Isotop sesium

Sesium (₅₅Cs) memiliki 40 isotop yang diketahui, membuatnya, bersama dengan barium dan raksa, menjadi salah satu unsur dengan isotop terbanyak. Massa atom dari isotop-isotop ini berkisar antara 112 hingga 151. Hanya satu isotop, ¹³³Cs, yang stabil. Radioisotop yang berumur paling panjang adalah ¹³⁵Cs dengan waktu paruh 2,3 juta tahun, ¹³⁷Cs dengan waktu paruh 30,1671 tahun, dan ¹³⁴Cs dengan waktu paruh 2,0652 tahun. Semua isotop lain memiliki waktu paruh kurang dari 2 minggu, sebagian besar di bawah satu jam.

Isotop utama sesium

Iso­top Peluruhan kelim­pahan waktu paruh (t1/2) mode pro­duk ^131Cs sintetis 9,7 hri ε ^131Xe ^133Cs 100% stabil ^134Cs sintetis 2,0648 thn ε ^134Xe β^− ^134Ba ^135Cs renik 2,3×10^6 thn β^− ^135Ba ^137Cs sintetis 30,17 thn β^− ^137Ba
Berat atom standar Ar°(Cs)	132,90545196±0,00000006 132,91±0,01 (diringkas)
lihat bicara sunting

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.

