Изотопы стронция

Изотопы стронция — разновидности химического элемента стронция, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы стронция с массовыми числами от 73 до 105 (количество протонов 38, нейтронов от 35 до 67) и 6 ядерных изомеров.

Природный стронций имеет четыре стабильных природных изотопа:^[1]

• ⁸⁴Sr (изотопная распространённость 0,56 %)
• ⁸⁶Sr (изотопная распространённость 9,86 %)
• ⁸⁷Sr (изотопная распространённость 7,00 %)
• ⁸⁸Sr (изотопная распространённость 82,58 %).

Самым долгоживущим радиоизотопом стронция является ⁹⁰Sr с периодом полураспада 28,9 года.

Стронций-82

Изотоп рубидий-82 нашел применение в медицине, где используется для диагностики заболеваний сердца и сосудов.^[2] Однако период полураспада ⁸²Rb всего 75 секунд, что требует особых методов получения фармпрепаратов на его основе. Оптимальным способом стало применение мобильных генераторов ⁸²Rb, в которых он нарабатывается в процессе распада стронция-82. Период полураспада ⁸²Sr 25 суток, схема распада электронный захват (100 %).

Типовой способ получения ⁸²Sr — облучение протонами мишени из природного изотопа рубидия-85 по схеме скалывания^{[англ.] 85}Rb(p,4n)→⁸²Sr. Схема протекания реакции скалывания сильно зависит от энергии протона. Для уменьшения загрязнения мишени другими изотопами стронция требуется оптимальная энергия протона. После облучения наработанный стронций выделяется химическим способом и заправляется в генераторы ⁸²Rb. Существуют и другие схемы получения ⁸²Sr.

С конца 1990-х годов на базе института ядерных исследований РАН велось производство облученных мишеней для поставки в США.^[3] Летом 2018 года в России начались работы по организации полного цикла промышленного производства стронция-82 и генераторов ⁸²Rb.^[4] Запуск производства ожидается в 2019 году.

Стронций-90

Основная статья: Стронций-90

⁹⁰Sr образуется при ядерных взрывах и внутри ядерного реактора во время его работы. Образование стронция-90 при этом происходит как непосредственно в результате деления ядер урана и плутония, так и в результате бета-распада короткоживущих ядер с массовым числом A = 90 (в цепочке ⁹⁰Se → ⁹⁰Br → ⁹⁰Kr → ⁹⁰Rb → ⁹⁰Sr).

Изотоп ⁹⁰Sr имеет период полураспада 28,9 года. ⁹⁰Sr претерпевает β⁻-распад, переходя в радиоактивный иттрий-90 (период полураспада 64 часа), который, в свою очередь, распадается в стабильный цирконий-90. Полный распад стронция-90, попавшего в окружающую среду, занимает несколько сотен лет.

Применяется в производстве радиоизотопных источников энергии в виде титаната стронция (плотность 4,8 г/см³, а энерговыделение — около 0,54 Вт/см³).

Применяется для получения изотопно-чистого ⁹⁰Y, в том числе в составе изотопных генераторов ⁹⁰Sr→⁹⁰Y. Иттрий-90 нашел применение в радионуклидной терапии онкологических заболеваний.

