Изотопи на самариумот

Самариумот (<sub>62</sub>Sm) е составен од пет стабилни изотопи, <sup>144</sup>Sm, <sup>149</sup>Sm, <sup>150</sup>Sm, <sup>152</sup>Sm и <sup>154</sup>Sm, и два екстремно долготрајни радиоизотопи, <sup>147</sup>Sm (полураспад: 1.061 години) и <sup>148</sup>Sm (6,3 години), со <sup>152</sup>Sm кои се најзастапени (26,75% природна застапеност). <sup>146</sup>Sm (9,20 години) е исто така прилично долговечен, но не е доволно долговечен за да опстане во значителни количини од формирањето на Сончевиот Систем на Земјата, иако останува корисен во радиометриското датирање во Сончевиот Систем како изумрен радионуклид. Тоа е најдолговечниот нуклид за кој сè уште не е потврдено дека е првобитен.
Освен природните изотопи, најдолговечните радиоизотопи се <sup>151</sup>Sm, кој има полураспад од 94,6 години, и <sup>145</sup>Sm, кој има полураспад од 340 денови. Сите преостанати радиоизотопи, кои се движат од <sup>129</sup>Sm до <sup>168</sup>Sm, имаат полураспад што е помал од два дена, а поголемиот дел од нив имаат полураспад помал од 48 секунди. Овој елемент има и дванаесет познати изомери со најстабилни <sup>141m</sup>Sm (t<sub>1/2</sub> 22,6 минути), <sup>143m1</sup> Sm (t<sub>1/2</sub> 66 секунди) и <sup>139m</sup>Sm (t<sub>1/2</sub> 10,7 секунди).
Долговечните изотопи, <sup>146</sup>Sm, <sup>147</sup>Sm и <sup>148</sup>Sm, првенствено се распаѓаат преку алфа-распад до изотопи на неодимиум. Полесните нестабилни изотопи на самариум првенствено се распаѓаат со електронски зафат до изотопи на прометиум, додека потешките се распаѓаат со бета-распад до изотопи на европиумот. Труд од 2012 година кој го ревидира проценетиот полураспад на <sup>146</sup>Sm од 10,3(5)×10<sup>7</sup> години до 6,8(7)×10<sup>7</sup> години бил повлечен во 2023 година.
Изотопи на самариумот се употребуваат во датирањето самариум-неодимиум за одредување на старосните врски на карпите и метеоритите.
<sup>151</sup>Sm е производ на цепење со среден живот и делува како неутронски отров во циклусот на јадреното гориво. Стабилниот производ на цепење <sup>149</sup>Sm е исто така неутронски отров.
Самариумот е теоретски најлесниот елемент со парен атомски број без стабилни изотопи (сите изотопи од него теоретски можат да поминат или алфа распаѓање или бета распаѓање или двојно бета распаѓање), други такви елементи се оние со атомски броеви > 66 (диспрозиум, кој е најтешкиот теоретски стабилен нуклид).
1 Список на изотопи
<sup>129</sup>Sm, 62, 67, 128.95456(54)#, 550(100) ms, берилиум β<sup>+</sup> (?%), <sup>129</sup>Pm, (1/2+,3/2+)
β<sup>+</sup>, p (?%), <sup>128</sup>Nd
<sup>130</sup>Sm, 62, 68, 129.94879(43)#, 1#, 0+
<sup>131</sup>Sm, 62, 69, 130.94602(43)#, 1.2(2) s, β<sup>+</sup>, <sup>131</sup>Pm, 5/2+#
β<sup>+</sup>, p (?%), <sup>130</sup>Nd
<sup>132</sup>Sm, 62, 70, 131.94081(32)#, 4.0(3) s, β<sup>+</sup>, <sup>132</sup>Pm, 0+
