Изотопы гадолиния

Изото́пы гадоли́ния — разновидности (изотопы) химического элемента гадолиния, отличающиеся количеством нейтронов в ядре. Известны 50 изотопов гадолиния с массовыми числами от 133 до 172 (количество протонов 64, нейтронов от 69 до 108) и 16 ядерных изомеров.

Природный гадолиний представляет собой смесь семи изотопов. Из них шесть стабильны:
 154Gd (изотопная распространённость 2,18 ± 0,02 %),
 155Gd (14,80 ± 0,09 %),
 156Gd (20,47 ± 0,03 %),
 157Gd (15,65 ± 0,04 %),
 158Gd (24,84 ± 0,08 %),
 160Gd (21,86 ± 0,03 %),
а один радиоактивен с огромным периодом полураспада, много больше возраста Вселенной:
 152Gd (изотопная распространённость 0,20 ± 0,03 %; период полураспада 1,08 лет; альфа-распад в самарий-148).

Самым долгоживущим искусственным изотопом является 150Gd с периодом полураспада 1,8 лет.

Благодаря радиоактивности 152Gd природный гадолиний обладает незначительной удельной активностью около 1,5 Бк/кг.

Теоретически 160Gd также может быть нестабилен по отношению к двойному бета-распаду, однако эксперименты не обнаружили его радиоактивности, установлено лишь нижнее ограничение на период полураспада  по двухнейтринному каналу в основное состояние 160Dy (этот канал распада считается наиболее вероятным).

Гадолиний-155 и гадолиний-157 
Изотопы 155Gd и 157Gd имеют огромные сечения захвата тепловых нейтронов:
 155Gd свыше 60 тыс. барн,
 157Gd свыше 253 тыс. барн.
Благодаря этим изотопам природный гадолиний также обладает высоким сечением захвата тепловых нейтронов порядка 49 тыс. барн.

Оба изотопа входят в продукты деления ядер урана и плутония (для урана-235 выход 155Gd составляет 10−5 на деление, 157Gd — 7·10−5 на деление). Поэтому эти изотопы являются значимыми , усложняющими управление ядерным реактором.

Также определённое применение эти изотопы (в составе природной изотопной смеси гадолиния) получили в конструкции современных ядерных реакторов в качестве экранирующих выгорающих поглотителей, призванных продлить топливную кампанию реактора.

Гадолиний-153 
153Gd распадается через электронный захват в стабильный европий-153, имеет период полураспада 240,6 суток и испускает гамма-излучение с пиками на 41 и 102 кэВ. Используется в медицине для диагностики остеопороза, блокады клеток Купфера при лечении печени.

Таблица изотопов гадолиния

Пояснения к таблице 
 Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.

 Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбуждённые изомерные состояния нуклида.

 Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.

 Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями  и ). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.

 Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

 Обозначение β+ означает конкурирующие позитронный распад (e+) и электронный захват (ЭЗ).

 Обозначения β+p, β+α, β−n означают : бета-переход (с испусканием электрона, позитрона или с захватом электрона) на возбуждённый уровень дочернего изотопа с последующим быстрым распадом этого уровня, сопровождающимся вылетом частицы (p — протонный распад, α — альфа-распад, n — нейтронный распад), без заселения основного уровня дочернего изотопа. См. также Запаздывающие нейтроны.

Примечания 

Изотопы