キセノンの同位体

天然のキセノン(Xe)は8種の安定同位体からなる（¹²⁶Xe、¹³⁴Xe、¹³⁶Xeは二重ベータ崩壊を受けることが予測されるが、これまで観測されたことはないため安定同位体と見なされる）^[1][2]。全元素中においてキセノンは、安定同位体が10種のスズに次いで2番目に多くの安定同位体を持つ^[3]。

キセノンは40種以上の放射性同位体が知られている。¹²⁹Xeは¹²⁹Iのβ崩壊によって生成する。また、^131mXeと¹³³Xe、^133mXeそして¹³⁵Xeは²³⁵Uと²³⁹Puの核分裂反応によって生成するため、核爆発の指標に使われる。¹²⁴Xeは180垓年という長い半減期を持つ。

人工的同位体である¹³⁵Xeは原子炉の稼働において非常に重要である。¹³⁵Xeは2.65×10⁶ bという非常に大きな熱中性子断面積を持ち、核反応を減速または停止する中性子吸収体としての働く。これはプルトニウム製造のためにアメリカのマンハッタン計画で作られた初期の原子炉で発見された。定常運転状態あるいは出力上昇中の原子炉では発生する中性子線と¹³⁵Xeは釣り合っているか中性子線が増えているが、出力を低下させていくと¹³⁵Xeが増加し、放射性崩壊によりこれが消滅するまで原子炉の出力を引き上げる事ができなくなる。これをキセノンオーバーライドと言い、この状態にあるにもかかわらず無理に制御棒を引き抜いて出力を上げようとした事がチェルノブイリ原子力発電所事故の原因の一つと言われている。

キセノンの放射性同位体は、原子炉中の燃料棒の亀裂から放出した核分裂ガスまたは冷却水中の核分裂したウランから比較的高濃度で見られる。これら同位体の濃度は自然発生する²²²Rnに比べても低い。

隕石中のキセノンの放射性同位体は太陽系の形成と進化の研究の強力なツールである。放射年代測定のヨウ素-キセノン法からは、宇宙の元素合成と原始太陽系星雲の固体濃縮との間の年数が得られる。

一覧

同位体核種	Z(p)	N(n)	同位体質量 (u)	半減期	核スピン数	天然存在比	天然存在比 (範囲)
	励起エネルギー
110Xe	54	56	109.94428(14)	310(190) ms [105(+35-25) ms]	0+
111Xe	54	57	110.94160(33)#	740(200) ms	5/2+#
112Xe	54	58	111.93562(11)	2.7(8) s	0+
113Xe	54	59	112.93334(9)	2.74(8) s	(5/2+)#
114Xe	54	60	113.927980(12)	10.0(4) s	0+
115Xe	54	61	114.926294(13)	18(4) s	(5/2+)
116Xe	54	62	115.921581(14)	59(2) s	0+
117Xe	54	63	116.920359(11)	61(2) s	5/2(+)
118Xe	54	64	117.916179(11)	3.8(9) min	0+
119Xe	54	65	118.915411(11)	5.8(3) min	5/2(+)
120Xe	54	66	119.911784(13)	40(1) min	0+
121Xe	54	67	120.911462(12)	40.1(20) min	(5/2+)
122Xe	54	68	121.908368(12)	20.1(1) h	0+
123Xe	54	69	122.908482(10)	2.08(2) h	1/2+
123mXe	185.18(22) keV			5.49(26) µs	7/2(-)
124Xe	54	70	123.905893(2)	1.8×1022 a[4]	0+	0.000952(3)
125Xe	54	71	124.9063955(20)	16.9(2) h	1/2(+)
125m1Xe	252.60(14) keV			56.9(9) s	9/2(-)
125m2Xe	295.86(15) keV			0.14(3) µs	7/2(+)
126Xe	54	72	125.904274(7)	安定	0+	0.000890(2)
127Xe	54	73	126.905184(4)	36.345(3) d	1/2+
127mXe	297.10(8) keV			69.2(9) s	9/2-
128Xe	54	74	127.9035313(15)	安定	0+	0.019102(8)
129Xe	54	75	128.9047794(8)	安定	1/2+	0.264006(82)
129mXe	236.14(3) keV			8.88(2) d	11/2-
130Xe	54	76	129.9035080(8)	安定	0+	0.040710(13)
131Xe	54	77	130.9050824(10)	安定	3/2+	0.212324(30)
131mXe	163.930(8) keV			11.934(21) d	11/2-
132Xe	54	78	131.9041535(10)	安定	0+	0.269086(33)
132mXe	2752.27(17) keV			8.39(11) ms	(10+)
133Xe	54	79	132.9059107(26)	5.2475(5) d	3/2+
133mXe	233.221(18) keV			2.19(1) d	11/2-
134Xe	54	80	133.9053945(9)	安定 [>11×1015 a]	0+	0.104357(21)
134m1Xe	1965.5(5) keV			290(17) ms	7-
134m2Xe	3025.2(15) keV			5(1) µs	(10+)
135Xe	54	81	134.907227(5)	9.14(2) h	3/2+
135mXe	526.551(13) keV			15.29(5) min	11/2-
136Xe	54	82	135.907219(8)	安定 [>10×1021 a]	0+	0.088573(44)
136mXe	1891.703(14) keV			2.95(9) µs	6+
137Xe	54	83	136.911562(8)	3.818(13) min	7/2-
138Xe	54	84	137.91395(5)	14.08(8) min	0+
139Xe	54	85	138.918793(22)	39.68(14) s	3/2-
140Xe	54	86	139.92164(7)	13.60(10) s	0+
141Xe	54	87	140.92665(10)	1.73(1) s	5/2(-#)
142Xe	54	88	141.92971(11)	1.22(2) s	0+
143Xe	54	89	142.93511(21)#	0.511(6) s	5/2-
144Xe	54	90	143.93851(32)#	0.388(7) s	0+
145Xe	54	91	144.94407(32)#	188(4) ms	(3/2-)#
146Xe	54	92	145.94775(43)#	146(6) ms	0+
147Xe	54	93	146.95356(43)#	130(80) ms [0.10(+10-5) s]	3/2-#

• 天然存在比は空気での値である。
• #でマークされた値は、全てが純粋に実験値から算出されたものではなく、一部体系的な傾向から導き出された推定値を含んでいる。明確なデータが得られていない核スピンに関しては、かっこ書きで表記している。
• 数値の最後にかっこ書きで表記しているのは、その値の誤差を示している。誤差の値は、同位体の構成と標準の原子質量に関しては、IUPACが公表する誤差で表記しており、それ以外の値は、標準偏差を表記している。
• 半減期のaは年、dは日、minは分、sは秒、msはミリ秒、µsはマイクロ秒を表す。