Daftar isotop

Nuklida	Z	N	Massa isotop (Da)	Waktu paruh	Mode peluruhan	Isotop anak	Spin dan paritas	Kelimpahan alami (fraksi mol)
	Energi eksitasi	Proporsi normal	Rentang variasi
^112Cs	55	57	111,95030(33)#	500(100) μdtk	p	^111Xe	1+#
					α	^108I
^113Cs	55	58	112,94449(11)	16,7(7) μdtk	p (99,97%)	^112Xe	5/2+#
					β^+ (0,03%)	^113Xe
^114Cs	55	59	113,94145(33)#	0,57(2) dtk	β^+ (91,09%)	^114Xe	(1+)
					β^+, p (8,69%)	^113I
					β^+, α (0,19%)	^110Te
					α (0,018%)	^110I
^115Cs	55	60	114,93591(32)#	1,4(8) dtk	β^+ (99,93%)	^115Xe	9/2+#
					β^+, p (0,07%)	^114I
^116Cs	55	61	115,93337(11)#	0,70(4) dtk	β^+ (99,67%)	^116Xe	(1+)
					β^+, p (0,279%)	^115I
					β^+, α (0,049%)	^112Te
^116mCs	100(60)# keV	3,85(13) dtk	β^+ (99,48%)	^116Xe	4+, 5, 6
			β^+, p (0,51%)	^115I
			β^+, α (0,008%)	^112Te
^117Cs	55	62	116,92867(7)	8,4(6) dtk	β^+	^117Xe	(9/2+)#
^117mCs	150(80)# keV	6,5(4) dtk	β^+	^117Xe	3/2+#
^118Cs	55	63	117,926559(14)	14(2) dtk	β^+ (99,95%)	^118Xe	2
					β^+, p (0,042%)	^117I
					β^+, α (0,0024%)	^114Te
^118mCs	100(60)# keV	17(3) dtk	β^+ (99,95%)	^118Xe	(7−)
			β^+, p (0,042%)	^117I
			β^+, α (0,0024%)	^114Te
^119Cs	55	64	118,922377(15)	43,0(2) dtk	β^+	^119Xe	9/2+
					β^+, α (2×10^−6%)	^115Te
^119mCs	50(30)# keV	30,4(1) dtk	β^+	^119Xe	3/2(+)
^120Cs	55	65	119,920677(11)	61,2(18) dtk	β^+	^120Xe	2(−#)
					β^+, α (2×10^−5%)	^116Te
					β^+, p (7×10^−6%)	^119I
^120mCs	100(60)# keV	57(6) dtk	β^+	^120Xe	(7−)
			β^+, α (2×10^−5%)	^116Te
			β^+, p (7×10^−6%)	^119I
^121Cs	55	66	120,917229(15)	155(4) dtk	β^+	^121Xe	3/2(+)
^121mCs	68,5(3) keV	122(3) dtk	β^+ (83%)	^121Xe	9/2(+)
			IT (17%)	^121Cs
^122Cs	55	67	121,91611(3)	21,18(19) dtk	β^+	^122Xe	1+
					β^+, α (2×10^−7%)	^118Te
^122m1Cs	458 keV	>1 μdtk	(3)+
^122m2Cs	140(30) keV	3,70(11) mnt	β^+	^122Xe	8−
^122m3Cs	127,0(5) keV	360(20) mdtk	(5)−
^123Cs	55	68	122,912996(13)	5,88(3) mnt	β^+	^123Xe	1/2+
^123m1Cs	156,27(5) keV	1,64(12) dtk	IT	^123Cs	(11/2)−
^123m2Cs	231,63+X keV	114(5) ndtk	(9/2+)
^124Cs	55	69	123,912258(9)	30,9(4) dtk	β^+	^124Xe	1+
^124mCs	462,55(17) keV	6,3(2) dtk	IT	^124Cs	(7)+
^125Cs	55	70	124,909728(8)	46,7(1) mnt	β^+	^125Xe	1/2(+)
^125mCs	266,6(11) keV	900(30) mdtk	(11/2−)
^126Cs	55	71	125,909452(13)	1,64(2) mnt	β^+	^126Xe	1+
^126m1Cs	273,0(7) keV	>1 μdtk
^126m2Cs	596,1(11) keV	171(14) μdtk
^127Cs	55	72	126,907418(6)	6,25(10) jam	β^+	^127Xe	1/2+
^127mCs	452,23(21) keV	55(3) μdtk	(11/2)−
^128Cs	55	73	127,907749(6)	3,640(14) mnt	β^+	^128Xe	1+
^129Cs	55	74	128,906064(5)	32,06(6) jam	β^+	^129Xe	1/2+
^130Cs	55	75	129,906709(9)	29,21(4) mnt	β^+ (98,4%)	^130Xe	1+
					β^− (1,6%)	^130Ba
^130mCs	163,25(11) keV	3,46(6) mnt	IT (99,83%)	^130Cs	5−
			β^+ (0,16%)	^130Xe
^131Cs	55	76	130,905464(5)	9,689(16) hri	EC	^131Xe	5/2+
^132Cs	55	77	131,9064343(20)	6,480(6) hri	β^+ (98,13%)	^132Xe	2+
					β^− (1,87%)	^132Ba
^133Cs	55	78	132,905451933(24)	Stabil	7/2+	1,0000
^134Cs	55	79	133,906718475(28)	2,0652(4) thn	β^−	^134Ba	4+
					EC (3×10^−4%)	^134Xe
^134mCs	138,7441(26) keV	2,912(2) jam	IT	^134Cs	8−
^135Cs	55	80	134,9059770(11)	2,3×10^6 thn	β^−	^135Ba	7/2+
^135mCs	1632,9(15) keV	53(2) mnt	IT	^135Cs	19/2−
^136Cs	55	81	135,9073116(20)	13,16(3) hri	β^−	^136Ba	5+
^136mCs	518(5) keV	19(2) dtk	β^−	^136Ba	8−
			IT	^136Cs
^137Cs	55	82	136,9070895(5)	30,1671(13) thn	β^− (95%)	^137mBa	7/2+
					β^− (5%)	^137Ba
^138Cs	55	83	137,911017(10)	33,41(18) mnt	β^−	^138Ba	3−
^138mCs	79,9(3) keV	2,91(8) mnt	IT (81%)	^138Cs	6−
			β^− (19%)	^138Ba
^139Cs	55	84	138,913364(3)	9,27(5) mnt	β^−	^139Ba	7/2+
^140Cs	55	85	139,917282(9)	63,7(3) dtk	β^−	^140Ba	1−
^141Cs	55	86	140,920046(11)	24,84(16) dtk	β^− (99,96%)	^141Ba	7/2+
					β^−, n (0,0349%)	^140Ba
^142Cs	55	87	141,924299(11)	1,689(11) dtk	β^− (99,9%)	^142Ba	0−
					β^−, n (0,091%)	^141Ba
^143Cs	55	88	142,927352(25)	1,791(7) dtk	β^− (98,38%)	^143Ba	3/2+
					β^−, n (1,62%)	^142Ba
^144Cs	55	89	143,932077(28)	994(4) mdtk	β^− (96,8%)	^144Ba	1(−#)
					β^−, n (3,2%)	^143Ba
^144mCs	300(200)# keV	<1 dtk	β^−	^144Ba	(>3)
			IT	^144Cs
^145Cs	55	90	144,935526(12)	582(6) mdtk	β^− (85,7%)	^145Ba	3/2+
					β^−, n (14,3%)	^144Ba
^146Cs	55	91	145,94029(8)	0,321(2) dtk	β^− (85,8%)	^146Ba	1−
					β^−, n (14,2%)	^145Ba
^147Cs	55	92	146,94416(6)	0,235(3) dtk	β^− (71,5%)	^147Ba	(3/2+)
					β^−, n (28,49%)	^146Ba
^148Cs	55	93	147,94922(62)	146(6) mdtk	β^− (74,9%)	^148Ba
					β^−, n (25,1%)	^147Ba
^149Cs	55	94	148,95293(21)#	150# mdtk [>50 mdtk]	β^−	^149Ba	3/2+#
					β^−, n	^148Ba
^150Cs	55	95	149,95817(32)#	100# mdtk [>50 mdtk]	β^−	^150Ba
					β^−, n	^149Ba
^151Cs	55	96	150,96219(54)#	60# mdtk [>50 mdtk]	β^−	^151Ba	3/2+#
					β^−, n	^150Ba
Header & footer tabel ini:  view

