스트론튬 동위 원소

자연계에 존재하는 안정적인 스트론튬의 동위 원소는 4종이다. 84Sr, 86Sr, 87Sr, 88Sr이 존재하며 이들 중 88Sr이 자연계에 가장 많이 존재한다.

87Sr은 방사성 동위 원소인 87Rb의 붕괴 생성물이기도 하며, 루비듐-스트론튬 연대 측정에 이용되고 있다.

인공적으로 합성된 스트론튬의 동위 원소는 73Sr부터 105Sr까지 존재한다. 이들 중 89Sr의 반감기는 50.57일, 90Sr의 반감기는 28.9년으로 이들은 우라늄, 토륨의 자발 핵분열 생성물로써 자연계에 미량 존재하며, 원자로 내의 핵분열로 인해 많은 양이 형성된다.

스트론튬-88

극도록 안정된 결합에너지를 가지고 있어 자연계의 스트론튬 동위체 중 가장 많은 양이 존재하고 있다. 주위의 안정 동위체의 결합에너지에 비해 더 높은 결합에너지인 8.73 MeV대를 가지고 있기 때문이다. 이 정도의 결합에너지보다 더 높은 결합에너지를 가진 동위체로 내려가려면 아연-68까지 내려가야 한다.

이 안정된 결합에너지는 초거성 내부의 중성자 포획과정과 헬륨 핵반응 등과 초신성 폭발시의 게르마늄 이상의 무거운 동위체에 핵반응을 자극하여 자연계에 스트론튬-88을 다른 스트론튬의 동위체보다 더 많은 양을 가지게 해 주었다.

스트론튬-90

강한 베타선을 내뿜고 이트륨-90으로 붕괴, 다시 강한 베타선을 내뿜고 지르코늄-90으로 붕괴한다. 강한 베타선을 내뿜고 반감기가 28.9년이나 되며, 핵분열 생성물 중 많은 비율로 생성되므로 핵 폐기물을 다룰 때 중요한 동위체로 여겨지고 있다.

열전지로 이용할 시 에너지를 1kg당 2.2kw를 내뿜어 플루토늄-238의 4배가 넘을 정도로 뜨거우므로 차폐 시 두꺼운 차폐막을 이용한다. 다만 베타선을 내뿜기 때문에 열전지로 이용 시 효율은 매우 낮다. 스트론튬-90의 강한 열 때문에 다 쓴 핵 폐기물을 원자로의 수조에서 반 이상 줄어들 때까지 30년 이상 담가두어야 한다.

표

핵자
수 		Z(p) N(n)  
동위 원소 질량 (u)
  		반감기 붕괴
방식(s)[1][n 1] 		붕괴 생성
동위 원소[n 2] 		핵
스핀 		자연계에 존재하는
동위 원소
범위
(몰 분율) 		자연계에 존재하는
최대 범위
(몰 분율)
들뜬 에너지
73Sr 38 35 72.96597(64)# >25 ms β+ (>99.9%) 73Rb 1/2-#
β+, p (<0.1%) 72Kr
74Sr 38 36 73.95631(54)# 50# ms [>1.5 µs] β+ 74Rb 0+
75Sr 38 37 74.94995(24) 88(3) ms β+ (93.5%) 75Rb (3/2-)
β+, p (6.5%) 74Kr
76Sr 38 38 75.94177(4) 7.89(7) s β+ 76Rb 0+
77Sr 38 39 76.937945(10) 9.0(2) s β+ (99.75%) 77Rb 5/2+
β+, p (0.25%) 76Kr
78Sr 38 40 77.932180(8) 159(8) s β+ 78Rb 0+
79Sr 38 41 78.929708(9) 2.25(10) min β+ 79Rb 3/2(-)
80Sr 38 42 79.924521(7) 106.3(15) min β+ 80Rb 0+
81Sr 38 43 80.923212(7) 22.3(4) min β+ 81Rb 1/2-
82Sr 38 44 81.918402(6) 25.36(3) d ε 82Rb 0+
83Sr 38 45 82.917557(11) 32.41(3) h β+ 83Rb 7/2+
83mSr 259.15(9) keV 4.95(12) s IT 83Sr 1/2-
84Sr 38 46 83.913425(3) 안정[n 3] 0+ 0.0056(1) 0.0055-0.0058
85Sr 38 47 84.912933(3) 64.853(8) d ε 85Rb 9/2+
85mSr 238.66(6) keV 67.63(4) min IT (86.6%) 85Sr 1/2-
β+ (13.4%) 85Rb
86Sr 38 48 85.9092602(12) 안정 0+ 0.0986(1) 0.0975-0.0999
86mSr 2955.68(21) keV 455(7) ns 8+
87Sr[n 4] 38 49 86.9088771(12) 안정 9/2+ 0.0700(1) 0.0694-0.0714
87mSr 388.533(3) keV 2.815(12) h IT (99.7%) 87Sr 1/2-
ε (0.3%) 87Rb
88Sr[n 5] 38 50 87.9056121(12) 안정 0+ 0.8258(1) 0.8229-0.8275
89Sr[n 5] 38 51 88.9074507(12) 50.57(3) d β- 89Y 5/2+
90Sr[n 5] 38 52 89.907738(3) 28.90(3) a β- 90Y 0+
91Sr 38 53 90.910203(5) 9.63(5) h β- 91Y 5/2+
92Sr 38 54 91.911038(4) 2.66(4) h β- 92Y 0+
93Sr 38 55 92.914026(8) 7.423(24) min β- 93Y 5/2+
94Sr 38 56 93.915361(8) 75.3(2) s β- 94Y 0+
95Sr 38 57 94.919359(8) 23.90(14) s β- 95Y 1/2+
96Sr 38 58 95.921697(29) 1.07(1) s β- 96Y 0+
97Sr 38 59 96.926153(21) 429(5) ms β- (99.95%) 97Y 1/2+
β-, n (0.05%) 96Y
97m1Sr 308.13(11) keV 170(10) ns (7/2)+
97m2Sr 830.8(2) keV 255(10) ns (11/2-)#
98Sr 38 60 97.928453(28) 0.653(2) s β- (99.75%) 98Y 0+
β-, n (0.25%) 97Y
99Sr 38 61 98.93324(9) 0.269(1) s β- (99.9%) 99Y 3/2+
β-, n (0.1%) 98Y
100Sr 38 62 99.93535(14) 202(3) ms β- (99.02%) 100Y 0+
β-, n (0.98%) 99Y
101Sr 38 63 100.94052(13) 118(3) ms β- (97.63%) 101Y (5/2-)
β-, n (2.37%) 100Y
102Sr 38 64 101.94302(12) 69(6) ms β- (94.5%) 102Y 0+
β-, n (5.5%) 101Y
103Sr 38 65 102.94895(54)# 50# ms [>300 ns] β- 103Y
104Sr 38 66 103.95233(75)# 30# ms [>300 ns] β- 104Y 0+
105Sr 38 67 104.95858(75)# 20# ms [>300 ns]
  1. ↑ 약어:
    IT: 이성질핵 전이
  2. ↑ 안정 동위 원소는 굵은체로 표기, 우주의 나이보다 반감기가 긴 동위 원소의 반감기는 굵은 흘림체로 표기
  3. ↑ β+β+ 붕괴를 통해 84Kr으로 붕괴할 수 있다.
  4. ↑ 루비듐-스트론튬 연대 측정에 이용된다.
  5. ↑ 가 나 다 핵분열 생성물

각주

  1. ↑ http://www.nucleonica.net/unc.aspx