Americium – 241

Ioniseringstype røgdetektor

Americium-241 er den eneste syntetiske isotop, der har fundet vej ind i husstanden, hvor den mest almindelige type røgdetektor (ioniseringstypen) bruger 241amo2 (americium-241 dive) som kilde til ioniserende stråling. Denne isotop foretrækkes frem for 226Ra, fordi den udsender 5 gange flere alfapartikler og relativt lidt skadelig gammastråling. Med sin halveringstid på 432.2 år falder americium i en røgdetektor og omfatter omkring 3% neptunium efter 19 år og omkring 5% efter 32 år. Mængden af americium i en typisk ny røgdetektor er 0,29 mikrogram (ca.en tredjedel af vægten af et sandkorn) med en aktivitet på 1 mikrocurie (37 KBK). Nogle gamle industrielle røgdetektorer (især fra Pyrotronics Corporation) kan indeholde op til 80 liter. Mængden af 241Am falder langsomt, da den henfalder til neptunium-237, et andet transuranisk element med en meget længere halveringstid (ca.2,14 millioner år). De udstrålede alfapartikler passerer gennem et ioniseringskammer, et luftfyldt rum mellem to elektroder, som tillader en lille, konstant elektrisk strøm at passere mellem kondensatorpladerne på grund af strålingen, der ioniserer luftrummet imellem. Enhver røg, der kommer ind i kammerblokkene/absorberer nogle af alfapartiklerne fra frit at passere igennem og reducerer ioniseringen og forårsager derfor et fald i strømmen. Alarmens kredsløb registrerer dette fald i strømmen og udløser som et resultat den piesoelektriske summer til at lyde. Sammenlignet med den alternative optiske røgdetektor er ioniseringsrøgdetektoren billigere og kan detektere partikler, der er for små til at producere betydelig lysspredning. Det er dog mere tilbøjeligt til falske alarmer.

Fremstillingsprocesredit

processen til fremstilling af americium, der anvendes i knapperne på ioniseringstypens røgdetektorer, begynder med americium. AmO2 er grundigt blandet med guld, formet til en brikette og smeltet af tryk og varme på over 1.470 liter F (800 liter C). En bagside af sølv og en frontbeklædning af guld (eller en legering af guld eller palladium) påføres briketten og forsegles ved varm smedning. Briketten behandles derefter gennem flere faser af koldvalsning for at opnå den ønskede tykkelse og niveauer af strålingsemission. 0,008 tommer (0,20 mm), hvor gulddækslet repræsenterer ca.en procent af tykkelsen. 0,8 tommer (20 mm) bred, skæres i sektioner 39 tommer (1 m) lange. Kilderne stanses ud af foliestrimlen. Hver disk, omkring 0,2 inches (5.1 mm) i diameter, er monteret i en metalholder, normalt lavet af aluminium. Holderen er huset, hvilket er størstedelen af det, der ses på knappen. Den tynde kant på holderen rulles over for at forsegle den skårne kant helt rundt om disken.

RTG kraftgenereringredit

da 241Am har en omtrent lignende halveringstid som 238pu (432,2 år mod 87 år), er det blevet foreslået som en aktiv isotop af radioisotop termoelektriske generatorer til brug i rumfartøjer. Selvom americium-241 producerer mindre varme og elektricitet end plutonium-238 (effektudbyttet er 114.7 MVM / g for 241Am vs. 390 MVM/g for 238pu) og dets stråling udgør en større trussel mod mennesker på grund af gamma-og neutronemission, det har fordele ved langvarige missioner med sin betydeligt længere halveringstid. Den Europæiske Rumorganisation arbejder på RTG ‘ er baseret på americium-241 for sine rumprober som følge af den globale mangel på plutonium-238 og nem adgang til americium-241 i Europa fra oparbejdning af nukleart affald.

dens afskærmningskrav i en RTG er den næstlaveste af alle mulige isotoper: kun 238pu kræver mindre. En fordel i forhold til 238Pu er, at det produceres som nukleart affald og er næsten isotopisk rent. Prototype design af 241am RTGs forventer 2-2.2 Vi/kg for 5-50 vi RTGS design, sætte 241am RTGs på paritet med 238pu RTGs inden for dette effektområde.

