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세슘 동위 원소

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1. 개요

세슘의 동위 원소는 원자 번호 55번의 알칼리 금속인 세슘의 여러 변형으로, 질량수에 따라 112부터 151까지 다양한 종류가 존재한다. 이 중 안정적인 동위 원소는 133Cs 하나뿐이며, 133Cs는 국제원자시의 1초를 정의하는 데 사용된다. 방사성 동위 원소인 137Cs는 반감기가 30.17년으로 사용후 핵연료에서 많이 생성되며, 원자력 발전소 사고 시 방출되어 인체에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 세슘 동위 원소는 핵분열 생성물, 중성자 포획 등을 통해 생성되며, 원자시, 의료, 산업 분야 등에서 활용된다. 특히, 137Cs는 체르노빌 및 후쿠시마 원자력 발전소 사고로 인한 환경 오염의 주요 원인이며, 한국에서도 세슘 오염에 대한 감시와 관리가 이루어지고 있다.

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세슘 동위 원소
핵종 정보
원소 기호Cs
nubase2020 참고
동위 원소 정보
핵종131Cs
반감기9.7일
붕괴 방식ε
붕괴 생성물131Xe
핵종133Cs
반감기안정
핵종134Cs
반감기2.0648년
붕괴 방식 1ε
붕괴 생성물 1134Xe
붕괴 방식 2β⁻
붕괴 생성물 2134Ba
핵종135Cs
반감기1.33×10^6년
붕괴 방식β⁻
붕괴 생성물135Ba
핵종137Cs
반감기30.17년
붕괴 방식β⁻
붕괴 생성물137Ba
각주

2. 세슘 동위 원소

세슘은 원자 번호 55번의 화학 원소로, 알칼리 금속에 속한다. 세슘 동위 원소 중 유일하게 안정한 것은 133Cs이다.[22] 133Cs 원자핵은 1초에 9,192,631,770번 진동하는데, 이를 이용하여 국제원자시의 1초를 정의한다. 1967년부터 초의 공식 정의는 "초(기호: s)는 세슘-133 원자의 비섭동 바닥 상태 초미세 전이 주파수, Δ''ν''Cs인 세슘 주파수의 고정 수치 9192631770 헤르츠를 사용하여 정의되며, 이는 s−1과 같다"이다.137Cs은 반감기가 30.17년인 방사성 동위 원소로, 90Sr과 함께 사용후 핵연료에서 다량 생성된다. 자연계에서는 우라늄과 토륨의 자발 핵분열 생성물로 극미량 존재한다. 137Cs은 베타 붕괴하여 137mBa으로 붕괴한 후 안정 동위 원소인 137Ba로 붕괴하며, 이 과정에서 강력한 감마선을 방출한다. 흔히 원자력 발전소 사고 시 방출되는 세슘 동위원소이다.134Cs는 반감기가 2.0652년이며, 핵분열 생성물로 직접 생성되거나 비방사성 133Cs의 중성자 포획을 통해 생성된다. 134Cs는 베타 붕괴를 통해 134Ba를 생성하고 평균 2.23개의 감마선 광자를 방출한다(평균 에너지 0.698 MeV).135Cs는 반감기가 230만 년인 약한 방사성 동위 원소이다. 낮은 붕괴 에너지, 감마선 부재, 긴 반감기로 인해 137Cs 또는 134Cs보다 덜 위험하다.

