Americium-241

Ionizace-typ kouře detectorEdit

Americium-241 je pouze syntetické izotop, aby našli svou cestu do domácností, kde nejčastějším typem detektoru kouře (ionizace-typ) používá 241AmO2 (americium-241 uhličitý) jako zdroj ionizujícího záření. Tento izotop je upřednostňován před 226Ra, protože emituje 5krát více alfa částic a relativně málo škodlivého záření gama. S poločasem 432.2 roky se americium v detektoru kouře snižuje a zahrnuje asi 3% Neptunia po 19 letech a asi 5% Po 32 letech. Množství americia v typickém novém detektoru kouře je 0,29 mikrogramů (asi jedna třetina hmotnosti zrna písku) s aktivitou 1 mikrokurie (37 kBq). Některé staré průmyslové detektory kouře (zejména od společnosti Pyrotronics Corporation) mohou obsahovat až 80 µCi. Množství 241Am pomalu klesá, když se rozkládá na neptunium-237, jiný transuranický prvek s mnohem delším poločasem rozpadu (asi 2,14 milionu let). Záření alfa částice projít ionizační komory, vzduch-naplněné prostoru mezi dvěma elektrodami, které umožňuje malé, konstantní elektrický proud projít mezi deskami kondenzátoru v důsledku záření ionizující vzduch prostorem mezi nimi. Kouř, který vstupuje do komory bloky/absorbuje některé částice alfa z volně procházející a snižuje ionizaci, a proto způsobuje pokles proudu. Obvod alarmu detekuje tento pokles proudu a v důsledku toho spustí zvuk piezoelektrického bzučáku. Ve srovnání s alternativní optický detektor kouře, ionizační detektor kouře je levnější a může detekovat částice, které jsou příliš malé, aby produkovat významný rozptyl světla. Je však náchylnější k falešným poplachům.

Výrobní proceseditovat

proces pro výrobu americium používá v tlačítek na ionizační typ detektorů kouře začne s americium uhličitého. AmO2 se důkladně promíchá se zlatem, tvaruje se do brikety a taví se tlakem a teplem při více než 1 470 °F (800 °C). Podložce stříbra a přední kryt gold (nebo slitina zlata nebo palladia) jsou aplikovány na brikety a utěsněn hot kování. Briketa se pak zpracovává několika stupni válcování za studena, aby se dosáhlo požadované tloušťky a úrovně emisí záření. Konečná tloušťka je asi 0,008 palce (0,20 mm), přičemž zlatý kryt představuje asi jedno procento tloušťky. Výsledný fóliový pás, který je široký asi 0,8 palce (20 mm), je rozřezán na úseky dlouhé 39 palců (1 m). Zdroje jsou vyraženy z fóliového pásu. Každý disk, asi 0,2 palce (5.1 mm) v průměru, je namontován v kovovém držáku, obvykle z hliníku. Držák je pouzdro, což je většina toho, co je vidět na tlačítku. Tenký okraj na držáku se převalí, aby se úplně utěsnila řezná hrana kolem disku.

RTG moc generationEdit

Jako 241Am má zhruba podobné half-life na 238Pu (432.2 roků vs. 87 let), bylo navrženo jako aktivní izotop radioizotopové termoelektrické generátory, pro použití v kosmické lodi. I když americium-241 produkuje méně tepla a elektřiny než plutonium-238 (výtěžek energie je 114.7 mW/g pro 241Am vs. 390 mW/g pro 238Pu) a jeho záření představuje větší hrozbu pro člověka vzhledem k gama a neutronové emise, to má výhody pro dlouhé trvání mise s jeho výrazně delší poločas. Evropská Kosmická Agentura pracuje na RTGs na základě americium-241 pro své vesmírné sondy v důsledku globální nedostatek plutonia-238 a snadný přístup k americium-241 v Evropě z jaderného odpadu, přepracování.

jeho požadavky na stínění v RTG jsou druhé nejnižší ze všech možných izotopů: pouze 238Pu vyžaduje méně. Výhodou oproti 238Pu je, že se vyrábí jako jaderný odpad a je téměř izotopicky čistý. Prototyp návrhy 241Am RTGs očekávat 2-2.2/kg pro 5-50 Jsme RTGs design, uvedení 241Am RTGs na paritu s 238Pu RTGs, že v rámci rozsahu výkonu.

