サマリウム
天然に存在するサマリウムは4つの安定同位体および3つの放射性同位体からなり、128 Bq/gの放射能を有する。Sm、Sm、SmおよびSmの4つがその安定同位体であり、3つの放射性同位体の半減期はそれぞれSm(半減期 = 1.06×10年)、Sm(7×10年)、Sm(2×10年)と非常に長い。天然存在比の最も大きな同位体は26.75%を占めるSmである。Smは様々な資料で安定同位体であるとも、放射性同位体であるとも される。
長寿命な放射性同位体であるSm、SmおよびSmは、主にアルファ崩壊によってネオジムの同位体に崩壊する。それらよりも軽い放射性同位体は主に電子捕獲によってプロメチウムの同位体に崩壊し、より重いものはベータ崩壊によってユウロピウムの同位体に崩壊する。
Smは1.06×10年の半減期でアルファ崩壊しNdとなり、放射年代測定法の一つであるサマリウム-ネオジム法(英語版)として利用される。
SmおよびSmの半減期はそれぞれ90年および340日である。残りの放射性同位体の半減期はいずれも2日未満であり、それらの大部分は48秒未満である。サマリウムはまた5つの核異性体を持ち、最も安定なSmで半減期22.6分、次いでSmが66秒、Smが10.7秒である。
放射性同位体のSmは46.3時間の半減期でベータ粒子を放出するβ放射体である。それは肺癌、前立腺癌、乳癌および骨肉腫において癌細胞を殺すのに用いられる。この目的のため、Smはエチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸 (EDTMP) とキレート錯体を形成させて静脈注射される。Smをキレート化することによって、放射性サマリウムが体内に蓄積して過剰に被曝することで新たな癌細胞が発生するのを防ぐことができる。対応する薬は、サマリウム (Sm) レキシドロナム(英語版)およびその登録商標であるクアドラメットを含む複数の名称を有している。
Smは中性子捕獲によって41,000 バーンという高い衝突断面積を有しているため、原子炉の制御棒に用いられる。ホウ素やカドミウムといった他の競合する材料に対する利点は、Smの核融合および核崩壊生成物の大部分が良好な中性子吸収材であるサマリウムの他の同位体であり、中性子の吸収が安定しているという点にある。例えばSmの衝突断面積は15,000 バーン、Sm、SmおよびSmの衝突断面積は3桁オーダーであり、各同位体の混合物である自然中のサマリウムの衝突断面積は6,800 バーンである。原子炉中の崩壊生成物であるSmは原子炉の設計と運用においてXeに次いで2番目に重要であると考えられている。
サマリウムは地殻中において40番目に多く含まれる元素であり、その濃度は平均およそ8 ppm(百万分の1)である。その存在量はランタノイドの中では5番目であり、スズのような元素よりもありふれた元素である。土壌中のサマリウム濃度は2から22 ppmであり、海水中の濃度は0.5から0.8 ppt(1兆分の1)である。環境中のサマリウムの移動はその化学的状態に強く依存し、非常に不均一である。土壌中においてサマリウムは砂粒子の表面に付着しやすく、間隙水(土壌中において砂の粒子の間で保持される水)中のサマリウム濃度と比較して200倍以上も高く、粘土質な土壌においては1000倍におよぶ。
サマリウムの単体は自然には産出しないが、他の希土類元素と同様にモナズ石やバストネサイト、セル石(英語版)、ガドリン石、サマルスキー石など多くの鉱物中に含まれる。サマリウム源として商業的に利用されるものの大部分はモナズ石およびバストネサイトであり、モナズ石中のサマリウム濃度は最高2.8% である。サマリウムの埋蔵量は全世界でおよそ200万トンと推定されており、それらの大部分は中国、アメリカ合衆国、ブラジル、インド、スリランカおよびオーストラリアに存在している。2001年頃のサマリウムの年間生産量は酸化サマリウムとしておよそ700トン。サマリウムの原料となる希土類鉱石の2014年の生産量は中国が最も大規模で年間9万5000トンであった。