2. 1. 주요 동위 원소

세슘은 원자 번호 55번의 화학 원소로, 알칼리 금속에 속한다. 세슘 동위 원소 중 유일하게 안정한 것은 133Cs이다.[22] 133Cs 원자핵은 1초에 9,192,631,770번 진동하는데, 이를 이용하여 국제원자시의 1초를 정의한다. 1967년부터 초의 공식 정의는 "초(기호: s)는 세슘-133 원자의 비섭동 바닥 상태 초미세 전이 주파수, Δ''ν''Cs인 세슘 주파수의 고정 수치 9192631770 헤르츠를 사용하여 정의되며, 이는 s−1과 같다"이다.137Cs은 반감기가 30.17년인 방사성 동위 원소로, 90Sr과 함께 사용후 핵연료에서 다량 생성된다. 자연계에서는 우라늄과 토륨의 자발 핵분열 생성물로 극미량 존재한다. 137Cs은 베타 붕괴하여 137mBa으로 붕괴한 후 안정 동위 원소인 137Ba로 붕괴하며, 이 과정에서 강력한 감마선을 방출한다. 흔히 원자력 발전소 사고 시 방출되는 세슘 동위원소이다.134Cs는 반감기가 2.0652년이며, 핵분열 생성물로 직접 생성되거나 비방사성 133Cs의 중성자 포획을 통해 생성된다.[8] 134Cs는 베타 붕괴를 통해 134Ba를 생성하고 평균 2.23개의 감마선 광자를 방출한다(평균 에너지 0.698 MeV).[8]135Cs는 반감기가 230만 년인 약한 방사성 동위 원소이다.[12] 낮은 붕괴 에너지, 감마선 부재, 긴 반감기로 인해 137Cs 또는 134Cs보다 덜 위험하다.

이 외에도 다양한 세슘 동위 원소가 존재하며, 그 특성은 아래 표와 같다.

