세슘 동위 원소

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세슘은 원자량 112~151 사이에 총 40개의 동위 원소가 알려져 있으며, 안정 동위 원소133Cs 한 가지 뿐이다. 가장 안정한 방사성 동위 원소는 약 230만 년의 반감기를 갖는 135Cs, 30.1671년의 반감기를 갖는 137Cs, 2.0652년의 반감기를 갖는 134Cs 등이다. 이외의 동위 원소들은 모두 반감기가 14일 미만이며, 대부분은 1시간 미만이다.

세슘의 표준 원자량은 132.9054519(2) u이다.

세슘-133[편집]

133Cs은 세슘 동위 원소 중 유일하게 안정한 천연 동위 원소이다. 원자로에서 방사성 붕괴의 산물로 생성되기도 한다. 133Cs 원자핵은 1초에 9,192,631,770번 진동하는데, 이를 이용하여 국제원자시의 1초를 정의한다.

세슘-137[편집]

137Cs은 30.17년의 반감기를 갖는 동위 원소로, 90Sr과 함께 사용후 핵연료에서 방사능을 나타내는 물질이다. 현재까지도 체르노빌 원자력 발전소 사고의 결과로 나타나는 방사능의 주요 원인이며, 후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고 당시에도 인근 지역 주민들의 건강에 악영향을 줄 수 있다는 우려가 있었다.[1]

137Cs은 베타 붕괴하여 137mBa으로 붕괴하였다가 다시 안정 동위 원소인 137Ba로 붕괴하는데, 이 과정에서 강력한 감마선을 방출한다.


[편집]

핵종
기호
Z(p) N(n)  
동위 원소 질량 (u)
 
반감기 붕괴
방식[2][n 1]
붕괴
생성물[n 2]

