Ensiklopedia

Sesium ( ₅₅ Cs ) memiliki 41 isotop yang diketahui, massa atom dari isotop-isotop ini berkisar antara 112 hingga 152. Hanya satu isotop, ¹³³ Cs, yang stabil . Radioisotop yang berumur paling panjang adalah ¹³⁵ Cs dengan waktu paruh 2,3 juta tahun, ¹³⁷ Cs dengan waktu paruh 30,1671 tahun, dan ¹³⁴ Cs dengan waktu paruh 2,0652 tahun. Semua isotop lain memiliki waktu paruh kurang dari 2 minggu, sebagian besar di bawah satu jam.

Dimulai pada tahun 1945 dengan dimulainya pengujian nuklir, radioisotop sesium dilepaskan ke atmosfer di mana sesium diserap dengan mudah ke dalam larutan dan dikembalikan ke permukaan bumi sebagai komponen luruhan radioaktif . Setelah sesium memasuki air tanah, ia diendapkan di permukaan tanah dan dihilangkan dari lanskap terutama oleh transportasi partikel. Akibatnya, fungsi input dari isotop-isotop ini dapat diperkirakan sebagai fungsi waktu.

1. ^ ^m Cs – Isomer nuklir tereksitasi.
2. ^ ( ) – Ketidakpastian (1 σ ) diberikan dalam bentuk ringkas dalam tanda kurung setelah digit terakhir yang sesuai.
3. ^ # – Massa atom bertanda #: nilai dan ketidakpastian yang diperoleh bukan dari data eksperimen murni, tetapi setidaknya sebagian dari tren dari Permukaan Massa ( trends from the Mass Surface , TMS).
4. ^ Mode peluruhan:

   EC:	Penangkapan elektron
   IT:	Transisi isomerik
   n:	Emisi neutron
   p:	Emisi proton

5. ^ Simbol miring tebal sebagai anak – Produk anak hampir stabil.
6. ^ Simbol tebal sebagai anak – Produk anak stabil.
7. ^ ( ) nilai spin – Menunjukkan spin dengan argumen penempatan yang lemah.
8. ^ ^{a b} # – Nilai yang ditandai # tidak murni berasal dari data eksperimen, tetapi setidaknya sebagian dari tren nuklida tetangga ( trends of neighboring nuclides , TNN).
9. ^ Digunakan untuk mendefinisikan detik
10. ^ ^{a b c d} Produk fisi
11. ^ Secara teoritis mampu mengalami fisi spontan

Sesium-131 , diperkenalkan pada tahun 2004 untuk oleh , ^{[ 3 ]} memiliki waktu paruh 9,7 hari dan energi 30,4 keV.

Sesium-133 adalah satu-satunya isotop sesium yang stabil . Satuan pokok SI untuk waktu, sekon , didefinisikan oleh transisi sesium-133 tertentu . Sejak tahun 1967, definisi resmi dari sekon adalah:

Sekon, dengan lambang s, didefinisikan dengan mengambil nilai numerik tetap dari frekuensi sesium Δ ν _Cs , frekuensi transisi hiperhalus keadaan dasar yang tidak terganggu dari atom sesium-133, ^{[ 4 ]} menjadi 9.192 .631.770 jika dinyatakan dalam satuan Hz , yaitu sama dengan s ⁻¹ .

Sesium-134 memiliki waktu paruh 2,0652 tahun. Ia diproduksi baik secara langsung (pada hasil yang sangat kecil karena ¹³⁴ Xe stabil) sebagai produk fisi dan melalui penangkapan neutron dari ¹³³ Cs yang nonradioaktif ( tangkapan neutron 29 barn ), yang merupakan produk fisi umum. ¹³⁴ Cs tidak diproduksi melalui peluruhan beta dari nuklida produk fisi lain bermassa 134 karena peluruhan beta berhenti pada ¹³⁴ Xe yang stabil. Ia juga tidak diproduksi oleh senjata nuklir karena ¹³³ Cs dibuat oleh peluruhan beta dari produk fisi asli hanya lama setelah ledakan nuklir selesai.

