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Articulo de referencia

Isótopos del samario

El samario natural ( 62Sm ) está compuesto por cinco isótopos estables : 144Sm , 149Sm , 150Sm , 152Sm y 154Sm , y dos radioisótopos de vida extremadamente larga : 147Sm (vida m...

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El samario natural ( 62Sm ) está compuesto por cinco isótopos estables : 144Sm , 149Sm , 150Sm , 152Sm y 154Sm , y dos radioisótopos de vida extremadamente larga : 147Sm (vida media: 1,066 × 1011  años) y 148 Sm (6,3 × 1015  años), siendo 152 Sm el más abundante (26,75% de abundancia natural ). 146 Sm (9,20 × 107  y) [ 2 ] también es bastante longevo, pero no lo suficiente como para haber sobrevivido en cantidades significativas desde la formación del Sistema Solar en la Tierra, aunque sigue siendo útil en la datación radiométrica en el Sistema Solar como un radionúclido extinto . [ 5 ] Es el nucleido de mayor longevidad que aún no se ha confirmado como primordial . Su inestabilidad se debe a que tiene 84 neutrones (dos más que 82, que es un número mágico que corresponde a una configuración estable de neutrones), por lo que puede emitir una partícula alfa (que tiene 2 neutrones) para formar neodimio-142 con 82 neutrones.

Aparte de estos, los radioisótopos de mayor duración son el 151Sm , con una vida media de 94,6 años [ 6 ] , y el 145Sm , con una vida media de 340 días. Todos los demás radioisótopos, que van desde el 129Sm hasta el 168Sm , tienen vidas medias inferiores a dos días, y la mayoría de ellos inferiores a 48 segundos. El isómero más estable conocido es el 141mSm (vida media de 22,6 minutos).

Los isótopos de larga vida, 146 Sm, 147 Sm y 148 Sm, se desintegran por emisión alfa a isótopos de neodimio . Los isótopos inestables más ligeros del samario se desintegran principalmente por captura electrónica a isótopos de prometio , mientras que los más pesados ​​se desintegran por desintegración beta a isótopos de europio . Un artículo de 2012 [ 7 ]La revisión de la vida media estimada de 146 Sm de 10,3(5)×10 7  años a 6,8(7)×10 7  años fue retractada (debido a un error experimental) en 2023, [ 7 ] [ 8 ] y el valor actual, más preciso, se publicó posteriormente.

El isótopo 147 Sm se utiliza en la datación samario-neodimio y, como ya se mencionó, el isótopo extinto 146 Sm también se puede utilizar para la datación.

El 151Sm es un producto de fisión de vida media y actúa como veneno neutrónico en el ciclo del combustible nuclear . El producto de fisión estable 149Sm también es un veneno neutrónico.

El samario es el elemento más ligero con número atómico par que no tiene isótopos teóricamente estables (todos sus isótopos pueden desintegrarse energéticamente mediante los modos alfa , beta o doble beta ); otros elementos de este tipo son aquellos con números atómicos > 66 ( disprosio , que tiene el nucleido teóricamente estable más pesado, 164 Dy).

Lista de isótopos

  1. ↑ m Sm – Isómero nuclear excitado. 
  2. ↑ () – La incertidumbre (1 σ ) se da de forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes. 
  3. ↑ # – Masa atómica marcada con # : valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos parcialmente de tendencias de la Superficie de Masa (TMS). 
  4. ↑ Vida media en negrita : casi estable, vida media más larga que la edad del universo . 
  5. 1 2 3 # – Los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos parcialmente de tendencias de nucleidos vecinos (TNN). 
  6. ↑ Modos de desintegración:
  7. ↑ Símbolo en negrita y cursiva como hija : el producto hija es casi estable. 
  8. ↑ Símbolo en negrita como hija – El producto hija es estable. 
  9. ↑ () valor de giro : indica giro con argumentos de asignación débiles. 
  10. ↑ Se cree que sufre una desintegración β + β + a 144 Nd
  11. 1 2 Radioisótopo primordial
  12. 1 2 3 4 5 6 Producto de fisión
  13. ↑ Se utiliza en la datación samario-neodimio.
  14. 1 2 Envenenamiento por neutrones en reactores
  15. ↑ Se cree que sufre una desintegración α a 145 Nd con una vida media superior a2 × 10 15  años [ 13 ]
  16. ↑ Se cree que sufre desintegración α a 146 Nd [ 13 ]
  17. ↑ Se cree que sufre desintegración α a 148 Nd [ 13 ]
  18. ↑ Publicado únicamente en las actas de un congreso y no en una revista arbitrada.
  19. ↑ Se cree que sufre una desintegración β − β − ​​a 154 Gd con una vida media superior a2,3 × 10 18  años