핵종Z(양성자 p)N(중성자 n) 
원자 질량 (원자 질량 단위 u)
반감기붕괴 모드[19][20]딸 핵종[21]스핀 각운동량자연 존재비 (몰 분율)
여기 상태 에너지
112Cs5557111.95030(33)#500(100) µs양성자 방출 p111Xe1+#rowspan=2|
알파 붕괴 α108I
113Cs5558112.94449(11)16.7(7) µsp (99.97%)112Xe5/2+#rowspan=2|
베타 붕괴 β+ (.03%)113Xe
114Cs5559113.94145(33)#0.57(2) sβ+ (91.09%)114Xe(1+)rowspan=4|
β+, p (8.69%)113I
β+, α (.19%)110Te
α (.018%)110I
115Cs5560114.93591(32)#1.4(8) sβ+ (99.93%)115Xe9/2+#rowspan=2|
β+, p (.07%)114I
116Cs5561115.93337(11)#0.70(4) sβ+ (99.67%)116Xe(1+)rowspan=3|
β+, p (.279%)115I
β+, α (.049%)112Te
116mCs100(60)# keV3.85(13) sβ+ (99.48%)116Xe4+,5,6rowspan=3|
β+, p (.51%)115I
β+, α (.008%)112Te
117Cs5562116.92867(7)8.4(6) sβ+117Xe(9/2+)#
117mCs150(80)# keV6.5(4) sβ+117Xe3/2+#
118Cs5563117.926559(14)14(2) sβ+ (99.95%)118Xe2rowspan=3|
β+, p (.042%)117I
β+, α (.0024%)114Te
118mCs100(60)# keV17(3) sβ+ (99.95%)118Xe(7-)rowspan=3|
β+, p (.042%)117I
β+, α (.0024%)114Te
119Cs5564118.922377(15)43.0(2) sβ+119Xe9/2+rowspan=2|
β+, α (2×10-6%)115Te
119mCs50(30)# keV30.4(1) sβ+119Xe3/2(+)
120Cs5565119.920677(11)61.2(18) sβ+120Xe2(-#)rowspan=3|
β+, α (2×10-5%)116Te
β+, p (7×10-6%)118I
120mCs100(60)# keV57(6) sβ+120Xe(7-)rowspan=3|
β+, α (2×10-5%)116Te
β+, p (7×10-6%)118I
121Cs5566120.917229(15)155(4) sβ+121Xe3/2(+)
121mCs68.5(3) keV122(3) sβ+ (83%)121Xe9/2(+)rowspan=2|
핵 이성체 전이 IT (17%)121Cs
122Cs5567121.91611(3)21.18(19) sβ+122Xe1+rowspan=2|
β+, α (2×10-7%)118Te
122m1Cs45.8 keV>1 µs(3)+
122m2Cs140(30) keV3.70(11) minβ+122Xe8-
122m3Cs127.0(5) keV360(20) ms(5)-
123Cs5568122.912996(13)5.88(3) minβ+123Xe1/2+
123m1Cs156.27(5) keV1.64(12) sIT123Cs(11/2)-
123m2Cs231.63+X keV114(5) ns(9/2+)
124Cs5569123.912258(9)30.9(4) sβ+124Xe1+
124mCs462.55(17) keV6.3(2) sIT124Cs(7)+
125Cs5570124.909728(8)46.7(1) minβ+125Xe1/2(+)
125mCs266.6(11) keV900(30) ms(11/2-)
126Cs5571125.909452(13)1.64(2) minβ+126Xe1+
126m1Cs273.0(7) keV>1 µs
126m2Cs596.1(11) keV171(14) µs
127Cs5572126.907418(6)6.25(10) hβ+127Xe1/2+
127mCs452.23(21) keV55(3) µs(11/2)-
128Cs5573127.907749(6)3.640(14) minβ+128Xe1+
129Cs5574128.906064(5)32.06(6) hβ+129Xe1/2+
130Cs5575129.906709(9)29.21(4) minβ+ (98.4%)130Xe1+rowspan=2|
β- (1.6%)'130Ba'
130mCs163.25(11) keV3.46(6) minIT (99.83%)130Cs5-rowspan=2|
β+ (.16%)130Xe
131Cs5576130.905464(5)9.689(16) d전자 포획 EC131Xe5/2+
132Cs5577131.9064343(20)6.480(6) dβ+ (98.13%)132Xe2+rowspan=2|
β- (1.87%)132Ba
133Cs[22]5578132.905451933(24)안정7/2+1.0000
134Cs[22]5579133.906718475(28)2.0652(4) yβ-134Ba4+rowspan=2|
EC (3×10-4%)134Xe
134mCs138.7441(26) keV2.912(2) hIT134Cs8-
135Cs[22]5580134.9059770(11)1.33×106 y[23]β-135Ba7/2+
135mCs1632.9(15) keV53(2) minIT135Cs19/2-
136Cs5581135.9073116(20)13.16(3) dβ-136Ba5+
136mCs518(5) keV19(2) sβ-136Ba8-rowspan=2|
IT136Cs
137Cs[22]5582136.9070895(5)30.1671(13) yβ- (95%)137mBa7/2+rowspan=2|
β- (5%)137Ba
138Cs5583137.911017(10)33.41(18) minβ-138Ba3-
138mCs79.9(3) keV2.91(8) minIT (81%)138Cs6-rowspan=2|
β- (19%)138Ba
139Cs5584138.913364(3)9.27(5) minβ-139Ba7/2+
140Cs5585139.917282(9)63.7(3) sβ-140Ba1-
141Cs5586140.920046(11)24.84(16) sβ- (99.96%)141Ba7/2+rowspan=2|
β-, 중성자 방출 n (.0349%)140Ba
142Cs5587141.924299(11)1.689(11) sβ- (99.9%)142Ba0-rowspan=2|
β-, n (.091%)141Ba
143Cs5588142.927352(25)1.791(7) sβ- (98.38%)143Ba3/2+rowspan=2|
β-, n (1.62%)142Ba
144Cs5589143.932077(28)994(4) msβ- (96.8%)144Ba1(-#)rowspan=2|
β-, n (3.2%)143Ba
144mCs300(200)# keV<1 sβ-144Ba(>3)rowspan=2|
IT144Cs
145Cs5590144.935526(12)582(6) msβ- (85.7%)145Ba3/2+rowspan=2|
β-, n (14.3%)144Ba
146Cs5591145.94029(8)0.321(2) sβ- (85.8%)146Ba1-rowspan=2|
β-, n (14.2%)145Ba
147Cs5592146.94416(6)0.235(3) sβ- (71.5%)147Ba(3/2+)rowspan=2|
β-, n (28.49%)147Ba
148Cs5593147.94922(62)146(6) msβ- (74.9%)148Barowspan=2|rowspan=2|
β-, n (25.1%)147Ba
149Cs5594148.95293(21)#150# ms [>50 ms]β-149Ba3/2+#rowspan=2|
β-, n148Ba
150Cs5595149.95817(32)#100# ms [>50 ms]β-150Barowspan=2|rowspan=2|
β-, n149Ba
151Cs5596150.96219(54)#60# ms [>50 ms]β-151Ba3/2+#rowspan=2|
β-, n150Ba



