stringtranslate.com

Isótopos del samario

El samario natural ( 62 Sm) se compone de cinco isótopos estables , 144 Sm, 149 Sm, 150 Sm, 152 Sm y 154 Sm, y dos radioisótopos de vida extremadamente larga , 147 Sm (vida media: 1,066 × 1011  y) y 148 Sm (6,3 × 1015  y), siendo 152 Sm el más abundante (26,75% abundancia natural ). 146 Sm (9,20 × 107  y) [2] también tiene una vida bastante larga, pero no lo suficiente como para haber sobrevivido en cantidades significativas desde la formación del Sistema Solar en la Tierra, aunque sigue siendo útil en la datación radiométrica en el Sistema Solar como un radionúclido extinto . [5] Es el nucleido de vida más larga que aún no se ha confirmado que sea primordial .

Aparte de los isótopos naturales, los radioisótopos de vida más larga son el 151 Sm, que tiene una vida media de 94,6 años, [6] y el 145 Sm, que tiene una vida media de 340 días. Todos los radioisótopos restantes, que van desde el 129 Sm hasta el 168 Sm, tienen vidas medias inferiores a dos días, y la mayoría de ellos tienen vidas medias inferiores a 48 segundos. Este elemento también tiene doce isómeros conocidos , siendo los más estables el 141m Sm (t 1/2 22,6 minutos), el 143m1 Sm (t 1/2 66 segundos) y el 139m Sm (t 1/2 10,7 segundos).

Los isótopos de larga vida, 146 Sm, 147 Sm y 148 Sm, se desintegran principalmente por desintegración alfa en isótopos de neodimio . Los isótopos inestables más ligeros del samario se desintegran principalmente por captura de electrones en isótopos de prometio , mientras que los más pesados ​​se desintegran por desintegración beta en isótopos de europio . Un artículo de 2012 [7] La revisión de la vida media estimada de 146 Sm de 10,3(5)×10 7  y a 6,8(7)×10 7  y se retiró en 2023. [7] [8]

Los isótopos del samario se utilizan en la datación por samario-neodimio para determinar las relaciones de edad de rocas y meteoritos.

El 151 Sm es un producto de fisión de vida media y actúa como veneno neutrónico en el ciclo del combustible nuclear . El producto de fisión estable 149 Sm también es un veneno neutrónico.

El samario es teóricamente el elemento más ligero con número atómico par y sin isótopos estables (todos sus isótopos pueden, teóricamente, sufrir desintegración alfa , beta o doble beta ); otros elementos similares son aquellos con números atómicos > 66 ( disprosio , que es el nucleido teóricamente estable más pesado).

Lista de isótopos


  1. ^ m Sm – Isómero nuclear excitado .
  2. ^ ( ) – La incertidumbre (1 σ ) se da en forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
  3. ^ # – Masa atómica marcada con #: valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos en parte de tendencias de la Superficie de Masa (TMS).
  4. ^ Vida media audaz  : casi estable, vida media más larga que la edad del universo .
  5. ^ abc # – Los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de los nucleidos vecinos (TNN).
  6. ^ Modos de descomposición:
  7. ^ Símbolo en negrita y cursiva como hija: el producto hija es casi estable.
  8. ^ Símbolo en negrita como hija: el producto hija es estable.
  9. ^ ( ) valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.
  10. ^ Se cree que sufre una desintegración β + β + a 144 Nd [1]
  11. ^ ab Radioisótopo primordial
  12. ^ abcdef Producto de fisión
  13. ^ Se utiliza en la datación por samario-neodimio
  14. ^ ab Veneno de neutrones en reactores
  15. ^ Se cree que sufre una desintegración α a 145 Nd con una vida media de más de2 × 10 15  años [1] [9]
  16. ^ Se cree que sufre desintegración α a 146 Nd [9]
  17. ^ Se cree que sufre desintegración α a 148 Nd [9]
  18. ^ Se cree que sufre una desintegración β − β − ​​a 154 Gd con una vida media de más de2,3 × 10 18  años [1]

Samario-149

El samario-149 ( 149 Sm ) es un isótopo observablemente estable del samario (se predice su desintegración, pero nunca se han observado desintegraciones, lo que le da una vida media al menos varios órdenes de magnitud más larga que la edad del universo), y un producto de la cadena de desintegración del producto de fisión 149 Nd (rendimiento 1,0888%). El 149 Sm es un veneno nuclear que absorbe neutrones con un efecto significativo en el funcionamiento del reactor nuclear , solo superado por el 135 Xe . Su sección eficaz de neutrones es de 40140 barns para neutrones térmicos .

