Введение

Нуклиды с атомным номером 91, но с разными массовыми числами

Протактиний (91Pa) не имеет стабильных изотопов. Четыре природных изотопа позволяют определить стандартную атомную массу. Характеризовано 29 радиоизотопов протактиния в диапазоне от 211Па до 239Па. Наиболее стабильным изотопом является 231Па с периодом полураспада 32 760 лет, 233Па с периодом полураспада 26 967 дней и 230Па с периодом полураспада 17,4 дней. Все остальные радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 1,6 дня, а большинство из них – менее 1,8 секунды. Этот элемент также имеет пять метастабильных состояний: 217mPa (t1/2 1,15 миллисекунды), 220m1Pa (t1/2 = 308 наносекунд), 220m2Pa (t1/2 = 69 наносекунд), 229mPa (t1/2 = 420 наносекунд) и 234mPa (t1/2 = 1,17 минуты). Единственными природными изотопами являются 231Па, образующийся как промежуточный продукт распада 235U, 234Па и 234mПа, оба из которых образуются как промежуточные продукты распада 238U. 231Па составляет почти весь природный протактиний. Основным видом распада для изотопов Pa, легче (и включая) наиболее стабильный изотоп 231Па, является альфа-распад, за исключением 228Па и 230Па, которые преимущественно распадаются путем захвата электронов с образованием изотопов тория. Основным видом распада для более тяжелых изотопов является бета-минус (β−) распад. Основными продуктами распада 231Па и изотопов протактиния, легче и включая 227Па, являются изотопы актиния, а основными продуктами распада более тяжелых изотопов протактиния являются изотопы урана.

Протактиний-233

Протактиний-233 также входит в ториевый топливный цикл. Он является промежуточным продуктом бета-распада между торием-233 (получаемым из природного тория-232 при захвате нейтронов) и ураном-233 (делящееся топливо ториевого цикла). Некоторые конструкции реакторов ториевого цикла стремятся предотвратить дальнейший захват нейтронов ядром Pa-233, приводящий к образованию Pa-234 и U-234, которые не пригодны для использования в качестве топлива.

Протактиний-234

Протактиний-234 является членом ряда урана с периодом полураспада 6,70 часов. Он был открыт Отто Ханом в 1921 году.

Протактиний-234м

Протактиний-234m является членом ряда урана с периодом полураспада 1,17 минуты. Он был открыт в 1913 году Казимером Фаянсом и Освальдом Гельмутом Гёрингом, которые назвали его бревием из-за его короткого времени жизни. Около 99,8% распадов тория-234 приводят к образованию этого изомера, а не основного состояния (t1/2 = 6,70 часов).