2. 2. 동위 원소 표

세슘은 원자번호 55번의 화학 원소로, 38개의 동위 원소와 24개의 이성질핵이 알려져 있다. 세슘 동위 원소의 질량수는 112에서 151 사이에 분포하며, 이들 중 안정한 동위 원소는 133Cs 하나뿐이다.

핵종
기호
Z(양성자)N(중성자)동위 원소 질량 (u)반감기붕괴
방식
붕괴
생성물

스핀
자연적
동위 원소
구성비
(몰 분율)
자연적
구성비
변동 범위
(몰 분율)
112Cs5557111.95030(33)#500(100) µsp111Xe1+#
113Cs5558112.94449(11)16.7(7) µsp (99.97%)112Xe5/2+#
114Cs5559113.94145(33)#0.57(2) sβ+ (91.09%)114Xe(1+)rowspan=4|rowspan=4|
β+, p (8.69%)113I
β+, α (0.19%)110Te
α (0.018%)110I
115Cs5560114.93591(32)#1.4(8) sβ+ (99.93%)115Xe9/2+#rowspan=2|rowspan=2|
β+, p (0.07%)114I
116Cs5561115.93337(11)#0.70(4) sβ+ (99.67%)116Xe(1+)rowspan=3|rowspan=3|
β+, p (0.279%)115I
β+, α (0.049%)112Te
116mCs100(60)# keV3.85(13) sβ+ (99.48%)116Xe4+,5,6
117Cs5562116.92867(7)8.4(6) sβ+117Xe(9/2+)#
117mCs150(80)# keV6.5(4) sβ+117Xe3/2+#
118Cs5563117.926559(14)14(2) sβ+ (99.95%)118Xe2rowspan=3|rowspan=3|
β+, p (0.042%)117I
β+, α (0.0024%)114Te
118mCscolspan="3" | 100(60)# keV17(3) sβ+ (99.95%)118Xe(7-)rowspan=3|rowspan=3|
β+, p (0.042%)117I
β+, α (0.0024%)114Te
119Cs5564118.922377(15)43.0(2) sβ+119Xe9/2+rowspan=2|rowspan=2|
β+, α (2×10−6%)115Te
119mCs50(30)# keV30.4(1) sβ+119Xe3/2(+)
120Cs5565119.920677(11)61.2(18) sβ+120Xe2(-#)rowspan=3|rowspan=3|
β+, α (2×10−5%)116Te
β+, p (7×10−6%)118I
120mCscolspan="3" | 100(60)# keV57(6) sβ+120Xe(7-)rowspan=3|rowspan=3|
β+, α (2×10−5%)116Te
β+, p (7×10−6%)118I
121Cs5566120.917229(15)155(4) sβ+121Xe3/2(+)
121mCscolspan="3" | 68.5(3) keV122(3) sβ+ (83%)121Xe9/2(+)rowspan=2|rowspan=2|
IT (17%)121Cs
122Cs5567121.91611(3)21.18(19) sβ+122Xe1+rowspan=2|rowspan=2|
β+, α (2×10−7%)118Te
122m1Cs45.8 keV>1 µs(3)+
122m2Cs140(30) keV3.70(11) minβ+122Xe8-
122m3Cs127.0(5) keV360(20) ms(5)-
123Cs5568122.912996(13)5.88(3) minβ+123Xe1/2+
123m1Cs156.27(5) keV1.64(12) sIT123Cs(11/2)-
123m2Cs231.63+X keV114(5) ns(9/2+)
124Cs5569123.912258(9)30.9(4) sβ+124Xe1+
124mCs462.55(17) keV6.3(2) sIT124Cs(7)+
125Cs5570124.909728(8)46.7(1) minβ+125Xe1/2(+)
125mCs266.6(11) keV900(30) ms(11/2-)
126Cs5571125.909452(13)1.64(2) minβ+126Xe1+
126m1Cs273.0(7) keV>1 µs
126m2Cs596.1(11) keV171(14) µs
127Cs5572126.907418(6)6.25(10) hβ+127Xe1/2+
127mCs452.23(21) keV55(3) µs(11/2)-
