프로메튬 동위 원소

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1. 개요

프로메튬은 원자 번호 61번의 원소로, 안정 동위 원소가 존재하지 않으며, 126Pm부터 163Pm까지 총 38개의 인공적으로 생성된 동위 원소가 알려져 있다. 프로메튬 동위 원소는 모두 불안정하여 양전자 방출 또는 베타 붕괴를 통해 네오디뮴이나 사마륨 동위 원소로 변환된다. 프로메튬-147은 핵분열 생성물로 생성되며, 베타 입자원 및 방사성 동위원소 열전 발전기 연료로 사용된다.

프로메튬 동위 원소
핵종 정보
원소 기호Pm
중성자 수84
양성자 수61
안정 동위 원소
설명: 안정 동위 원소는 없다.
# 설명: 145Pm보다 가벼운 동위 원소는 전자 포획을 통해 붕괴된다.
# 원문: Isotopes lighter than 145Pm decay by electron capture
# td: 145Pm보다 가벼운 동위 원소는 전자 포획을 통해 붕괴됨.

# td: 145Pm보다 가벼운 동위 원소는 전자 포획을 통해 붕괴
프롤륨-145
핵종프로메튬-145
질량수145
반감기17.7년
붕괴 방식전자 포획 (145Nd)
알파 붕괴 (141Pr)
프롤륨-146
핵종프로메튬-146
질량수146
반감기5.53년
붕괴 방식전자 포획 (146Nd)
β 붕괴 (146Sm)
프롤륨-147
핵종프로메튬-147
질량수147
반감기2.6234년
붕괴 방식β 붕괴 (147Sm)
주석
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2. 프로메튬 동위 원소 목록

프로메튬은 원자번호 61번의 원소로, 안정 동위 원소가 존재하지 않는다. 인공적으로 만들어진 동위 원소들만이 존재하며, 126Pm부터 163Pm까지 총 38개의 동위 원소가 알려져 있다.

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프로메튬 동위 원소 표
핵종Z(p)N(n)동위 원소 질량 (u)반감기붕괴 방식붕괴 생성 동위 원소핵 스핀
126Pm6165125.95752(54)#0.5# s
127Pm6166126.95163(64)#1# s5/2+#
128Pm6167127.94842(43)#1.0(3) sβ+128Nd6+#
p127Nd
129Pm6168128.94316(43)#3# s [>200 ns]β+129Nd5/2+#
130Pm6169129.94045(32)#2.6(2) sβ+130Nd(5+,6+,4+)
β+, p (드묾)129Pr
131Pm6170130.93587(21)#6.3(8) sβ+, p130Pr5/2+#
β+131Nd
132Pm6171131.93375(21)#6.2(6) sβ+132Nd(3+)
β+, p (5×10−5%)131Pr
133Pm6172132.92978(5)15(3) sβ+133Nd(3/2+)
133mPm130.4(10) keV10# sβ+133Nd(11/2-)
IT133Pm
134Pm6173133.92835(6)22(1) sβ+134Nd(5+)
134mPm0(100)# keV~5 sIT134Pm(2+)
135Pm6174134.92488(6)49(3) sβ+135Nd(5/2+,3/2+)
135mPm50(100)# keV40(3) sβ+135Nd(11/2-)
136Pm6175135.92357(8)107(6) sβ+136Nd(5-)
136mPm130(120) keV47(2) sβ+136Nd(2+)
137Pm6176136.920479(14)2# minβ+137Nd5/2+#
137mPm150(50) keV2.4(1) minβ+137Nd11/2-
138Pm6177137.919548(30)10(2) sβ+138Nd1+#
138mPm30(30) keV3.24(5) minβ+138Nd5-#
139Pm6178138.916804(14)4.15(5) minβ+139Nd(5/2)+
139mPm188.7(3) keV180(20) msIT (99.83%)139Pm(11/2)-
β+ (0.17%)139Nd
140Pm6179139.91604(4)9.2(2) sβ+140Nd1+
140mPm420(40) keV5.95(5) minβ+140Nd8-
141Pm6180140.913555(15)20.90(5) minβ+141Nd5/2+
141m1Pm628.40(10) keV630(20) ns11/2-
141m2Pm2530.9(5) keV>2 µs
142Pm6181141.912874(27)40.5(5) sβ+142Nd1+
142mPm883.17(16) keV2.0(2) msIT142Pm(8)-
143Pm6182142.910933(4)265(7) dβ+143Nd5/2+
144Pm6183143.912591(3)363(14) dβ+144Nd5-
144m1Pm840.90(5) keV780(200) ns(9)+
144m2Pm8595.8(22) keV~2.7 µs(27+)
145Pm6184144.912749(3)17.7(4) aε145Nd5/2+
α (2.8×10−7%)141Pr
146Pm6185145.914696(5)5.53(5) aε (66%)146Nd3-
β- (34%)146Sm
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IT (5%)148Pm
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149mPm240.214(7) keV35(3) µs11/2-
150Pm6189149.920984(22)2.68(2) hβ-150Sm(1-)
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161Pm61100160.94586(54)#700# msβ-161Sm5/2-#
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163Pm61102162.95368(86)#200# msβ-163Sm5/2-#

2.1. 주요 동위 원소

프로메튬은 원자번호 61번의 원소로, 안정 동위 원소가 존재하지 않는다. 인공적으로 만들어진 동위 원소들만이 존재하며, 126Pm부터 163Pm까지 총 38개의 동위 원소가 알려져 있다.