Samario-149

El samario-149 ( 149Sm ) es un isótopo estable del samario (se predice que se desintegra, pero nunca se ha observado ninguna desintegración, lo que le da una vida media al menos varios órdenes de magnitud mayor que la edad del universo), y un producto de la cadena de desintegración del producto de fisión 149Nd (rendimiento 1,0888%). El 149Sm es un veneno nuclear absorbente de neutrones con un efecto significativo en el funcionamiento de los reactores nucleares , solo superado por el 135Xe . Su sección transversal de neutrones es de 40140 barns para neutrones térmicos .

La concentración de equilibrio (y por lo tanto el efecto de envenenamiento) alcanza un valor de equilibrio en aproximadamente 500 horas (unos 20 días) de funcionamiento del reactor, y dado que el 149 Sm es estable, la concentración permanece prácticamente constante durante el funcionamiento posterior del reactor. Esto contrasta con el xenón-135 , que se acumula a partir de la desintegración beta del yodo-135 (un producto de fisión de vida corta ) y tiene una alta sección transversal de neutrones, pero se desintegra con una vida media de 9,2 horas (por lo que no permanece en concentración constante mucho después del apagado del reactor), lo que provoca el llamado pozo de xenón .

Samario-151

El samario-151 ( 151Sm ) tiene una vida media de 94,6 años, experimenta desintegración beta de baja energía y tiene un rendimiento de productos de fisión del 0,4203% para neutrones térmicos y 235U , aproximadamente el 39% del rendimiento del 149Sm . El rendimiento es algo mayor para el 239Pu .

Su sección transversal de absorción de neutrones térmicos es alta, de 15200 barns , aproximadamente el 38% de la sección transversal de absorción del 149Sm, o unas 20 veces mayor que la del 235U . Dado que las proporciones entre las tasas de producción y absorción del 151Sm y el 149Sm son casi iguales, ambos isótopos deberían alcanzar concentraciones de equilibrio similares. Como el 149Sm alcanza el equilibrio en unas 500 horas (20 días), el 151Sm debería alcanzarlo en unos 50 días. Dado que este tiempo es mucho menor que su vida media radiactiva, la desintegración apenas afectará a este equilibrio dentro del reactor.

Dado que el combustible nuclear se utiliza durante varios años ( quemado ) en una central nuclear , la cantidad final de 151 Sm en el combustible nuclear gastado en el momento de la descarga es solo una pequeña fracción del total de 151 Sm producido durante el uso del combustible. Según un estudio, la fracción de masa de 151 Sm en el combustible gastado es de aproximadamente 0,0025 para una carga pesada de combustible MOX y aproximadamente la mitad de eso para el combustible de uranio, lo que es aproximadamente dos órdenes de magnitud menor que la fracción de masa de aproximadamente 0,15 para el producto de fisión de vida media 137 Cs . [ 16 ] La energía de desintegración de 151 Sm también es aproximadamente un orden de magnitud menor que la de 137 Cs. El bajo rendimiento, la baja tasa de supervivencia y la baja energía de desintegración significan que 151 Sm tiene un impacto insignificante en los residuos nucleares en comparación con los dos principales productos de fisión de vida media 137 Cs y 90 Sr.

  • Hoja informativa de ANL

Samario-153

El samario-153 ( 153Sm ) tiene una vida media de 46,285 horas y sufre desintegración β− en 153Eu estable . Como componente del lexidronam de samario , se utiliza en el tratamiento paliativo del cáncer de hueso . [ 17 ] El cuerpo lo procesa de manera similar al calcio y se localiza selectivamente en el hueso .