La concentración de equilibrio (y, por lo tanto, el efecto de envenenamiento) aumenta hasta un valor de equilibrio en aproximadamente 500 horas (aproximadamente 20 días) de funcionamiento del reactor y, dado que el 149Sm es estable, la concentración permanece esencialmente constante durante el funcionamiento posterior del reactor. Esto contrasta con el xenón-135 , que se acumula a partir de la desintegración beta del yodo-135 (un producto de fisión de vida corta ) y tiene una sección transversal de neutrones alta, pero se desintegra con una vida media de 9,2 horas (por lo que no permanece en concentración constante mucho después de la parada del reactor), lo que causa el llamado pozo de xenón .

Samario-151

El samario-151 ( 151 Sm) tiene una vida media de 88,8 años, sufre una desintegración beta de baja energía y tiene un rendimiento de producto de fisión de 0,4203% para neutrones térmicos y 235 U , aproximadamente el 39% del rendimiento de 149 Sm. El rendimiento es algo mayor para 239 Pu .

Su sección eficaz de absorción de neutrones para neutrones térmicos es alta, 15200 barns , aproximadamente el 38% de la sección eficaz de absorción del 149 Sm, o aproximadamente 20 veces la del 235 U. Dado que las relaciones entre las tasas de producción y absorción del 151 Sm y el 149 Sm son casi iguales, los dos isótopos deberían alcanzar concentraciones de equilibrio similares. Dado que el 149 Sm alcanza el equilibrio en aproximadamente 500 horas (20 días), el 151 Sm debería alcanzar el equilibrio en aproximadamente 50 días.

Dado que el combustible nuclear se utiliza durante varios años ( quemado ) en una planta de energía nuclear , la cantidad final de 151 Sm en el combustible nuclear gastado en la descarga es solo una pequeña fracción del 151 Sm total producido durante el uso del combustible. Según un estudio, la fracción de masa de 151 Sm en el combustible gastado es de aproximadamente 0,0025 para una carga pesada de combustible MOX y aproximadamente la mitad para el combustible de uranio, que es aproximadamente dos órdenes de magnitud menor que la fracción de masa de aproximadamente 0,15 para el producto de fisión de vida media 137 Cs . [12] La energía de desintegración de 151 Sm también es aproximadamente un orden de magnitud menor que la de 137 Cs. El bajo rendimiento, la baja tasa de supervivencia y la baja energía de desintegración significan que 151 Sm tiene un impacto insignificante en los desechos nucleares en comparación con los dos principales productos de fisión de vida media 137 Cs y 90 Sr .

Samario-153

El samario-153 ( 153 Sm) tiene una vida media de 46,3 horas y sufre una desintegración β − en 153 Eu. Como componente del samario lexidronam , se utiliza en la paliación del cáncer de huesos . [13] El cuerpo lo trata de manera similar al calcio y se localiza selectivamente en el hueso .