128Cs5573127.907749(6)3.640(14) minβ+128Xe1+
129Cs5574128.906064(5)32.06(6) hβ+129Xe1/2+
130Cs5575129.906709(9)29.21(4) minβ+ (98.4%)130Xe1+rowspan=2|rowspan=2|
β- (1.6%)'130Ba'
130mCscolspan="3" | 163.25(11) keV3.46(6) minIT (99.83%)130Cs5-rowspan=2|rowspan=2|
β+ (0.16%)130Xe
131Cs5576130.905464(5)9.689(16) dε131Xe5/2+
132Cs5577131.9064343(20)6.480(6) dβ+ (98.13%)132Xe2+rowspan=2|rowspan=2|
β- (1.87%)132Ba
133Cs5578132.905451933(24)안정7/2+1.0000
134Cs5579133.906718475(28)2.0652(4) aβ-134Ba4+rowspan=2|rowspan=2|
ε (3×10−4%)134Xe
134mCs138.7441(26) keV2.912(2) hIT134Cs8-
135Cs5580134.9059770(11)2.3×106 aβ-135Ba7/2+
135mCs1632.9(15) keV53(2) minIT135Cs19/2-
136Cs5581135.9073116(20)13.16(3) dβ-136Ba5+
136mCscolspan="3" | 518(5) keV19(2) sβ-136Ba8-rowspan=2|rowspan=2|
IT136Cs
137Cs5582136.9070895(5)30.1671(13) aβ- (95%)137mBa7/2+rowspan=2|rowspan=2|
β- (5%)137Ba
138Cs5583137.911017(10)33.41(18) minβ-138Ba3-
138mCscolspan="3" | 79.9(3) keV2.91(8) minIT (81%)138Cs6-rowspan=2|rowspan=2|
β- (19%)138Ba
139Cs5584138.913364(3)9.27(5) minβ-139Ba7/2+
140Cs5585139.917282(9)63.7(3) sβ-140Ba1-
141Cs5586140.920046(11)24.84(16) sβ- (99.96%)141Ba7/2+rowspan=2|rowspan=2|
β-, n (0.0349%)140Ba
142Cs5587141.924299(11)1.689(11) sβ- (99.9%)142Ba0-rowspan=2|rowspan=2|
β-, n (0.091%)141Ba
143Cs5588142.927352(25)1.791(7) sβ- (98.38%)143Ba3/2+rowspan=2|rowspan=2|
β-, n (1.62%)142Ba
144Cs5589143.932077(28)994(4) msβ- (96.8%)144Ba1(-#)rowspan=2|rowspan=2|
β-, n (3.2%)143Ba
144mCscolspan="3" | 300(200)# keV<1 sβ-144Ba(>3)rowspan=2|rowspan=2|
IT144Cs
145Cs5590144.935526(12)582(6) msβ- (85.7%)145Ba3/2+rowspan=2|rowspan=2|
β-, n (14.3%)144Ba
146Cs5591145.94029(8)0.321(2) sβ- (85.8%)146Ba1-rowspan=2|rowspan=2|
β-, n (14.2%)145Ba
147Cs5592146.94416(6)0.235(3) sβ- (71.5%)147Ba(3/2+)rowspan=2|rowspan=2|
β-, n (28.49%)147Ba
148Cs5593147.94922(62)146(6) msβ- (74.9%)148Barowspan=2|rowspan=2|rowspan=2|
β-, n (25.1%)147Ba
149Cs5594148.95293(21)#150# ms [>50 ms]β-149Ba3/2+#rowspan=2|rowspan=2|
β-, n148Ba
150Cs5595149.95817(32)#100# ms [>50 ms]β-150Barowspan=2|rowspan=2|rowspan=2|
β-, n149Ba
151Cs5596150.96219(54)#60# ms [>50 ms]β-151Ba3/2+#rowspan=2|rowspan=2|
β-, n150Ba