<sup>133</sup>Sm, 62, 71, 132.93856(32)#, 2.89(16) s, β<sup>+</sup> (?%), <sup>133</sup>Pm, (5/2+)
β<sup>+</sup>, p (?%), <sup>132</sup>Nd
<sup>133m</sup>Sm, 120(60)# keV, 3.5(4) s, β<sup>+</sup>, <sup>133</sup>Pm, (1/2−)
<sup>134</sup>Sm, 62, 72, 133.93411(21)#, 9.5(8) s, β<sup>+</sup>, <sup>134</sup>Pm, 0+
<sup>135</sup>Sm, 62, 73, 134.93252(17), 10.3(5) s, β<sup>+</sup> (99.98%), <sup>135</sup>Pm, (7/2+)
β<sup>+</sup>, p (0.02%), <sup>134</sup>Nd
<sup>136</sup>Sm, 62, 74, 135.928276(13), 47(2) s, β<sup>+</sup>, <sup>136</sup>Pm, 0+
<sup>136m</sup>Sm, 2264.7(11) keV, 15(1) μs, ИП, <sup>136</sup>Sm, (8−)
<sup>137</sup>Sm, 62, 75, 136.927008(31), 45(1) s, β<sup>+</sup>, <sup>137</sup>Pm, (9/2−)
<sup>138</sup>Sm, 62, 76, 137.923244(13), 3.1(2) min, β<sup>+</sup>, <sup>138</sup>Pm, 0+
<sup>139</sup>Sm, 62, 77, 138.922297(12), 2.57(10) min, β<sup>+</sup>, <sup>139</sup>Pm, 1/2+
<sup>139m</sup>Sm, 457.38(23) keV, 10.7(6) s, IT (93.7%), <sup>139</sup>Sm, 11/2−
β<sup>+</sup> (6.3%), <sup>139</sup>Pm
<sup>140</sup>Sm, 62, 78, 139.918995(13), 14.82(12) min, β<sup>+</sup>, <sup>140</sup>Pm, 0+
<sup>141</sup>Sm, 62, 79, 140.9184815(92), 10.2(2) min, β<sup>+</sup>, <sup>141</sup>Pm, 1/2+
<sup>141m</sup>Sm, 175.9(3) keV, 22.6(2) min, β<sup>+</sup> (99.69%), <sup>141</sup>Pm, 11/2−
ИП (0.31%), <sup>141</sup>Sm
<sup>142</sup>Sm, 62, 80, 141.9152094(20), 72.49(5) min, ЕЗ(>95%), <sup>142</sup>Pm, 0+
β<sup>+</sup> (<5%), <sup>142</sup>Pm
<sup>142m1</sup>Sm, 2372.1(4) keV, 170(2) ns, ИП, <sup>142</sup>Sm, 7−
<sup>142m2</sup>Sm, 3662.2(7) keV, 480(60) ns, ИП, <sup>142</sup>Sm, 10+
<sup>143</sup>Sm, 62, 81, 142.9146348(30), 8.75(6) min, ЕЗ(60.0%), <sup>143</sup>Pm, 3/2+
β<sup>+</sup> (40.0%), <sup>143</sup>Pm
<sup>143m1</sup>Sm, 753.99(16) keV, 66(2) s, ИП (99.76%), <sup>143</sup>Sm, 11/2−
β<sup>+</sup> (0.24%), <sup>143</sup>Pm
<sup>143m2</sup>Sm, 2793.8(13) keV, 30(3) ms, ИП, <sup>143</sup>Sm, 23/2−
<sup>144</sup>Sm, 62, 82, 143.9120063(16), Набљудувачки стабилен, 0+, 0.0308(4)
<sup>144m</sup>Sm, 2323.60(8) keV, 880(25) ns, ИП, <sup>144</sup>Sm, 6+
<sup>145</sup>Sm, 62, 83, 144.9134172(16), 340(3) d, EC, <sup>145</sup>Pm, 7/2−
<sup>145m</sup>Sm, 8815(1) keV, 3.52(16) μs, ИП, <sup>145</sup>Sm, 49/2+
<sup>146</sup>Sm, 62, 84, 145.9130468(33), 9.20(26) y, α, <sup>142</sup>Nd, 0+, Trace
<sup>147</sup>Sm, 62, 85, 146.9149044(14), 1.066(5) y, α, <sup>143</sup>Nd, 7/2−, 0.1500(14)
<sup>148</sup>Sm, 62, 86, 147.9148292(13), 6.3(13) y, α, ''<sup>144</sup>Nd'', 0+, 0.1125(9)
<sup>149</sup>Sm, 62, 87, 148.9171912(12), Набљудувачки стабилен, 7/2−, 0.1382(10)
<sup>150</sup>Sm, 62, 88, 149.9172820(12), Набљудувачки стабилен, 0+, 0.0737(9)
<sup>151</sup>Sm, 62, 89, 150.9199389(12), 94.6(6) y, β<sup>−</sup>, ''<sup>151</sup>Eu'', 5/2−
<sup>151m</sup>Sm, 261.13(4) keV, 1.4(1) μs, ИП, <sup>151</sup>Sm, (11/2)−