Neutron sourceEdit

Oxidů 241Am lisované s berylium může být velmi efektivní zdroje neutronů, neboť emitují alfa částice při radioaktivním rozpadu:

95 241 m ⟶ 432.2 y 93 237 N p + 2 4 α 2 + + γ 59.5 k e V {\displaystyle \mathrm {^{241\!\ ,} _ {\95}Am\ {\overset {432.2y}{\longrightarrow }}\ _{\ 93}^{237}Np\ +\ _{2}^{4}\alpha ^{2+}+\ \gamma ~59.5~keV} }

Tady americium se chová jako alfa zdroje, a berylia produkuje neutrony vzhledem k jeho velkým průřezem pro (α,n) jaderné reakce:

4 9 B e + 2 4 α 2 + ⟶ 6 12 C + 0 1 n + γ {\textstyle \mathrm {^{9}_{4}Být\ +\ _{2}^{4}\alpha ^{2+}\longrightarrow \ _{\ 6}^{12}C\ +\ _{0}^{1}n\ +\ \gamma } }

nejrozšířenější použití 241AmBe zdrojů neutronů je neutronová sonda – zařízení používané k měření množství vody v půdě, stejně jako vlhkosti/density pro kontrolu kvality stavby dálnic. 241Am neutronové zdroje jsou také použity v dobře protokolování aplikace, stejně jako v neutronové radiografie, tomografie a další radiochemické vyšetřování.

Výroba ostatních elementsEdit

Americium-241 je někdy používán jako výchozí surovina pro výrobu dalších transuranových prvků a transactinides – například bombardování neutrony z 241Am výnosy 242Am:

95 241 m → ( n , γ ) 95 242 m {\displaystyle \mathrm {^{241}_{\ 95}Jsem\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Am} }

Od tam, 82.7% 242Am se rozkládá na 242Cm a 17,3% na 242Pu:

82.7% → 95 241 m → ( n , γ ) 95 242 m → 16.02 h β − 96 242 C m {\displaystyle \mathrm {^{241}_{\ 95}Jsem\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Jsem\ {\xrightarrow{\beta ^{-}}}\ _{\ 96}^{242}Cm} }

17.3%→ 95 241 m → ( n , γ ) 95 242 m → 16.02 h β + 94 242 P u {\displaystyle \mathrm {^{241}_{\ 95}Jsem\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Jsem\ {\xrightarrow{\beta ^{+}}}\ _{\ 94}^{242}Pu} }

V jaderném reaktoru, 242Am je také up-konvertovány neutron capture 243Am a 244Am, který přeměňuje β-rozpadem na 244Cm:

95 242 m → ( n , γ ) 95 243 m → ( n , γ ) 95 244 m → 10.1 h β − 96 244 C m {\displaystyle \mathrm {^{242}_{\ 95}Jsem{\xrightarrow {(n,\gamma )}}~_{\ 95}^{243}Jsem\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{244}Jsem\ {\xrightarrow{\beta ^{-}}}\ _{\ 96}^{244}Cm} }

Záření 241Am o 12C nebo 22Ne ionty výnosy izotopy 253Es (einsteinium) nebo 263Db (dubnium), resp. Kromě toho, prvek berkelium (243Bk izotop) byl první záměrně vyrobené a identifikovat tím, že bombarduje 241Am s alfa částice, v roce 1949, od stejného Berkeley group, s použitím stejného 60-palcový cyklotron, který byl použit pro mnoho předchozích experimentů. Podobně bylo nobelium vyrobeno ve společném Ústavu pro jaderný výzkum v Dubně v Rusku v roce 1965 v několika reakcích, z nichž jedna zahrnovala ozařování 243am ionty 15N. Kromě toho, jeden z syntézu reakce na lawrencium, objevili vědci v Berkeley a Dubna, včetně bombardování 243Am s 18O.

SpectrometerEdit

Americium-241 byl použit jako přenosný zdroj záření gama i alfa částic pro řadu lékařských a průmyslových použití. Na 59.5409 keV gamma ray emise z 241Am v těchto zdrojů může být použit pro nepřímou analýzu materiálů v radiografii a X-ray fluorescenční spektroskopie, jakož i pro kontrolu kvality v pevné jaderné hustoty měřidla a jaderné densometers. Například, tento izotop byl použit k měření tloušťky skla, aby pomohl vytvořit ploché sklo. Americium-241 je vhodný také pro kalibraci gama spektrometry v low-energetické spektrum, protože jeho spektrum se skládá z téměř jednoho vrcholu a zanedbatelné Compton kontinua (alespoň o tři řády nižší intenzity).

MedicineEdit

Gama paprsky z americium-241 byly použity k poskytnout pasivní diagnostice funkce štítné žlázy. Tato lékařská aplikace je nyní zastaralá. Gama paprsky Americium-241 mohou poskytnout rentgenové snímky přiměřené kvality s dobou expozice 10 minut. Rentgenové snímky 241Am byly provedeny pouze experimentálně kvůli dlouhé době expozice, která zvyšuje účinnou dávku živé tkáně. Snížení doby expozice snižuje pravděpodobnost ionizace událostí, což způsobuje poškození buněk a DNA, a je rozhodující složkou v „čas, vzdálenost, stínění“ maxim používané v radiační ochraně.