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.] ⁸⁵Rb(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

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] (T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[6]	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Символ нуклида	Энергия возбуждения			Период полураспада^[6] (T_1/2)	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра^[6]	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
⁷³Sr	38	35	72,96597(64)#	>25 мс	β⁺ (>99,9%)	⁷³Rb	1/2−#
⁷³Sr	38	35	72,96597(64)#	>25 мс	β⁺, p (<0,1%)	⁷²Kr	1/2−#
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−)
⁷⁵Sr	38	37	74,94995(24)	88(3) мс	β⁺, p (6,5%)	⁷⁴Kr	(3/2−)
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+
⁷⁷Sr	38	39	76,937945(10)	9,0(2) с	β⁺, p (0,25%)	⁷⁶Kr	5/2+
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−
^85mSr	238,66(6) кэВ			67,63(4)мин	β⁺ (13,4%)	⁸⁵Rb	1/2−
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−
^87mSr	388,533(3) кэВ			2,815(12) ч	ЭЗ (0,3%)	⁸⁷Rb	1/2−
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+
⁹⁷Sr	38	59	96,926153(21)	429(5) мс	β⁻, n (0,05%)	⁹⁶Y	1/2+
^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+
⁹⁸Sr	38	60	97,928453(28)	0,653(2) с	β⁻, n (0,25%)	⁹⁷Y	0+
⁹⁹Sr	38	61	98,93324(9)	0,269(1) с	β⁻ (99,9%)	⁹⁹Y	3/2+
⁹⁹Sr	38	61	98,93324(9)	0,269(1) с	β⁻, n (0,1%)	⁹⁸Y	3/2+
¹⁰⁰Sr	38	62	99,93535(14)	202(3) мс	β⁻ (99,02%)	¹⁰⁰Y	0+
¹⁰⁰Sr	38	62	99,93535(14)	202(3) мс	β⁻, n (0,98%)	⁹⁹Y	0+
¹⁰¹Sr	38	63	100,94052(13)	118(3) мс	β⁻ (97,63%)	¹⁰¹Y	(5/2−)
¹⁰¹Sr	38	63	100,94052(13)	118(3) мс	β⁻, n (2,37%)	¹⁰⁰Y	(5/2−)
¹⁰²Sr	38	64	101,94302(12)	69(6) мс	β⁻ (94,5%)	¹⁰²Y	0+
¹⁰²Sr	38	64	101,94302(12)	69(6) мс	β⁻, n (5,5%)	¹⁰¹Y	0+
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

↑ 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.