Isotop sesium

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 2,3×106 thn β− 135Ba 137Cs sintetis 30,17 thn β− 137Ba
Berat atom standar Ar°(Cs)	132,90545196±0,00000006 132,91±0,01 (diringkas)

Sesium (₅₅Cs) memiliki 41 isotop yang diketahui, massa atom dari isotop-isotop ini berkisar antara 112 hingga 152. 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.

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)	2,3×106 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:

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

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

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

• 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.