3. 세슘의 생성

3. 1. 핵분열 생성

세슘 동위 원소는 주로 원자로 내에서 우라늄, 토륨과 같은 핵연료의 핵분열 과정에서 생성된다.[16] 특히 137Cs은 핵분열 생성물 중 높은 비율로 생성되며, 사용후 핵연료에 다량 포함되어 수 년에서 수백 년 동안 방사능의 대부분을 차지한다.[16]133Cs와 134Cs의 결합 수율은 6.7896%로 주어지지만, 지속적인 중성자 조사에 따라 비율은 변화한다. 134Cs는 중성자 포획을 통해 장수명 방사성 135Cs가 되기도 한다.[8] 134Cs는 베타 붕괴를 통해 134Ba를 생성하며, 평균 2.23개의 감마선 광자를 방출한다.[8]135Cs는 약한 방사성을 띠는 동위 원소로, 저에너지 베타 입자를 방출하여 바륨-135로 붕괴한다. 핵 재처리 과정에서 다른 장수명 핵분열 생성물과 함께 처리되거나, 용융염 원자로에서는 연료 외부에서 분리된 흐름으로 생성될 수 있다.[13] 135Xe는 높은 핵분열 생성물 수율을 가지지만, 열 중성자 포획 단면적이 매우 커서 대부분 136Xe으로 변환된다.[13] 제논 피트는 원자로 출력 감소 또는 정지 후 135Xe의 축적으로 인해 중성자 흡수가 과도하게 발생하는 현상이다.

핵반응기에서는 비방사성 핵분열 생성물인 133Cs가 중성자 포획을 통해 134Cs와 135Cs로 변환되기도 한다. 135Cs의 열 중성자 포획 단면적과 공명 적분은 각각 8.3 ± 0.3 반, 38.1 ± 2.6 반이다.[14]

137Cs체르노빌 원자력 발전소 사고후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고에서 발생한 주요 방사성 물질 중 하나이다.[16] 137mBa으로 베타 붕괴한 후 비방사성 바륨-137로 붕괴한다.

핵분열로 생성되는 거의 모든 세슘은 요오드 동위 원소와 제논 동위 원소를 거친 핵분열 생성물의 베타 붕괴로부터 생성된다. 이 원소들은 휘발성이 있어 핵연료나 공기 중으로 확산될 수 있기 때문에, 세슘은 핵분열이 일어난 장소에서 멀리 떨어진 곳에서 생성되기도 한다.

style="background-color:#FF6666; padding:0.2em 0.4em;" | 장수성 핵분열 생성물
핵종t1/2수율Q[9]βγ
[10]
99Tc0.2116.1385294β
126Sn0.2300.10844050[11]βγ
79Se0.3270.0447151β
135Cs1.336.9110[12]269β
93Zr1.535.457591βγ
107Pd6.51.249933β
129I16.140.8410194βγ
colspan="5" style="text-align:left;" |


3. 2. 중성자 포획

세슘-133은 중성자 포획을 통해 세슘-134(반감기 2.0652년)로 변환될 수 있다.[8] 세슘-134는 중성자 포획 단면적이 29반(barn)이며, 중성자를 포획하면 장수명 방사성 세슘-135가 된다.[8]

세슘-135는 중성자 포획을 통해 세슘-136(반감기 13.16일)으로 변환될 수 있다. 세슘-136의 중성자 포획 단면적은 8.702반이며, 중성자를 포획하면 중간 수명의 방사성 세슘-137이 된다.133Cs와 134Cs의 결합 수율은 6.7896%로 주어지며, 두 핵종 간의 비율은 지속적인 중성자 조사에 따라 변화한다.[8]

4. 세슘의 활용

4. 1. 원자시

세슘-133 원자핵은 1초에 9,192,631,770번 진동하는데, 이를 이용하여 국제원자시의 1초를 정의한다. 1967년부터 초의 공식 정의는 다음과 같다.

