ジルコニウム（Zr）の同位体のうち天然に存在するものには、4種類の安定同位体と、2.0×10年の半減期で二重ベータ崩壊する放射性同位体Zrがある。理論的には2.4×10年の半減期で通常のベータ崩壊もすると考えられているが、未だ観測されていない。2番目に安定なZrの半減期は153万年である。その他に18種類の放射性同位体があり、Zr（半減期64.02日）、Zr（半減期63.4日）、Zr（半減期78.41時間）を除き、ほとんどの半減期が1日以下である。最も安定なZrよりも軽い同位体は電子捕獲、Zrよりも重い同位体はベータ崩壊する。ジルコニウムは対称融合で形成される最も重い元素であり、Sc、CaからそれぞれZr、Zrが生成される。これよりも重い元素は全て、非対称融合か超新星爆発によって生成する。天然のジルコニウムの標準原子量は91.224(2) uである。

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