소도 있으므로, 편의상 함께 표시한다.
  2. 일반적 핵분열로에서 U-235 핵분열로 얻어진 열중성자로부터의 수율.
  3. 4년 이상의 반감기를 가진 알려진 동위 원소 중 가장 무거운 핵종.
  4. 원시 핵종 제외