초(기호: s)는 세슘-133 원자의 비섭동 바닥 상태 초미세 전이 주파수, Δ''ν''Cs인 세슘 주파수의 고정 수치 9192631770 헤르츠를 사용하여 정의되며, 이는 s−1과 같다.

4. 2. 의료 분야

세슘-131은 2004년 아이소레이(Isoray)에서 근접 방사선 치료를 위해 도입되었으며, 반감기는 9.7일이고 에너지는 30.4 keV이다.[6]

4. 3. 산업 분야

세슘-137은 반감기가 30.17년으로, 90Sr과 함께 사용후 핵연료의 방사능을 담당한다.[16] 체르노빌후쿠시마 원자력 발전소 사고로 인해 주변 지역의 주요 건강 문제로 남아있다.[16] 137Cs는 바륨-137로 베타 붕괴하며, 감마선은 딸 동위원소인 바륨-137m에서 방출된다.[16]137Cs는 중성자 포획률이 낮아 핵변환을 통한 처리가 어렵다.[16] 137Cs는 3H와 유사하게 수문 연구에서 추적자로 사용된다.

4. 4. 기타

세슘-137은 반감기가 30.17년으로, 사용후 핵연료의 방사능을 담당하며, 체르노빌 사고와 후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고로 인해 남아있는 주요 방사성 물질이다.[16] 137Cs는 바륨-137m(단수명 핵 이성질체)으로 베타 붕괴한 후 비방사성 바륨-137로 붕괴된다. 세슘-137은 감마선을 직접 방출하지 않으며, 딸 동위원소 바륨-137m이 모든 방사선을 방출한다. 중성자 포획률이 낮아 핵 변환을 통한 처리가 어렵다.[16] 세슘-137은 3H와 유사하게 수문 연구에서 추적자로 사용된다.[16]

5. 세슘의 위험성

세슘은 알칼리 금속으로, 화학적 성질이 나트륨, 칼륨과 유사하여 체내에 흡수될 경우 뼈, 근육 등에 축적될 수 있다. 특히 세슘-137은 반감기가 길고, 감마선을 방출하여 인체에 해로운 영향을 미칠 수 있다.

세슘-137은 반감기가 30.17년으로, 사용후 핵연료의 대부분의 방사능을 담당하며, 체르노빌 사고후쿠시마 원자력 발전소 사고 이후 주변 토양 정화에 있어 주요한 건강 문제의 원인이다.[16] 세슘-137은 바륨-137m(단수명 핵 이성질체)으로 베타 붕괴한 후 비방사성 바륨-137로 붕괴되며, 감마선은 딸 동위원소인 바륨-137m에서 방출된다.[16]

세슘-137은 중성자 포획률이 매우 낮아 현재 기술로는 핵변환을 통한 처리가 불가능하며, 붕괴되도록 해야 한다.

세슘-137은 3H와 유사하게 수문 연구에서 추적자로 사용되기도 한다.

5. 1. 방사능 피폭

세슘-137은 반감기가 30.17년으로, 사용후 핵연료의 대부분의 방사능을 담당하며, 체르노빌 사고후쿠시마 원자력 발전소 사고 이후 주변 토양 정화에 있어 주요한 건강 문제의 원인이다.[16] 세슘-137은 바륨-137m(단수명 핵 이성질체)으로 베타 붕괴한 후 비방사성 바륨-137로 붕괴되며, 감마선은 딸 동위원소인 바륨-137m에서 방출된다.[16]

세슘-137은 중성자 포획률이 매우 낮아 현재 기술로는 핵변환을 통한 처리가 불가능하며, 붕괴되도록 해야 한다.

세슘-137은 3H와 유사하게 수문 연구에서 추적자로 사용되기도 한다.

