鎿衰變鏈

鎿衰變鏈是放射性核種鎿-237的衰變鏈。本衰變鏈自鎿-237開始，衰變產物包括以下幾種元素的放射性同位素：鏷、鈾、釷、鐳、錒、鈁、砹、氡、鉍、釙、鉈和鉛，最後終止於穩定的鉈-205。^[1][2]由於母核鎿-237的半衰期僅有214萬年，遠短於地球的年齡，因此本衰變鏈已經在自然界中衰變殆盡，只剩下最後的兩個核種：鉍-209和鉈-205在自然界大量存在。較老的文獻會把鉍-209列為本衰變鏈的最終產物^[3]，因為鉍-209長久以來一直被認為是穩定核種，但2003年法國的研究小組指出該核種具有極微弱的放射性，會發生α衰變形成鉈-205，半衰期長達7019200999999999999♠2.01×10¹⁹ 年。^[4]由於這條衰變鏈在1947–1948年才被發現和研究，^[5]因此該鏈的核種都沒有歷史名稱。

本衰變鏈中的每個核種的質量數可以下式表示：A = 4n + 1，故本衰變鏈亦稱為4n + 1系列。^[3]

該鏈從鐦-249衰變成鉈-205所釋放的總能量（包括放出微中子損失的能量）為66.8MeV。

核種	衰變形式	半衰期	釋放能量，MeV[a]	衰變產物
249Cf	α	351年	5.813+.388	245Cm
245Cm	α	8500年	5.362+.175	241Pu
241Pu	β−	14.4年	0.021	241Am
241Am	α	432.7年	5.638	237Np
237Np	α	2.14·106年	4.959	233Pa
233Pa	β−	27.0天	0.571	233U
233U	α	1.592·105年	4.909	229Th
229Th	α	7340年	5.168	225Ra
225Ra	β−	14.9天	0.36	225Ac
225Ac	α	10.0天	5.935	221Fr
221Fr	α 99.9952% β− 0.0048%	4.8分鐘	6.3 0.314	217At 221Ra
221Ra	α	28秒	6.9	217Rn
217At	α 99.992% β− 0.008%	32毫秒	7.0 0.737	213Bi 217Rn
217Rn	α	540微秒	7.9	213Po
213Bi	β− 97.80% α 2.20%	46.5分鐘	1.423 5.87	213Po 209Tl
213Po	α	3.72微秒	8.536	209Pb
209Tl	β−	2.2分鐘	3.99	209Pb
209Pb	β−	3.25小時	0.644	209Bi
209Bi	α	2.01×1019年	3.137	205Tl
205Tl	-	穩定	-	無

1. 「釋放能量」不等於衰變射線的能量。如果為α衰變，α粒子能量比「釋放能量」偏小。如果為β衰變，β射線能量為連續譜，最大不超過該能量。詳細衰變數據可參考：Berkeley Laboratory Isotopes Project 整理的相關數據： https://web.archive.org/web/20061205022425/http://ie.lbl.gov/education/isotopes.htm 或者 NNDC, Brookhaven National Laboratory 整理的相關數據：http://www.nndc.bnl.gov/chart/ （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） 。

特徵

• 本衰變鏈的一個獨特特徵是貴氣體氡僅在分支衰變鏈中產生，而不處於主要的衰變途徑中，且生成的氡同位素217
  Rn
  半衰期極短。因此，來自本衰變鏈的氡氣在岩石中的遷移量遠不及其他三個衰變鏈中的氡。
• 本衰變鏈是四條衰變鏈中唯一結束於鉈同位素的系列，其他三條衰變鏈的終點皆為鉛的穩定同位素。^[1]
• 本衰變鏈是唯一一個砹和鈁元素處在主要衰變鏈中的系列，其他三條衰變鏈中砹和鈁要麼是稀有的分支衰變產物，要麼直接在衰變過程中被跳過。

存在

除了長壽的鉍-209和穩定的鉈-205外，其他鎿衰變鏈核種在現今自然界中也依然有痕量的存在，這是因為鈾礦中的鈾-238俘獲中子後會產生痕量鎿-237。^[6]世界各國的核試爆和核廢料的洩漏也釋出了不少鎿-237至環境中。^[7]此外，家中常見的電離煙霧探測器中，含有鎇-241的電離室內也會積聚大量鎿-237，它們是鎇-241的衰變產物。

參見

• 釷衰變鏈：A = 4n的衰變系列。天然存在的三大衰變鏈之一。
• 鈾衰變鏈：A = 4n + 2的衰變系列。天然存在的三大衰變鏈之一。
• 錒衰變鏈：A = 4n + 3的衰變系列。天然存在的三大衰變鏈之一。

參考文獻

1. Periodic Table Of Elements: LANL - Neptunium. Los Alamos National Laboratory. [2013-10-13]. （原始內容存檔於2023-06-10）.
2. C. M. Lederer; J. M. Hollander; I. Perlman. Table of Isotopes 6th. New York: John Wiley & Sons. 1968.
3. 葉錫溶 蔡長書. 放射化學（第二版）. 台灣台北縣: 新文京開發出版股份有限公司. 2008-03-26. ISBN 978-986-150-830-6 （中文（臺灣））.
4. Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S. The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties (PDF). Chinese Physics C. 2017, 41 (3): 030001. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
5. Thoennessen, M. The Discovery of Isotopes: A Complete Compilation. Springer. 2016: 20. ISBN 978-3-319-31761-8. LCCN 2016935977. doi:10.1007/978-3-319-31763-2.
6. Peppard, D. F.; Mason, G. W.; Gray, P. R.; Mech, J. F. Occurrence of the (4n + 1) series in nature (PDF). Journal of the American Chemical Society. 1952, 74 (23): 6081–6084 [2020-10-25]. doi:10.1021/ja01143a074. （原始內容 (PDF)存檔於2020-11-14）.
7. Koch, Lothar. Transuranium Elements. Transuranium Elements, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley. 2000. ISBN 978-3527306732. doi:10.1002/14356007.a27_167.