Hasil gabungan dari ¹³³ Cs dan ¹³⁴ Cs diberikan sebagai 6,7896%. Proporsi antara keduanya akan berubah dengan iradiasi neutron yang berkelanjutan. ¹³⁴ Cs juga menangkap neutron dengan penampang 140 barn, menjadi isotop radioaktif ¹³⁵ Cs yang berumur panjang

¹³⁴ Cs mengalami peluruhan beta (β ⁻ ), menghasilkan ¹³⁴ Ba secara langsung dan memancarkan rata-rata 2,23 foton sinar gama (energi rata-rata 0,698 MeV ). ^{[ 5 ]}

Sesium-135 adalah isotop radioaktif ringan sesium dengan waktu paruh 2,3 juta tahun. Ia meluruh melalui emisi partikel beta berenergi rendah menjadi ¹³⁵ Ba yang stabil. ¹³⁵ Cs adalah salah satu dari tujuh produk fisi berumur panjang dan satu-satunya yang bersifat basa . Dalam sebagian besar jenis pemrosesan ulang nuklir , ia menetap dengan (termasuk ¹³⁷ Cs yang hanya dapat dipisahkan dari ¹³⁵ Cs melalui pemisahan isotop ) daripada dengan produk fisi berumur panjang lainnya. Energi peluruhan yang rendah, kurangnya radiasi gama , dan waktu paruh ¹³⁵ Cs yang panjang membuat isotop ini jauh lebih tidak berbahaya daripada ¹³⁷ Cs atau ¹³⁴ Cs.

Prekursornya, ¹³⁵ Xe , memiliki hasil produk fisi yang tinggi (misalnya 6,3333% untuk ²³⁵ U dan neutron termal ) tetapi juga memiliki tangkapan neutron termal tertinggi yang diketahui dari nuklida mana pun. Karena itu, banyak dari ¹³⁵ Xe yang diproduksi di saat ini (sebanyak >90% pada kondisi tunak daya penuh) ^{[ 6 ]} akan diubah menjadi ¹³⁶ Xe yang sangat berumur panjang (waktu paruh sekitar 10 ²¹ tahun) sebelum dapat meluruh menjadi ¹³⁵ Cs meskipun waktu paruh ¹³⁵ Xe relatif pendek. Sedikit atau tidak ada ¹³⁵ Xe akan dihancurkan oleh penangkapan neutron setelah penghentian reaktor, atau dalam reaktor garam cair yang terus-menerus menghilangkan xenon dari bahan bakarnya, reaktor neutron cepat , atau senjata nuklir . adalah fenomena penyerapan neutron berlebih melalui penumpukan ¹³⁵ Xe di reaktor setelah pengurangan daya atau penghentian dan sering dikelola dengan membiarkan peluruhan ¹³⁵ Xe pergi ke tingkat di mana fluks neutron dapat dikontrol dengan aman melalui batang kendali lagi.

Sebuah reaktor nuklir juga akan menghasilkan jumlah ¹³⁵ Cs yang jauh lebih kecil dari produk fisi ¹³³ Cs dengan penangkapan neutron berturut-turut menjadi ¹³⁴ Cs dan kemudian ¹³⁵ Cs.

Penampang lintang penangkapan neutron termal dan integral resonansi ¹³⁵ Cs masing-masing adalah 8,3 ± 0,3 dan 38,1 ± 2,6 barn . ^{[ 7 ]} Pembuangan ¹³⁵ Cs melalui transmutasi nuklir sulit, karena penampang yang rendah serta karena iradiasi neutron dari campuran fisi isotop cesium menghasilkan lebih banyak ¹³⁵ Cs dari ¹³³ Cs yang stabil. Selain itu, radioaktivitas ¹³⁷ Cs jangka menengah yang intens membuat penanganan limbah nuklir menjadi sulit. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