Véase también

Productos derivados distintos del samario

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "La evaluación NUBASE2020 de las propiedades nucleares" (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3) 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
  2. 1 2 3 Chiera, Nadine M.; Sprung, Peter; Amelin, Yuri; Dressler, Rugard; Schumann, Dorothea; Talip, Zeynep (1 de agosto de 2024). "La vida media del 146 Sm remeditada: consolidando el cronómetro para eventos en el Sistema Solar temprano" . Scientific Reports . 14 (1). doi : 10.1038/s41598-024-64104-6 . PMC 11294585 . 
  3. ↑ "Pesos atómicos estándar: Samario" . CIAAW . 2005.
  4. ↑ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (2022-05-04). "Pesos atómicos estándar de los elementos 2021 (Informe técnico de la IUPAC)" . Pure and Applied Chemistry . doi : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 . 
  5. ↑ Samir Maji; et al. (2006). "Separación de samario y neodimio: un requisito previo para obtener señales de la síntesis nuclear". Analyst . 131 (12): 1332– 1334. Bibcode : 2006Ana...131.1332M . doi : 10.1039/b608157f . PMID 17124541 .  
  6. ↑ He, M.; Shen, H.; Shi, G.; Yin, X.; Tian, ​​W.; Jiang, S. (2009). "Se ha vuelto a medir la vida media del 151 Sm". Physical Review C . 80 (6) 064305. Bibcode : 2009PhRvC..80f4305H . ​​doi : 10.1103/PhysRevC.80.064305 .
  7. 1 2 Kinoshita, N.; Paul, M.; Kashiv, Y.; Collon, P.; Deibel, CM; DiGiovine, B.; Greene, JP; Henderson, DJ; Jiang, CL; Marley, ST; Nakanishi, T.; Pardo, RC; Rehm, KE; Robertson, D.; Scott, R.; Schmitt, C.; Tang, XD; Vondrasek, R.; Yokoyama, A. (30 de marzo de 2012). "Se mide una vida media más corta de 146Sm y sus implicaciones para la cronología de 146Sm-142Nd en el sistema solar". Science . 335 (6076): 1614– 1617. arXiv : 1109.4805 . Bibcode : 2012Sci...335.1614K . doi : 10.1126/ science.1215510 . ISSN 0036-8075 . PMID 22461609. S2CID 206538240 .   (Retractado,  véase doi : 10.1126/science.adh7739 , PMID 36996231 , Retraction Watch )  
  8. ↑
  9. ↑ Wang, Meng; Huang, WJ; Kondev, FG; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "Evaluación de la masa atómica AME 2020 (II). Tablas, gráficos y referencias*". Chinese Physics C . 45 (3) 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
  10. ↑ Grupo de Datos Nucleares FRIB. "Proyecto de Descubrimiento de Nuclidos, Base de Datos de Isótopos" . doi : 10.11578/frib/2279152 .
  11. ↑ Grupo de Datos Nucleares FRIB. "Proyecto de Descubrimiento de Núclidos, Base de Datos de Isómeros" . doi : 10.11578/frib/2572219 .
  12. ↑ Suzuki, H; Fukuda, N; Takeda, H; Shimizu, Y; Yoshimoto, M; Togano, Y; Sato, H; Kitamura, N; Hanai, S; Momota, S; Kusaka, K; Yanagisawa, Y; Ohtake, M; Sumikama, T; Fukunishi, N; Michimasa, S (7 de noviembre de 2025). "Descubrimiento de isótopos radiactivos ricos en protones en la región Z = 60 producidos por la fragmentación de proyectiles de un haz de 238U de 345 MeV/Nucleón" . Progress of Theoretical and Experimental Physics . 2025 (11). doi : 10.1093/ptep/ptaf149 .
  13. 1 2 3 Belli, P.; Bernabéi, R.; Danevich, FA; Incicchitti, A.; Tretyak, VI (2019). "Búsquedas experimentales de desintegraciones alfa y beta raras". Revista física europea A. 55 (140): 4– 6. arXiv : 1908.11458 . Código Bib : 2019EPJA...55..140B . doi : 10.1140/epja/i2019-12823-2 . S2CID 201664098 . 
  14. 1 2 3 4 5 6 Kiss, GG; Vitéz-Sveiczer, A.; Saito, Y.; et al. (2022). "Medición de las propiedades de desintegración β de isótopos exóticos de Pm, Sm, Eu y Gd ricos en neutrones para restringir los rendimientos de nucleosíntesis en la región de tierras raras" . The Astrophysical Journal . 936 (107): 107. Bibcode : 2022ApJ...936..107K . doi : 10.3847/1538-4357/ac80fc . hdl : 2117/375253 . 
  15. ↑ https://www-nds.iaea.org/sgnucdat/c3.htm Rendimientos de fisión acumulados, OIEA
  16. ↑ Christophe Demazière. Cálculos de física de reactores sobre combustible MOX en reactores de agua en ebullición (BWR) (PDF) (Informe). Agencia de Energía Nuclear de la OCDE.Figura 2, página 6
  17. ↑ Ballantyne, Jane C; Fishman, Scott M; Rathmell, James P. (1 de octubre de 2009). Bonica's Management of Pain . Lippincott Williams & Wilkins. págs. 655–. ISBN  978-0-7817-6827-6Consultado el 19 de julio de 2011 .