セシウムの同位体

セシウム (Cs) は、少なくとも41種類の同位体を持つ。原子量は112から152に分布する。

• ¹³³Cs は唯一天然に生成し、また唯一の安定同位体である。ウランの核分裂生成物のひとつで、¹³³Xe のベータ崩壊でも生成される。
• ¹³⁴Cs は半減期が2年で、¹³³Csの中性子捕獲によって作られる。
• ¹³⁵Cs は半減期が230万年で、7つある長寿命核分裂生成物の1つである。多くの原子炉では、前駆体の¹³⁵Xeが極めて強い核毒物であるため生成が抑えられるか、または¹³⁵Csに崩壊する前に安定な¹³⁶Xeに変換される。
• ¹³⁷Csは半減期が30.17年で、⁹⁰Srとともに2つの主要な中寿命核分裂生成物の1つである。使用後数百年間の使用済み核燃料中の放射能の大部分を占める。また、チェルノブイリ原子力発電所事故から放出された放射性物質の大部分であった。¹³⁷Cs は短寿命の核異性体である ^137mBa にベータ崩壊し、短寿命の核異性体である ^137mBa は、すぐに非放射性の ¹³⁷Ba にガンマ崩壊する。¹³⁷Cs は中性子捕獲はめったに行わない。¹³⁷Cs はトリチウムの代わりに、水文学の実験のトレーサーとして使われることがある。¹³⁷Cs は塩化セシウムの形で放射線治療の放射線源として用いられる。
• その他の同位体は数日から1秒程度の半減期を持つ。

核分裂により生成するほぼ全てのセシウムは、より中性子の多い原子から、ヨウ素の同位体かキセノンの同位体を経由して、ベータ崩壊により生成される。これらの元素は揮発性で核燃料中や大気中に分散するので、セシウムはしばしば遠く離れた場所でも観測される。

核実験が始まった1945年初頭から、セシウムの同位体は大気中に放出され、液体に溶けたり、放射性降下物として湖底や地層に積もったりするようになった。この地層中に堆積したセシウムなどを検出し堆積速度の^[1]計算に用いられることがある。

標準原子量は132.9054519(2) uである。

分析方法

放射性 Cs をリンモリブデン酸アンモニウムに吸着させイオン交換樹脂法により分離精製する。その後、ヘキサクロロ白金酸セシウムを生成させ、その放射能を高精度なβ線測定装置で測定する^[2]。