1. ^mCs – Isomer nuklir tereksitasi.
2. ( ) – Ketidakpastian (1σ) 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. # – 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. Produk fisi
11. Secara teoritis mampu mengalami fisi spontan

Sesium-131

Sesium-131, diperkenalkan pada tahun 2004 untuk brakiterapi oleh Isoray, memiliki waktu paruh 9,7 hari dan energi 30,4 keV.

Sesium-133

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 Δν_Cs, frekuensi transisi hiperhalus keadaan dasar yang tidak terganggu dari atom sesium-133, menjadi 9.192.631.770 jika dinyatakan dalam satuan Hz, yaitu sama dengan s⁻¹.

Sesium-134

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

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

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

Sesium-135

Produk fisi berumur panjang

• l
• b
• s

Nuklida	t½	Hasil	Q	βγ
	(Ma)	(%)	(keV)
^99Tc	0,211	6,1385	294	β
^126Sn	0,230	0,1084	4050	βγ
^79Se	0,327	0,0447	151	β
^93Zr	1,53	5,4575	91	βγ
^135Cs	2,3	6,9110	269	β
^107Pd	6,5	1,2499	33	β
^129I	15,7	0,8410	194	βγ
Energi peluruhan dibagi antara β, neutrino, dan γ jika ada. Per 65 fisi neutron termal dari ^235U dan 35 dari ^239Pu. Memiliki energi peluruhan 380 keV, tetapi produk peluruhannya, ^126Sb memiliki energi peluruhan 3,67 MeV. Lebih rendah di reaktor termal karena ^135Xe, pendahulunya, mudah menyerap neutron.

Sesium-135 adalah isotop radioaktif ringan sesium dengan waktu paruh 2,3 juta tahun. Ia meluruh melalui emisi partikel beta berenergi rendah menjadi ¹³⁵Ba yang stabil. ¹³⁵Cs 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 produk fisi berumur menengah (termasuk ¹³⁷Cs yang hanya dapat dipisahkan dari ¹³⁵Cs melalui pemisahan isotop) daripada dengan produk fisi berumur panjang lainnya. Energi peluruhan yang rendah, kurangnya radiasi gama, dan waktu paruh ¹³⁵Cs yang panjang membuat isotop ini jauh lebih tidak berbahaya daripada ¹³⁷Cs atau ¹³⁴Cs.