6. 세슘 분석 방법

방사성 세슘은 인몰리브덴산 암모늄에 흡착시켜 이온 교환 수지법으로 분리 정제한다. 그 후, 헥사클로로백금산세슘을 생성시켜, 그 방사능을 고정밀 β선 측정 장치로 측정한다.[18]

7. 한국의 세슘 오염 문제

후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고 이후, 한국은 방사성 세슘 오염에 대한 우려가 커졌다.[16] 해양, 토양, 식품 등 다양한 환경 매체에서 세슘 오염이 검출되고 있으며, 이에 대한 지속적인 감시와 관리가 필요하다. 세슘-137은 체르노빌 원자력 발전소 사고로 인해 여전히 남아있는 방사능의 대부분을 구성하며, 후쿠시마 원자력 발전소 근처의 토지 정화에 있어 주요한 건강 문제이다.[16]

8. 각주

참조

[1] 웹사이트 NIST Radionuclide Half-Life Measurements http://www.nist.gov/[...] 2011-03-13
[2] 문서 Order of ground state and isomer is uncertain.
[3] 문서 Used to define the [[second]]
[4] 문서 [[Fission product]]
[5] 논문 Nuclear Data Sheets for A = 137 2007-10
[6] 웹사이트 Why Cesium-131 https://isoray.com/w[...] 2017-12-05
[7] 문서 Although the phase used here is more terse than in the previous definition, it still has the same meaning. This is made clear in the 9th SI Brochure, which almost immediately after the definition on p. 130 states: "The effect of this definition is that the second is equal to the duration of {{val|9192631770}} periods of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the unperturbed ground state of the 133Cs atom."
[8] 웹사이트 Characteristics of Caesium-134 and Caesium-137 http://c-navi.jaea.g[...] Japan Atomic Energy Agency 2014-10-23
[9] 문서 Decay energy is split among [[beta particle|β]], [[neutrino]], and [[gamma ray|γ]] if any.
[10] 문서 Per 65 thermal neutron fissions of [[uranium-235|235U]] and 35 of [[plutonium-239|239Pu]].
[11] 문서 Has decay energy 380 keV, but its decay product 126Sb has decay energy 3.67 MeV.
[12] 문서 Lower in thermal reactors because [[xenon-135|135Xe]], its predecessor, [[neutron poison|readily absorbs neutrons]].
[13] 웹사이트 Supplement to Chapter 11 of Reactor Physics Fundamentals http://canteach.cand[...] CANTEACH project 2011-05-14
[14] 논문 Thermal neutron cross section and resonance integral of the reaction of135Cs(n,γ)136Cs: Fundamental data for the transmutation of nuclear waste
[15] 논문 Transmutation of Cesium-135 With Fast Reactors http://www.nea.fr/ht[...]
[16] 논문 Cooling a Hot Zone 2013-03-01
[17] PDF 210Pb, 137Cs 法による長野県諏訪湖底質の堆積速度の見積り http://www.gsj.jp/Pu[...]
[18] PDF 放射性セシウム分析法 http://www.kankyo-ho[...]
[19] 웹사이트 unc.aspx http://www.nucleonic[...]
[20] 문서 EC:[[전자포획]] IT:[[핵이성체전이]]
[21] 문서 '''太字'''は安定同位体、'''''太字斜体'''''は[[宇宙の年齢]]より長い半減期を持つ、ほぼ安定な同位体。
[22] 문서 [[핵분열생성물]]
[23] 논문 The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties https://iopscience.i[...] 2017-03
[24] 웹사이트 unc.aspx http://www.nucleonic[...]
[25] 문서 약자:
ε: [[전자 포획]]
IT: [[이성질핵 전이]]

[26] 문서 굵은 글꼴은 안정 동위 원소, 굵은 이탤릭체 글꼴은 거의 안정하여 반감기가 [[우주의 나이]]보다 긴 동위 원소
[27] 문서 이 핵종의 원자핵이 [[절대 영도]]에서 [[바닥 상태]]에 있는 두 개의 초미세 에너지 준위의 주파수 차이를 9,192,631,770[[헤르츠|Hz]]로 정의하며, 그 역수가 [[SI 단위계]]에서의 1[[초 (시간)|초]]이다.
[28] 문서 [[핵분열 생성물]]
[29] 문서 [[자발 핵분열]]이 가능할 것으로 추정된다.



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