Sesium-136 memiliki waktu paruh 13,16 hari. Ia diproduksi baik secara langsung (pada hasil yang sangat kecil karena ¹³⁶ Xe merupakan beta-stabil ) sebagai produk fisi dan melalui penangkapan neutron dari ¹³⁵ Cs yang berumur panjang ( tangkapan neutron 8,702 barn ), yang merupakan produk fisi umum. ¹³⁶ Cs tidak diproduksi melalui peluruhan beta dari nuklida produk fisi lain bermassa 136 karena peluruhan beta berhenti pada ¹³⁶ Xe yang hampir stabil. Ia juga tidak diproduksi oleh senjata nuklir karena ¹³⁵ Cs dibuat oleh peluruhan beta dari produk fisi asli hanya lama setelah ledakan nuklir selesai. ¹³⁶ Cs juga menangkap neutron dengan penampang 13,00 barn, menjadi isotop radioaktif ¹³⁷ Cs yang berumur menengah. ¹³⁶ Cs mengalami peluruhan beta (β−), menghasilkan ¹³⁶ Ba secara langsung.

Sesium-137 , dengan waktu paruh 30,17 tahun, adalah salah satu dari dua utama, bersama dengan ⁹⁰ Sr , yang bertanggung jawab atas sebagian besar radioaktivitas bahan bakar nuklir bekas setelah beberapa tahun pendinginan, hingga beberapa ratus tahun setelah digunakan. Ini merupakan sebagian besar radioaktivitas yang masih tersisa dari kecelakaan Chernobyl dan merupakan masalah kesehatan utama untuk dekontaminasi tanah di dekat pembangkit listrik tenaga nuklir Fukushima . ^{[ 10 ] 137} Cs meluruh melalui peluruhan beta menjadi ^137m Ba (sebuah isomer barium berumur pendek) kemudian menjadi ¹³⁷ Ba yang nonradioaktif, dan juga merupakan pemancar radiasi gama yang kuat.

¹³⁷ Cs memiliki tingkat penangkapan neutron yang sangat rendah dan belum dapat secara layak dibuang dengan cara ini kecuali kemajuan dalam kolimasi berkas neutron (tidak dapat dicapai dengan medan magnet), secara unik hanya tersedia dari dalam (tidak dalam bentuk lain dari Akselerator Transmutasi Limbah Nuklir ) memungkinkan produksi neutron pada intensitas yang cukup tinggi untuk mengimbangi dan mengatasi tingkat penangkapan yang rendah ini; sampai saat itu, ¹³⁷ Cs harus dibiarkan meluruh.

¹³⁷ Cs telah digunakan sebagai dalam studi hidrologi, sejalan dengan penggunaan ³ H .

Isotop sesium lainnya memiliki waktu paruh dari beberapa hari hingga sepersekian detik. Hampir semua sesium yang dihasilkan dari fisi nuklir berasal dari peluruhan beta produk fisi yang semula lebih kaya neutron, melewati isotop iodin kemudian isotop xenon . Karena unsur-unsur ini mudah menguap dan dapat berdifusi melalui bahan bakar nuklir atau udara, sesium sering dibuat jauh dari lokasi awal fisi.

• Massa isotop dari:
  • Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The N UBASE evaluation of nuclear and decay properties" , Nuclear Physics A , 729 : 3– 128, Bibcode : 2003NuPhA.729....3A , doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001
• Komposisi isotop dan massa atom standar dari:
  • de Laeter, John Robert; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin J. R.; Taylor, Philip D. P. (2003). "Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)" . Pure and Applied Chemistry . 75 (6): 683– 800. doi : 10.1351/pac200375060683 .
  • Wieser, Michael E. (2006). "Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)" . Pure and Applied Chemistry . 78 (11): 2051– 2066. doi : 10.1351/pac200678112051 .
• "News & Notices: Standard Atomic Weights Revised" . International Union of Pure and Applied Chemistry . 19 Oktober 2005.
• Data waktu paruh, spin, dan isomer dipilih dari sumber-sumber berikut.
  • Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The N UBASE evaluation of nuclear and decay properties" , Nuclear Physics A , 729 : 3– 128, Bibcode : 2003NuPhA.729....3A , doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001
  • National Nuclear Data Center. "NuDat 2.x database" . Laboratorium Nasional Brookhaven .
  • Holden, Norman E. (2004). "11. Table of the Isotopes". Dalam Lide, David R. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics (Edisi 85). Boca Raton, Florida : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9 .