Referencias

  1. ^ abcd Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "La evaluación NUBASE2020 de las propiedades nucleares" (PDF) . Chinese Physics C . 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ abc Chiera, Nadine M.; Sprung, Peter; Amelin, Yuri; Dressler, Rugard; Schumann, Dorothea; Talip, Zeynep (1 de agosto de 2024). "Se volvió a medir la vida media del 146Sm: consolidando el cronómetro para eventos en el Sistema Solar temprano". Scientific Reports . 14 (1). doi : 10.1038/s41598-024-64104-6 . PMC 11294585 . 
  3. ^ "Pesos atómicos estándar: samario". CIAAW . 2005.
  4. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (4 de mayo de 2022). "Pesos atómicos estándar de los elementos 2021 (Informe técnico de la IUPAC)". Química pura y aplicada . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  5. ^ Samir Maji; et al. (2006). "Separación de samario y neodimio: un prerrequisito para obtener señales de síntesis nuclear". Analyst . 131 (12): 1332–1334. Bibcode :2006Ana...131.1332M. doi :10.1039/b608157f. PMID  17124541.
  6. ^ He, M.; Shen, H.; Shi, G.; Yin, X.; Tian, ​​W.; Jiang, S. (2009). "Se volvió a medir la vida media de 151 Sm". Physical Review C . 80 (6): 064305. Bibcode :2009PhRvC..80f4305H. doi :10.1103/PhysRevC.80.064305.
  7. ^ ab Kinoshita, N.; Paul, M.; Kashiv, Y.; Collon, P.; Deibel, CM; DiGiovine, B.; Greene, JP; Henderson, DJ; Jiang, CL; Marley, ST; Nakanishi, T.; Pardo, RC; Rehm, KE; Robertson, D.; Scott, R.; Schmitt, C.; Tang, XD; Vondrasek, R.; Yokoyama, A. (30 de marzo de 2012). "Se mide una vida media más corta del 146Sm y sus implicaciones para la cronología del 146Sm-142Nd en el sistema solar". Science . 335 (6076): 1614–1617. arXiv : 1109.4805 . Código Bibliográfico :2012Sci...335.1614K. doi :10.1126/science.1215510. ISSN  0036-8075. PMID  22461609. S2CID  206538240.(Retractado, véase doi :10.1126/science.adh7739, PMID  36996231, Retraction Watch)
  8. ^
    • Kinoshita, N.; Paul, M.; Kashiv, Y.; Collon, P.; Deibel, CM; DiGiovine, B.; Greene, JP; Jiang, CL; Marley, ST; Pardo, RC; Rehm, KE; Robertson, D.; Scott, R.; Schmitt, C.; Tang, XD; Vondrasek, R.; Yokoyama, A. (30 de marzo de 2023). "Retractación". Science . 379 (6639): 1307. Bibcode :2023Sci...379.1307K. doi : 10.1126/science.adh7739 . PMID  36996231. S2CID  236990856.
    • Joelving, Frederik (30 de marzo de 2023). «Un pequeño error para un físico, un error gigantesco para la ciencia planetaria». Retraction Watch . Consultado el 30 de marzo de 2023 .
  9. ^ abc Belli, P.; Bernabéi, R.; Danevich, FA; Incicchitti, A.; Tretyak, VI (2019). "Búsquedas experimentales de desintegraciones alfa y beta raras". Revista física europea A. 55 (140): 4–6. arXiv : 1908.11458 . Código Bib : 2019EPJA...55..140B. doi :10.1140/epja/i2019-12823-2. S2CID  201664098.
  10. ^ abcdefgh Kiss, GG; Vitéz-Sveiczer, A.; Saito, Y.; et al. (2022). "Medición de las propiedades de desintegración β de isótopos exóticos ricos en neutrones Pm, Sm, Eu y Gd para limitar los rendimientos de la nucleosíntesis en la región de las tierras raras". The Astrophysical Journal . 936 (107): 107. Bibcode :2022ApJ...936..107K. doi : 10.3847/1538-4357/ac80fc . hdl : 2117/375253 .
  11. ^ https://www-nds.iaea.org/sgnucdat/c3.htm Rendimientos acumulados de fisión, OIEA
  12. ^ Christophe Demazière. Cálculos de física de reactores sobre combustible MOX en reactores de agua en ebullición (BWR) (PDF) (Informe). Agencia de Energía Nuclear de la OCDE.Figura 2, página 6
  13. ^ Ballantyne, Jane C; Fishman, Scott M; Rathmell, James P. (1 de octubre de 2009). Tratamiento del dolor según Bonica. Lippincott Williams & Wilkins. pp. 655–. ISBN 978-0-7817-6827-6. Recuperado el 19 de julio de 2011 .