<sup>152</sup>Sm, 62, 90, 151.9197386(11), Набљудувачки стабилен, 0+, 0.2674(9)
<sup>153</sup>Sm, 62, 91, 152.9221036(11), 46.2846(23) h, β<sup>−</sup>, <sup>153</sup>Eu, 3/2+
<sup>153m</sup>Sm, 98.39(10) keV, 10.6(3) ms, ИП, <sup>153</sup>Sm, 11/2−
<sup>154</sup>Sm, 62, 92, 153.9222158(14), Набљудувачки стабилен, 0+, 0.2274(14)
<sup>155</sup>Sm, 62, 93, 154.9246466(14), 22.18(6) min, β<sup>−</sup>, <sup>155</sup>Eu, 3/2−
<sup>155m1</sup>Sm, 16.5467(19) keV, 2.8(5) μs, ИП, <sup>155</sup>Sm, 5/2+
<sup>155m2</sup>Sm, 538.03(19) keV, 1.00(8) μs, ИП, <sup>155</sup>Sm, 11/2−
<sup>156</sup>Sm, 62, 94, 155.9255382(91), 9.4(2) h, β<sup>−</sup>, <sup>156</sup>Eu, 0+
<sup>156m</sup>Sm, 1397.55(9) keV, 185(7) ns, ИП, <sup>156</sup>Sm, 5−
<sup>157</sup>Sm, 62, 95, 156.9284186(48), 8.03(7) min, β<sup>−</sup>, <sup>157</sup>Eu, 3/2−#
<sup>158</sup>Sm, 62, 96, 157.9299493(51), 5.30(3) min, β<sup>−</sup>, <sup>158</sup>Eu, 0+
<sup>159</sup>Sm, 62, 97, 158.9332171(64), 11.37(15) s, β<sup>−</sup>, <sup>159</sup>Eu, 5/2−
<sup>159m</sup>Sm, 1276.5(8) keV, 116(8) ns, ИП, <sup>159</sup>Sm, (15/2+)
<sup>160</sup>Sm, 62, 98, 159.9353370(21), 9.6(3) s, β<sup>−</sup>, <sup>160</sup>Eu, 0+
<sup>160m1</sup>Sm, 1361.3(4) keV, 120(46) ns, ИП, <sup>160</sup>Sm, (5−)
<sup>160m2</sup>Sm, 2757.3(4) keV, 1.8(4) μs, ИП, <sup>160</sup>Sm, (11+)
<sup>161</sup>Sm, 62, 99, 160.9391601(73), <ref, β<sup>−</sup>, <sup>161</sup>Eu, 7/2+#
<sup>161m</sup>Sm, 1388.1(6) keV, 2.6(4) μs, ИП, <sup>161</sup>Sm, (17/2−)
<sup>162</sup>Sm, 62, 100, 161.9416217(38), <ref, β<sup>−</sup>, <sup>162</sup>Eu, 0+
<sup>162m</sup>Sm, 1009.4(5) keV, 1.78(7) μs, ИП, <sup>162</sup>Sm, (4−)
<sup>163</sup>Sm, 62, 101, 162.9456791(79), <ref, β<sup>−</sup>, <sup>163</sup>Eu, 1/2−#
β<sup>−</sup>, n (<0.1%), <sup>162</sup>Eu
<sup>164</sup>Sm, 62, 102, 163.9485501(44), <ref, β<sup>−</sup>, <sup>164</sup>Eu, 0+
β<sup>−</sup>, n (<0.7%), <sup>163</sup>Eu
<sup>164m</sup>Sm, 1485.5(12) keV, 600(140) ns, ИП, <sup>164</sup>Sm, (6−)
<sup>165</sup>Sm, 62, 103, 164.95329(43)#, <ref, β<sup>−</sup> (98.64%), <sup>165</sup>Eu, 5/2−#
β<sup>−</sup>, n (1.36%), <sup>164</sup>Eu
<sup>166</sup>Sm, 62, 104, 165.95658(43)#, <ref, β<sup>−</sup> (95.62%), <sup>166</sup>Eu, 0+
β<sup>−</sup>, n (4.38%), <sup>165</sup>Eu
<sup>167</sup>Sm, 62, 105, 166.96207(54)#, <ref, β<sup>−</sup>, <sup>167</sup>Eu, 7/2−#
β<sup>−</sup>, n (<16%), <sup>166</sup>Eu
<sup>168</sup>Sm, 62, 106, 167.96603(32)#, <ref, β<sup>−</sup>, <sup>168</sup>Eu, 0+#
β<sup>−</sup>, n (<21%), <sup>167</sup>Eu
2 Самариум-149
Самариум-149 (<sup>149</sup> Sm) е набљудувачки стабилен изотоп на самариум (се предвидува дека ќе се распаѓа, но никогаш не биле забележани распаѓања, што му дава полупаспад најмалку неколку реда на големина подолг од староста на вселената) и производ на синџирот на распаѓање од распаден производ <sup>149</sup>Nd (1.0888%). <sup>149</sup>Sm е јадрен отров што впива неутрони со значително влијание врз работата на јадрениот реактор, втор само по <sup>135</sup>Xe. Неговиот неутронски пресек е 40140 барни за топлински неутрони.