스핀
자연적
동위 원소
구성비
(몰 분율)
자연적
구성비
변동 범위
(몰 분율)
들뜬 에너지
112Cs 55 57 111.95030(33)# 500(100) µs p 111Xe 1+#
α 108I
113Cs 55 58 112.94449(11) 16.7(7) µs p (99.97%) 112Xe 5/2+#
β+ (0.03%) 113Xe
114Cs 55 59 113.94145(33)# 0.57(2) s β+ (91.09%) 114Xe (1+)
β+, p (8.69%) 113I
β+, α (0.19%) 110Te
α (0.018%) 110I
115Cs 55 60 114.93591(32)# 1.4(8) s β+ (99.93%) 115Xe 9/2+#
β+, p (0.07%) 114I
116Cs 55 61 115.93337(11)# 0.70(4) s β+ (99.67%) 116Xe (1+)
β+, p (0.279%) 115I
β+, α (0.049%) 112Te
116mCs 100(60)# keV 3.85(13) s β+ (99.48%) 116Xe 4+,5,6
β+, p (0.51%) 115I
β+, α (0.008%) 112Te
117Cs 55 62 116.92867(7) 8.4(6) s β+ 117Xe (9/2+)#
117mCs 150(80)# keV 6.5(4) s β+ 117Xe 3/2+#
118Cs 55 63 117.926559(14) 14(2) s β+ (99.95%) 118Xe 2
β+, p (0.042%) 117I
β+, α (0.0024%) 114Te
118mCs 100(60)# keV 17(3) s β+ (99.95%) 118Xe (7-)
β+, p (0.042%) 117I
β+, α (0.0024%) 114Te
119Cs 55 64 118.922377(15) 43.0(2) s β+ 119Xe 9/2+
β+, α (2×10−6%) 115Te
119mCs 50(30)# keV 30.4(1) s β+ 119Xe 3/2(+)
120Cs 55 65 119.920677(11) 61.2(18) s β+ 120Xe 2(-#)
β+, α (2×10−5%) 116Te
β+, p (7×10−6%) 118I
120mCs 100(60)# keV 57(6) s β+ 120Xe (7-)
β+, α (2×10−5%) 116Te
β+, p (7×10−6%) 118I
121Cs 55 66 120.917229(15) 155(4) s β+ 121Xe 3/2(+)
121mCs 68.5(3) keV 122(3) s β+ (83%) 121Xe 9/2(+)
IT (17%) 121Cs
122Cs 55 67 121.91611(3) 21.18(19) s β+ 122Xe 1+
β+, α (2×10−7%) 118Te
122m1Cs 45.8 keV >1 µs (3)+
122m2Cs 140(30) keV 3.70(11) min β+ 122Xe 8-
122m3Cs 127.0(5) keV 360(20) ms (5)-
123Cs 55 68 122.912996(13) 5.88(3) min β+ 123Xe 1/2+
123m1Cs 156.27(5) keV 1.64(12) s IT 123Cs (11/2)-
123m2Cs 231.63+X keV 114(5) ns (9/2+)
124Cs 55 69 123.912258(9) 30.9(4) s β+ 124Xe 1+
124mCs 462.55(17) keV 6.3(2) s IT 124Cs (7)+
125Cs 55 70 124.909728(8) 46.7(1) min β+ 125Xe 1/2(+)
125mCs 266.6(11) keV 900(30) ms (11/2-)
126Cs 55 71 125.909452(13) 1.64(2) min β+ 126Xe 1+
126m1Cs 273.0(7) keV >1 µs
126m2Cs 596.1(11) keV 171(14) µs
127Cs 55 72 126.907418(6) 6.25(10) h β+ 127Xe 1/2+
127mCs 452.23(21) keV 55(3) µs (11/2)-
128Cs 55 73 127.907749(6) 3.640(14) min β+ 128Xe 1+
129Cs 55 74 128.906064(5) 32.06(6) h β+ 129Xe 1/2+
130Cs 55 75 129.906709(9) 29.21(4) min β+ (98.4%) 130Xe 1+
β- (1.6%) 130Ba
130mCs 163.25(11) keV 3.46(6) min IT (99.83%) 130Cs 5-
β+ (0.16%) 130Xe
131Cs 55 76 130.905464(5) 9.689(16) d ε 131Xe 5/2+
132Cs 55 77 131.9064343(20) 6.480(6) d β+ (98.13%) 132Xe 2+
β- (1.87%) 132Ba
133Cs[n 3][n 4] 55 78 132.905451933(24) 안정[n 5] 7/2+ 1.0000
134Cs[n 4] 55 79 133.906718475(28) 2.0652(4) a β- 134Ba 4+
ε (3×10−4%) 134Xe
134mCs 138.7441(26) keV 2.912(2) h IT 134Cs 8-
135Cs[n 4] 55 80 134.9059770(11) 2.3 x106 a β- 135Ba 7/2+
135mCs 1632.9(15) keV 53(2) min IT 135Cs 19/2-
136Cs 55 81 135.9073116(20) 13.16(3) d β- 136Ba 5+
136mCs 518(5) keV 19(2) s β- 136Ba 8-
IT 136Cs
137Cs[n 4] 55 82 136.9070895(5) 30.1671(13) a β- (95%) 137mBa 7/2+
β- (5%) 137Ba
138Cs 55 83 137.911017(10) 33.41(18) min β- 138Ba 3-
138mCs 79.9(3) keV 2.91(8) min IT (81%) 138Cs 6-
β- (19%) 138Ba
139Cs 55 84 138.913364(3) 9.27(5) min β- 139Ba 7/2+
140Cs 55 85 139.917282(9) 63.7(3) s β- 140Ba 1-
141Cs 55 86 140.920046(11) 24.84(16) s β- (99.96%) 141Ba 7/2+
β-, n (0.0349%) 140Ba
142Cs 55 87 141.924299(11) 1.689(11) s β- (99.9%) 142Ba 0-
β-, n (0.091%) 141Ba
143Cs 55 88 142.927352(25) 1.791(7) s β- (98.38%) 143Ba 3/2+
β-, n (1.62%) 142Ba
144Cs 55 89 143.932077(28) 994(4) ms β- (96.8%) 144Ba 1(-#)
β-, n (3.2%) 143Ba
144mCs 300(200)# keV <1 s β- 144Ba (>3)
IT 144Cs
145Cs 55 90 144.935526(12) 582(6) ms β- (85.7%) 145Ba 3/2+
β-, n (14.3%) 144Ba
146Cs 55 91 145.94029(8) 0.321(2) s β- (85.8%) 146Ba 1-
β-, n (14.2%) 145Ba
147Cs 55 92 146.94416(6) 0.235(3) s β- (71.5%) 147Ba (3/2+)
β-, n (28.49%) 147Ba
148Cs 55 93 147.94922(62) 146(6) ms β- (74.9%) 148Ba
β-, n (25.1%) 147Ba
149Cs 55 94 148.95293(21)# 150# ms [>50 ms] β- 149Ba 3/2+#
β-, n 148Ba
150Cs 55 95 149.95817(32)# 100# ms [>50 ms] β- 150Ba
β-, n 149Ba
151Cs 55 96 150.96219(54)# 60# ms [>50 ms] β- 151Ba 3/2+#
β-, n 150Ba

주석[편집]

  1. 약자:
    ε: 전자 포획
    IT: 이성질핵 전이
  2. 굵은 글꼴은 안정 동위 원소, 굵은 이탤릭체 글꼴은 거의 안정하여 반감기가 우주의 나이보다 긴 동위 원소
  3. 이 핵종의 원자핵이 절대 영도에서 바닥 상태에 있는 두 개의 초미세 에너지 준위의 주파수 차이를 9,192,631,770Hz로 정의하며, 그 역수가 SI 단위계에서의 1이다.
  4. 핵분열 생성물
  5. 자발 핵분열이 가능할 것으로 추정된다.


바깥 고리[편집]

  1. Dennis Normile, "Cooling a Hot Zone," Science, 339 (1 March 2013) pp. 1028-1029.
  2. http://www.nucleonica.net/unc.aspx