Neutronkilderedit

Oksider af 241am presset med beryllium kan være meget effektive neutronkilder, da de udsender alfapartikler under radioaktivt henfald:

95 241 a m liter 432,2 y 93 237 N p + 2 4 liter 2 + + liter 59,5 k E V {\displaystyle \mathrm {^{241\!\ ,} _ {\95}Am\ {\overset {432.2y} {\longrightar }}\ _{\ 93}^{237}Np\ +\ _{2}^{4}\alpha ^{2+} + \ \ gamma ~59.5~keV} }

Her fungerer americium som alfakilden, og beryllium producerer neutroner på grund af dets store tværsnit for (larr, n)nuklear reaktion:

4 9 B E + 2 4 Lot 2 + Lot 6 12 C + 0 1 n + lot {\tekststil \mathrm {^{9}_{4}være\ +\ _{2}^{4}\alpha ^{2+} \ longrightar \ _{\ 6}^{12}C\ +\ _{0}^{1}n\ + \ \ gamma } }

den mest udbredte anvendelse af 241ambe neutronkilder er en neutronprobe – en enhed, der bruges til at måle mængden af vand, der findes i jord, samt fugt / densitet til kvalitetskontrol i motorvejskonstruktion. 241am neutronkilder anvendes også i brøndlogning applikationer, såvel som i neutron radiografi, tomografi og andre radiokemiske undersøgelser.

produktion af andre elementerredit

diagram, der viser actinider og deres henfald og transmutationer.

Americium-241 bruges undertiden som udgangsmateriale til produktion af andre transuraniske elementer og transactinider – for eksempel giver neutronbombardement af 241am 242am:

95 241 a m l (n, L ) 95 242 A m {\displaystyle \ mathrm {^{241}_{\ 95}Am\ {\n \ gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Am} }

derfra henfalder 82,7% af 242Am til 242 cm og 17,3% til 242pu:

82,7% ren 95 241 A m ren ( n, ren ) 95 242 A m ren 16.02 H-96 242 C m {\displaystyle \ mathrm {^{241}_{\ 95}Am\ {\n \ gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Am \ { \ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ^{-}}}\ _{\ 96}^{242} Cm} }

17,3% ren 95 241 en ren 95 242 en ren 16.02 h β + 94 242 P u {\displaystyle \mathrm {^{241}_{\ 95}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Am\ {\xrightarrow{\beta ^{+}}}\ _{\ 94}^{242}Pu} }

I reaktoren, 242Am er også op-omvendt ved neutron capture til 243Am og 244Am, der omdannes ved β-henfald til 244Cm:

95 242 A m → ( n , γ ) 95 243 A m → ( n , γ ) 95 244 A m → 10.1 h-96 244 C m {\displaystyle \ mathrm {^{242}_{\ 95}Am (n, \ gamma )}}~_{\ 95}^{243}Am\ {\n \ gamma )}}\ _{\ 95}^{244}Am \ { \ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ^{-}}}\ _{\ 96}^{244} Cm} }

bestråling af 241Am med 12C-eller 22Ne-ioner giver henholdsvis isotoperne 253es (einsteinium) eller 263db (dubnium). Desuden var elementet berkelium (243bk isotop) først bevidst produceret og identificeret ved at bombardere 241am med alfapartikler i 1949 af den samme Berkeley-gruppe ved hjælp af den samme 60-tommer cyklotron, der var blevet brugt til mange tidligere eksperimenter. Tilsvarende blev nobelium produceret ved Joint Institute for Nuclear Research, Dubna, Rusland, i 1965 i flere reaktioner, hvoraf den ene omfattede bestråling af 243am med 15N ioner. Desuden omfattede en af syntesereaktionerne for lovrencium, opdaget af forskere ved Berkeley og Dubna, bombardement af 243Am med 18O.

Spektrometerredit

Americium-241 er blevet brugt som en bærbar kilde til både gammastråler og alfapartikler til en række medicinske og industrielle anvendelser. 59.5409 Kev gammastråleemissioner fra 241am i sådanne kilder kan anvendes til indirekte analyse af materialer i radiografi og røntgenfluorescensspektroskopi, såvel som til kvalitetskontrol i faste nukleare densitetsmålere og nukleare densometre. For eksempel, denne isotop er blevet anvendt til at måle glastykkelse for at hjælpe med at skabe fladt glas. Americium – 241 er også velegnet til kalibrering af gammastrålespektrometre i lavenergiområdet, da dets spektrum består af næsten en enkelt top og ubetydelig Compton kontinuum (mindst tre størrelsesordener lavere intensitet).

Medicinedit

gammastråler fra americium-241 er blevet brugt til at tilvejebringe passiv diagnose af skjoldbruskkirtelfunktion. Denne medicinske ansøgning er nu forældet. Americium-241S gammastråler kan levere røntgenbilleder af rimelig kvalitet med en eksponeringstid på 10 minutter. 241am røntgenbilleder er kun taget eksperimentelt på grund af den lange eksponeringstid, der øger den effektive dosis til levende væv. Reduktion af eksponeringsvarigheden reducerer risikoen for ioniseringshændelser, der forårsager skade på celler og DNA, og er en kritisk komponent i den “tid, afstand, afskærmning”, der anvendes til strålingsbeskyttelse.