Prekursornya, ¹³⁵Xe, memiliki hasil produk fisi yang tinggi (misalnya 6,3333% untuk ²³⁵U dan neutron termal) tetapi juga memiliki penampang tangkapan neutron termal tertinggi yang diketahui dari nuklida mana pun. Karena itu, banyak dari ¹³⁵Xe yang diproduksi di reaktor termal saat ini (sebanyak >90% pada kondisi tunak daya penuh) akan diubah menjadi ¹³⁶Xe yang sangat berumur panjang (waktu paruh sekitar 10²¹ tahun) sebelum dapat meluruh menjadi ¹³⁵Cs meskipun waktu paruh ¹³⁵Xe relatif pendek. Sedikit atau tidak ada ¹³⁵Xe 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. Biji xenon adalah fenomena penyerapan neutron berlebih melalui penumpukan ¹³⁵Xe di reaktor setelah pengurangan daya atau penghentian dan sering dikelola dengan membiarkan peluruhan ¹³⁵Xe pergi ke tingkat di mana fluks neutron dapat dikontrol dengan aman melalui batang kendali lagi.

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

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

Sesium-136

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

Sesium-137

Artikel utama: Sesium-137

Sesium-137, dengan waktu paruh 30,17 tahun, adalah salah satu dari dua produk fisi berumur menengah utama, bersama dengan ⁹⁰Sr, 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. ¹³⁷Cs meluruh melalui peluruhan beta menjadi ^137mBa (sebuah isomer barium berumur pendek) kemudian menjadi ¹³⁷Ba yang nonradioaktif, dan juga merupakan pemancar radiasi gama yang kuat.

¹³⁷Cs 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 eksperimen fusi yang dikatalisis muon (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, ¹³⁷Cs harus dibiarkan meluruh.

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

Isotop sesium lainnya

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.

Referensi

1. "NIST Radionuclide Half-Life Measurements". NIST. Diakses tanggal 8 Juli 2022. 
2. Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure Appl. Chem. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
3. "Isotopes". Ptable. 
4. Isoray. "Why Cesium-131". 
5. Meskipun fase yang digunakan di sini lebih singkat daripada definisi sebelumnya, namun tetap memiliki arti yang sama. Hal ini diperjelas dalam Brosur SI ke-9, yang segera setelah definisi pada hal. 130 menyatakan: "Efek dari definisi ini adalah bahwa detik sama dengan durasi 9.192.631.770 periode radiasi yang sesuai dengan transisi antara dua tingkat hiperhalus dari keadaan dasar atom ¹³³Cs yang tidak terganggu."
6. . Japan Atomic Energy Agency. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2016-03-04. Diakses tanggal 2022-07-08. 
7. John L. Groh (2004). (PDF). CANTEACH project. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 10 Juni 2011. Diakses tanggal 8 Juli 2022.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
8. Hatsukawa, Y.; Shinohara, N; Hata, K.; et al. (1999). "Thermal neutron cross section and resonance integral of the reaction of135Cs(n,γ)136Cs: Fundamental data for the transmutation of nuclear waste". Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 239 (3): 455–458. doi:10.1007/BF02349050.  Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
9. Ohki, Shigeo; Takaki, Naoyuki (2002). (PDF). Proceedings of the Seventh Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning & Transmutation, Cheju, Korea. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2007-06-14. Diakses tanggal 2022-07-08. 
11. Dennis (1 March 2013). "Cooling a Hot Zone". Science. 339 (6123): 1028–1029. doi:10.1126/science.339.6123.1028. PMID 23449572. 

• Massa isotop dari:
  • Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The NUBASE 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 NUBASE 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. CRC Handbook of Chemistry and Physics (edisi ke-85). Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9.