Таблица изотопов стронция

Символ нуклида	Z(p)	N(n)	Масса изотопа[5] (а. е. м.)	Период полураспада[6] (T1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра[6]	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
	Энергия возбуждения
73Sr	38	35	72,96597(64)#	>25 мс	β+ (>99,9%)	73Rb	1/2−#
					β+, p (<0,1%)	72Kr
74Sr	38	36	73,95631(54)#	50# мс [>1,5 мкс]	β+	74Rb	0+
75Sr	38	37	74,94995(24)	88(3) мс	β+ (93,5%)	75Rb	(3/2−)
					β+, p (6,5%)	74Kr
76Sr	38	38	75,94177(4)	7,89(7) с	β+	76Rb	0+
77Sr	38	39	76,937945(10)	9,0(2) с	β+ (99,75%)	77Rb	5/2+
					β+, p (0,25%)	76Kr
78Sr	38	40	77,932180(8)	159(8) с	β+	78Rb	0+
79Sr	38	41	78,929708(9)	2,25(10)мин	β+	79Rb	3/2(−)
80Sr	38	42	79,924521(7)	106,3(15)мин	β+	80Rb	0+
81Sr	38	43	80,923212(7)	22,3(4)мин	β+	81Rb	1/2−
82Sr	38	44	81,918402(6)	25,36(3) сут	ЭЗ	82Rb	0+
83Sr	38	45	82,917557(11)	32,41(3) ч	β+	83Rb	7/2+
83mSr	259,15(9) кэВ			4,95(12) с	ИП	83Sr	1/2−
84Sr	38	46	83,913425(3)	стабилен[n 1]			0+	0,0056	0,0055–0,0058
85Sr	38	47	84,912933(3)	64,853(8) сут	ЭЗ	85Rb	9/2+
85mSr	238,66(6) кэВ			67,63(4)мин	ИП (86,6%)	85Sr	1/2−
					β+ (13,4%)	85Rb
86Sr	38	48	85,9092607309(91)	стабилен			0+	0,0986	0,0975–0,0999
86mSr	2955,68(21) кэВ			455(7)нс			8+
87Sr	38	49	86,9088774970(91)	стабилен			9/2+	0,0700	0,0694–0,0714
87mSr	388,533(3) кэВ			2,815(12) ч	ИП (99,7%)	87Sr	1/2−
					ЭЗ (0,3%)	87Rb
88Sr	38	50	87,9056122571(97)	стабилен			0+	0,8258	0,8229–0,8275
89Sr	38	51	88,9074507(12)	50,57(3) сут	β−	89Y	5/2+
90Sr	38	52	89,907738(3)	28,90(3) лет	β−	90Y	0+
91Sr	38	53	90,910203(5)	9,63(5) ч	β−	91Y	5/2+
92Sr	38	54	91,911038(4)	2,66(4) ч	β−	92Y	0+
93Sr	38	55	92,914026(8)	7,423(24)мин	β−	93Y	5/2+
94Sr	38	56	93,915361(8)	75,3(2) с	β−	94Y	0+
95Sr	38	57	94,919359(8)	23,90(14) с	β−	95Y	1/2+
96Sr	38	58	95,921697(29)	1,07(1) с	β−	96Y	0+
97Sr	38	59	96,926153(21)	429(5) мс	β− (99,95%)	97Y	1/2+
					β−, n (0,05%)	96Y
97m1Sr	308,13(11) кэВ			170(10)нс			(7/2)+
97m2Sr	830,8(2) кэВ			255(10)нс			(11/2−)#
98Sr	38	60	97,928453(28)	0,653(2) с	β− (99,75%)	98Y	0+
					β−, n (0,25%)	97Y
99Sr	38	61	98,93324(9)	0,269(1) с	β− (99,9%)	99Y	3/2+
					β−, n (0,1%)	98Y
100Sr	38	62	99,93535(14)	202(3) мс	β− (99,02%)	100Y	0+
					β−, n (0,98%)	99Y
101Sr	38	63	100,94052(13)	118(3) мс	β− (97,63%)	101Y	(5/2−)
					β−, n (2,37%)	100Y
102Sr	38	64	101,94302(12)	69(6) мс	β− (94,5%)	102Y	0+
					β−, n (5,5%)	101Y
103Sr	38	65	102,94895(54)#	50# мс [>300нс]	β−	103Y
104Sr	38	66	103,95233(75)#	30# мс [>300нс]	β−	104Y	0+
105Sr	38	67	104,95858(75)#	20# мс [>300нс]
106Sr[7]	38	68
107Sr[7]	38	69
108Sr[8]	38	70

1. Теоретически может претерпевать двойной электронный захват в ⁸⁴Kr

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 возбужденные 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 Z и N). 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.