원시 동위 원소

소개

원시 동위 원소는 지구가 존재한 이래 존재했던 방사성 동위 원소가 현재까지 모두 붕괴하지 않고 일부 존재하는 동위 원소를 뜻한다. 태양계가 45억 6720만년전에 탄생하였으므로, 원시 동위 원소는 반감기 8000만년인 244Pu을 포함하여 그보다 긴 반감기를 가진 동위 원소를 모두 포함한다.

특징

원시 동위 원소는 현재 지구상에 존재해야만 한다. 원자 1mol의 갯수는 6.022 × 10²³개이다. 79번의 반감기의 기간이 지나면 원자 1mol은 완전히 붕괴하여 사라지게 된다. 예를 들어 초기 지구에 어떤 방사성 동위 원소가 지구 내부까지 포함한 전체에 존재하는 중량이 1000조톤이었다면 이 원자의 갯수가 계산이 된다.

태양계가 45억 6720만년전에 탄생하였으므로, 다량 존재했었던 방사성 동위 원소라면 대략 반감기가 3600만년선이 한계이고, 소량 존재했었던 방사성 동위 원소라면 4400만년에서 한계가 된다. 하지만 이러한 계산은 복잡하기 때문에 기준이 필요하다.

현재 학계에서의 원시 동위 원소의 한계치는 5천만년으로 계산되어, 붕괴 갯수가 90번 즉 초기 양의 10²⁷(1200구)분의 1까지 양이 줄게 되면 완전히 절멸 핵종으로 보게 된다.

이러한 기준치로 계산되면 플루토늄-244(반감기 8000만년)까지 원시 동위 원소로 구분된다. 실제로 플루토늄-244는 자연계에서 극미량이 발견되고 있다.

나이오븀-92(반감기 3472만년)은 절멸핵종으로 구분되며, 실제로도 나이오븀-92는 자연계에서 아예 발견되지 않는다.

이렇게 원시 동위 원소는 방사성 붕괴를 일으키는 동위 원소로써, 지구상에 존재해야만 하고, 반감기는 태양계의 나이의 90분의 1 미만으로 떨어지면 안 된다.

분류

원시 동위 원소는 지구상에 34개가 존재한다. 가장 긴 반감기를 가진 텔루륨-128부터 플루토늄-244까지이다.

현재는 ¹⁸⁴Os, ¹²⁴Xe, ¹³⁴Xe, 180m1Ta도 아직 안정 동위 원소로 구분되지만, 방사성 붕괴가 예측되는 원시 동위 원소의 후보이다.

• 128Te(반감기 2.23 × 10²⁴년)
• 136Xe(반감기 2.16 × 10²¹년)
• 76Ge(반감기 1.778 × 10²¹년)
• 130Ba(반감기 1.16 × 10²¹년)
• 82Se(반감기 9.74 × 10²⁰년)
• 130Te(반감기 7.911 × 10²⁰년)
• 48Ca(반감기 4.338 × 10¹⁹년)
• 114Cd (반감기 3.14 × 10¹⁹년)
• 96Zr(반감기 2.0 × 10¹⁹년)
• 209Bi (반감기 1.9 × 10¹⁹년)
• 100Mo(반감기 8.5 × 10¹⁸년)
• 150Nd(반감기 6.7 × 10¹⁸년)
• 151Eu(반감기 5.16 × 10¹⁸년)
• 180W(반감기 1.8 × 10¹⁸년)
• 50V(반감기 1.39 × 10¹⁷년)
• 113Cd(반감기 7710조 년)
• 148Sm(반감기 7000조 년)
• 144Nd(반감기 2290조 년)
• 174Hf(반감기 2020조 년)
• 186Os(반감기 2010조 년)
• 115In(반감기 4.412 × 10¹⁴년)
• 152Gd(반감기 1.08 × 10¹⁴년)
• 190Pt(반감기 6530억 년)
• 147Sm(반감기 1062억 년)
• 138La(반감기 1021억 년)
• 87Rb(반감기 492억 1200만 년)
• 187Re(반감기 412억 2천만 년)
• 176Lu(반감기 355억 년)
• 232Th(반감기 140억 4800만 년)
• 238U(반감기 44억 6800만 년)
• 40K(반감기 12억 4700만 년)
• 235U(반감기 7.038 × 10⁸년)
• 146Sm(반감기 1.03 × 10⁸년)
• 244Pu(반감기 8000만 년)