一覧

核種	Z(p)	N(n)	原子量 (u)	半減期	崩壊モード [3][n 1]	娘核種 [n 2]	スピン	天然存在比 (モル分率)
	励起エネルギー
112Cs	55	57	111.95030(33)#	500(100) µs	p	111Xe	1+#
					α	108I
113Cs	55	58	112.94449(11)	16.7(7) µs	p (99.97%)	112Xe	5/2+#
					β+ (.03%)	113Xe
114Cs	55	59	113.94145(33)#	0.57(2) s	β+ (91.09%)	114Xe	(1+)
					β+, p (8.69%)	113I
					β+, α (.19%)	110Te
					α (.018%)	110I
115Cs	55	60	114.93591(32)#	1.4(8) s	β+ (99.93%)	115Xe	9/2+#
					β+, p (.07%)	114I
116Cs	55	61	115.93337(11)#	0.70(4) s	β+ (99.67%)	116Xe	(1+)
					β+, p (.279%)	115I
					β+, α (.049%)	112Te
116mCs	100(60)# keV			3.85(13) s	β+ (99.48%)	116Xe	4+,5,6
					β+, p (.51%)	115I
					β+, α (.008%)	112Te
117Cs	55	62	116.92867(7)	8.4(6) s	β+	117Xe	(9/2+)#
117mCs	150(80)# keV			6.5(4) s	β+	117Xe	3/2+#
118Cs	55	63	117.926559(14)	14(2) s	β+ (99.95%)	118Xe	2
					β+, p (.042%)	117I
					β+, α (.0024%)	114Te
118mCs	100(60)# keV			17(3) s	β+ (99.95%)	118Xe	(7-)
					β+, p (.042%)	117I
					β+, α (.0024%)	114Te
119Cs	55	64	118.922377(15)	43.0(2) s	β+	119Xe	9/2+
					β+, α (2×10-6%)	115Te
119mCs	50(30)# keV			30.4(1) s	β+	119Xe	3/2(+)
120Cs	55	65	119.920677(11)	61.2(18) s	β+	120Xe	2(-#)
					β+, α (2×10-5%)	116Te
					β+, p (7×10-6%)	118I
120mCs	100(60)# keV			57(6) s	β+	120Xe	(7-)
					β+, α (2×10-5%)	116Te
					β+, p (7×10-6%)	118I
121Cs	55	66	120.917229(15)	155(4) s	β+	121Xe	3/2(+)
121mCs	68.5(3) keV			122(3) s	β+ (83%)	121Xe	9/2(+)
					IT (17%)	121Cs
122Cs	55	67	121.91611(3)	21.18(19) s	β+	122Xe	1+
					β+, α (2×10-7%)	118Te
122m1Cs	45.8 keV			>1 µs			(3)+
122m2Cs	140(30) keV			3.70(11) min	β+	122Xe	8-
122m3Cs	127.0(5) keV			360(20) ms			(5)-
123Cs	55	68	122.912996(13)	5.88(3) min	β+	123Xe	1/2+
123m1Cs	156.27(5) keV			1.64(12) s	IT	123Cs	(11/2)-
123m2Cs	231.63+X keV			114(5) ns			(9/2+)
124Cs	55	69	123.912258(9)	30.9(4) s	β+	124Xe	1+
124mCs	462.55(17) keV			6.3(2) s	IT	124Cs	(7)+
125Cs	55	70	124.909728(8)	46.7(1) min	β+	125Xe	1/2(+)
125mCs	266.6(11) keV			900(30) ms			(11/2-)
126Cs	55	71	125.909452(13)	1.64(2) min	β+	126Xe	1+
126m1Cs	273.0(7) keV			>1 µs
126m2Cs	596.1(11) keV			171(14) µs
127Cs	55	72	126.907418(6)	6.25(10) h	β+	127Xe	1/2+
127mCs	452.23(21) keV			55(3) µs			(11/2)-
128Cs	55	73	127.907749(6)	3.640(14) min	β+	128Xe	1+
129Cs	55	74	128.906064(5)	32.06(6) h	β+	129Xe	1/2+
130Cs	55	75	129.906709(9)	29.21(4) min	β+ (98.4%)	130Xe	1+
					β- (1.6%)	130Ba
130mCs	163.25(11) keV			3.46(6) min	IT (99.83%)	130Cs	5-
					β+ (.16%)	130Xe
131Cs	55	76	130.905464(5)	9.689(16) d	EC	131Xe	5/2+
132Cs	55	77	131.9064343(20)	6.480(6) d	β+ (98.13%)	132Xe	2+
					β- (1.87%)	132Ba
133Cs[n 3]	55	78	132.905451933(24)	Stable			7/2+	1.0000
134Cs[n 3]	55	79	133.906718475(28)	2.0652(4) y	β-	134Ba	4+
					EC (3×10-4%)	134Xe
134mCs	138.7441(26) keV			2.912(2) h	IT	134Cs	8-
135Cs[n 3]	55	80	134.9059770(11)	1.33×106 y[4]	β-	135Ba	7/2+
135mCs	1632.9(15) keV			53(2) min	IT	135Cs	19/2-
136Cs	55	81	135.9073116(20)	13.16(3) d	β-	136Ba	5+
136mCs	518(5) keV			19(2) s	β-	136Ba	8-
					IT	136Cs
137Cs[n 3]	55	82	136.9070895(5)	30.1671(13) y	β- (95%)	137mBa	7/2+
					β- (5%)	137Ba
138Cs	55	83	137.911017(10)	33.41(18) min	β-	138Ba	3-
138mCs	79.9(3) keV			2.91(8) min	IT (81%)	138Cs	6-
					β- (19%)	138Ba
139Cs	55	84	138.913364(3)	9.27(5) min	β-	139Ba	7/2+
140Cs	55	85	139.917282(9)	63.7(3) s	β-	140Ba	1-
141Cs	55	86	140.920046(11)	24.84(16) s	β- (99.96%)	141Ba	7/2+
					β-, n (.0349%)	140Ba
142Cs	55	87	141.924299(11)	1.689(11) s	β- (99.9%)	142Ba	0-
					β-, n (.091%)	141Ba
143Cs	55	88	142.927352(25)	1.791(7) s	β- (98.38%)	143Ba	3/2+
					β-, n (1.62%)	142Ba
144Cs	55	89	143.932077(28)	994(4) ms	β- (96.8%)	144Ba	1(-#)
					β-, n (3.2%)	143Ba
144mCs	300(200)# keV			<1 s	β-	144Ba	(>3)
					IT	144Cs
145Cs	55	90	144.935526(12)	582(6) ms	β- (85.7%)	145Ba	3/2+
					β-, n (14.3%)	144Ba
146Cs	55	91	145.94029(8)	0.321(2) s	β- (85.8%)	146Ba	1-
					β-, n (14.2%)	145Ba
147Cs	55	92	146.94416(6)	0.235(3) s	β- (71.5%)	147Ba	(3/2+)
					β-, n (28.49%)	147Ba
148Cs	55	93	147.94922(62)	146(6) ms	β- (74.9%)	148Ba
					β-, n (25.1%)	147Ba
149Cs	55	94	148.95293(21)#	150# ms [>50 ms]	β-	149Ba	3/2+#
					β-, n	148Ba
150Cs	55	95	149.95817(32)#	100# ms [>50 ms]	β-	150Ba
					β-, n	149Ba
151Cs	55	96	150.96219(54)#	60# ms [>50 ms]	β-	151Ba	3/2+#
					β-, n	150Ba

1. EC:電子捕獲 IT:核異性体転移
2. 太字は安定同位体、太字斜体は宇宙の年齢より長い半減期を持つ、ほぼ安定な同位体。
3. 核分裂生成物