キセノンの同位体

天然のキセノン(Xe)は9種の安定同位体からなる（¹²⁴Xe、¹²⁶Xe、¹³⁴Xe、¹³⁶Xeは二重ベータ崩壊を受けることが予測されるが、これまで観測されたことはないため安定同位体と見なされる）^[1][2]。全元素中においてキセノンは、安定同位体が10種のスズに次いで2番目に多くの安定同位体を持つ^[3]。

キセノンは40種以上の放射性同位体が知られている。¹²⁹Xeは¹²⁹Iのβ崩壊によって生成する。また、^131mXeと¹³³Xe、^133mXeそして¹³⁵Xeは²³⁵Uと²³⁹Puの核分裂反応によって生成するため、核爆発の指標に使われる。

人工的同位体である¹³⁵Xeは原子炉の稼働において非常に重要である。¹³⁵Xeは2.65×10⁶ bという非常に大きな熱中性子断面積を持ち、核反応を減速または停止する中性子吸収体としての働く。これはプルトニウム製造のためにアメリカのマンハッタン計画で作られた初期の原子炉で発見された。定常運転状態あるいは出力上昇中の原子炉では発生する中性子線と¹³⁵Xeは釣り合っているか中性子線が増えているが、出力を低下させていくと¹³⁵Xeが増加し、放射性崩壊によりこれが消滅するまで原子炉の出力を引き上げる事ができなくなる。これをキセノンオーバーライドと言い、この状態にあるにもかかわらず無理に制御棒を引き抜いて出力を上げようとした事がチェルノブイリ原子力発電所事故の原因の一つと言われている。

キセノンの放射性同位体は、原子炉中の燃料棒の亀裂から放出した核分裂ガスまたは冷却水中の核分裂したウランから比較的高濃度で見られる。これら同位体の濃度は自然発生する²²²Rnに比べても低い。

隕石中のキセノンの放射性同位体は太陽系の形成と進化の研究の強力なツールである。放射年代測定のヨウ素-キセノン法からは、宇宙の元素合成と原始太陽系星雲の固体濃縮との間の年数が得られる。