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핵종Z(p)N(n)동위 원소 질량 (u)반감기붕괴 방식붕괴 생성 동위 원소핵 스핀
126Pm6165125.95752(54)#0.5# s   
127Pm6166126.95163(64)#1# s  5/2+#
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132Pm6171131.93375(21)#6.2(6) sβ+132Nd(3+)
β+, p (5×10−5%)131Pr
133Pm6172132.92978(5)15(3) sβ+133Nd(3/2+)
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IT133Pm
134Pm6173133.92835(6)22(1) sβ+134Nd(5+)
134mPm0(100)# keV~5 sIT134Pm(2+)
135Pm6174134.92488(6)49(3) sβ+135Nd(5/2+,3/2+)
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136Pm6175135.92357(8)107(6) sβ+136Nd(5-)
136mPm130(120) keV47(2) sβ+136Nd(2+)
137Pm6176136.920479(14)2# minβ+137Nd5/2+#
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163Pm61102162.95368(86)#200# msβ-163Sm5/2-#

2.2. 프로메튬 동위 원소 표

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핵자
Z(p)N(n)동위 원소 질량 (u)반감기붕괴
방식
붕괴 생성
동위 원소

스핀
들뜬 에너지
126Pm6165125.95752(54)#0.5# s   
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129Pm6168128.94316(43)#3# s [>200 ns]β+129Nd5/2+#
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132Pm6171131.93375(21)#6.2(6) sβ+132Nd(3+)
β+, p (5×10−5%)131Pr
133Pm6172132.92978(5)15(3) sβ+133Nd(3/2+)
133mPm130.4(10) keV10# sβ+133Nd(11/2-)
IT133Pm
134Pm6173133.92835(6)22(1) sβ+134Nd(5+)
134mPm0(100)# keV~5 sIT134Pm(2+)
135Pm6174134.92488(6)49(3) sβ+135Nd(5/2+,3/2+)
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137Pm6176136.920479(14)2# minβ+137Nd5/2+#
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139Pm6178138.916804(14)4.15(5) minβ+139Nd(5/2)+
139mPm188.7(3) keV180(20) msIT (99.83%)139Pm(11/2)-
β+ (0.17%)139Nd
140Pm6179139.91604(4)9.2(2) sβ+140Nd1+
140mPm420(40) keV5.95(5) minβ+140Nd8-
141Pm6180140.913555(15)20.90(5) minβ+141Nd5/2+
141m1Pm628.40(10) keV630(20) ns  11/2-
141m2Pm2530.9(5) keV>2 µs   
142Pm6181141.912874(27)40.5(5) sβ+142Nd1+
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143Pm6182142.910933(4)265(7) dβ+143Nd5/2+
144Pm6183143.912591(3)363(14) dβ+144Nd5-
144m1Pm840.90(5) keV780(200) ns  (9)+
144m2Pm8595.8(22) keV~2.7 µs  (27+)
145Pm6184144.912749(3)17.7(4) aε145Nd5/2+
α (2.8×10−7%)141Pr
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147Pm6186146.9151385(26)2.6234(2) aβ-147Sm7/2+
148Pm6187147.917475(7)5.368(2) dβ-148Sm1-
148mPm137.9(3) keV41.29(11) dβ- (95%)148Sm5-,6-
IT (5%)148Pm
149Pm6188148.918334(4)53.08(5) hβ-149Sm7/2+
149mPm240.214(7) keV35(3) µs  11/2-
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152m1Pm140(90) keV7.52(8) min  4-
152m2Pm250(150)# keV13.8(2) min  (8)
153Pm6192152.924117(12)5.25(2) minβ-153Sm5/2-
154Pm6193153.92646(5)1.73(10) minβ-154Sm(0,1)
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3. 프로메튬 동위 원소의 안정성

프로메튬은 최초 82개 원소 중 안정한 동위 원소가 없는 두 원소 중 하나이다. 이는 액체 방울 모형에서 드물게 나타나는 현상이다. 즉, 프로메튬은 어떤 질량수에 대해서도 베타 붕괴 안정 동위 원소를 갖지 않는데, 이는 프로메튬 동위 원소가 각각 양전자 방출 또는 베타 붕괴를 겪어 핵자당 결합 에너지가 더 높은 네오디뮴 또는 사마륨 동위 원소를 형성하는 것이 에너지적으로 유리하기 때문이다. 이러한 현상이 일어나는 또 다른 원소는 테크네튬이다.

4. 프로메튬-147 (<sup>147</sup>Pm)

프로메튬-147은 반감기가 2.62년이며, 핵분열 생성물로 원자로에서 네오디뮴-147의 베타 붕괴를 통해 생성된다. 142Nd, 143Nd, 144Nd, 145Nd, 146Nd, 148Nd, 그리고 150Nd는 모두 베타 붕괴에 대해 안정하므로, 해당 질량의 프로메튬 동위 원소는 베타 붕괴로 생성될 수 없으며, 따라서 상당한 양의 핵분열 생성물이 아니다. 149Pm과 151Pm은 반감기가 각각 53.08시간과 28.40시간에 불과하므로, 수개월 또는 수년 동안 냉각된 사용후 핵연료에서는 발견되지 않는다. 프로메튬-147은 주로 우라늄-238의 자연 핵분열에서, 그리고 드물게 유로퓸-151의 알파 붕괴에서 자연적으로 발견된다.

프로메튬-147은 베타 입자원 및 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG) 연료로 사용되며, 전력 밀도는 그램당 약 2와트이다. 형광체와 혼합하여 아폴로 달 착륙선의 전기 스위치 팁을 조명하는 데 사용되었으며, 달 탐사 로버의 제어판에 도색되었다.

5. 각주