Концентрацијата на рамнотежа (а со тоа и ефектот на труење) се зголемува до рамнотежна вредност за околу 500 часа (околу 20 дена) од работата на реакторот, и бидејќи <sup>149</sup>Sm се стабилни, концентрацијата останува суштински еднаква за време на понатамошната работа на реакторот. Ова е во контраст со ксенон-135, кој се акумулира од бета-распадот на јод-135 (производ на цепење со краток век) и има висок пресек на неутрони, но самиот се распаѓа со полураспад од 9,2 часа (така што не останува во постојана концентрација долго по исклучувањето на реакторот), предизвикувајќи ксенска јама.
3 Самариум-151
Самариум-151 (<sup>151</sup>Sm) има полураспад од 94,6 години, подложен на ниско-енергетско бета распаѓање, и има принос на цепење од 0,4203% за топлински неутрони и <sup>235</sup>U, околу 39% од приносот на <sup>149</sup>Sm. Приносот е нешто поголем за <sup>239</sup> Pu.
Неговиот пресек на впивање на неутрони за топлински неутрони е висок на 15200 барни, околу 38% од впиениот пресек на <sup>149</sup>Sm, или околу 20 пати повеќе од <sup>235</sup>U. Бидејќи односот помеѓу стапките на производство и впивање од <sup>151</sup>Sm и <sup>149</sup>Sm се речиси еднакви, двата изотопи треба да достигнат слични концентрации на рамнотежа. Бидејќи <sup>149</sup>Sm достигнува рамнотежа за околу 500 часа (20 дена), <sup>151</sup>Sm треба да достигне рамнотежа за околу 50 дена.
Бидејќи јадренотото гориво се користи односно согорува неколку години во атомска централа, крајната количина од <sup>151</sup>Sm во потрошеното јадрено гориво при испуштање е само мал дел од вкупно <sup>151</sup>Sm произведени за време на користењето на горивото. Според една студија, масниот удел од <sup>151</sup>Sm во потрошеното гориво е околу 0,0025 за тешко натоварување на горивото MOX и околу половина од тоа за горивото со ураниум, што е приближно два реда по големина помала од масниот удел од околу 0,15 за среднораспадниот производ <sup>137</sup>Cs. Распадната енергија од <sup>151</sup>Sm е исто така за ред на големина помала од онаа од <sup>137</sup>Cs. Нискиот принос, ниската стапка на преживување и ниската распадната енергија значат дека <sup>151</sup>Sm има незначително влијание врз јадрениот отпад во споредба со двата главни производи со среден животен век <sup>137</sup>Cs и <sup>90</sup>Sr.
4 Самариум-153
Самариум-153 (<sup>153</sup> Sm) има полураспад од 46,3 часа, подложен на β <sup>−</sup> распаѓање на <sup>153</sup>Eu. Како компонента на самариум лексидронам, се користи во палијацијата на ракот на коските . Телото го третира на сличен начин како и калциумот и селективно се локализира во коските.
5 Наводи
************