Detector de humo de tipo ionizacióneditar
El americio-241 es el único isótopo sintético que ha encontrado su camino en el hogar, donde el tipo más común de detector de humo (el tipo de ionización) utiliza 241AmO2 (dióxido de americio-241) como fuente de radiación ionizante. Este isótopo es preferido sobre el 226Ra porque emite 5 veces más partículas alfa y relativamente poca radiación gamma dañina. Con su vida media de 432.2 años, el americio en un detector de humo disminuye e incluye aproximadamente un 3% de neptunio después de 19 años, y aproximadamente un 5% después de 32 años. La cantidad de americio en un detector de humo nuevo típico es de 0,29 microgramos (aproximadamente un tercio del peso de un grano de arena) con una actividad de 1 microcurio (37 kBq). Algunos detectores de humo industriales antiguos (especialmente de la Corporación Pirotrónica) pueden contener hasta 80 µCi. La cantidad de 241 am disminuye lentamente a medida que decae en neptunio-237, un elemento transuránico diferente con una vida media mucho más larga (aproximadamente 2,14 millones de años). Las partículas alfa radiadas pasan a través de una cámara de ionización, un espacio lleno de aire entre dos electrodos, que permite que una pequeña corriente eléctrica constante pase entre las placas del condensador debido a la radiación ionizante del espacio de aire entre ellas. Cualquier humo que entra en la cámara bloquea / absorbe algunas de las partículas alfa del paso libre y reduce la ionización y, por lo tanto, causa una caída en la corriente. Los circuitos de la alarma detectan esta caída de la corriente y, como resultado, activan el zumbador piezoeléctrico para que suene. En comparación con el detector de humo óptico alternativo, el detector de humo de ionización es más barato y puede detectar partículas que son demasiado pequeñas para producir una dispersión de luz significativa. Sin embargo, es más propenso a falsas alarmas.
Proceso de fabricacióneditar
El proceso de fabricación del americio utilizado en los botones de los detectores de humo de tipo ionización comienza con dióxido de americio. El AmO2 se mezcla completamente con oro, se forma en una briqueta y se fusiona por presión y calor a más de 1,470 °F (800 °C). Se aplica un respaldo de plata y una cubierta frontal de oro (o una aleación de oro o paladio) a la briqueta y se sella mediante forja en caliente. A continuación, la briqueta se procesa a través de varias etapas de laminación en frío para lograr el espesor y los niveles de emisión de radiación deseados. El grosor final es de aproximadamente 0,008 pulgadas (0,20 mm), con la cubierta de oro representando aproximadamente el uno por ciento del grosor. La tira de lámina resultante, que mide aproximadamente 20 mm (0,8 pulgadas) de ancho, se corta en secciones de 1 m (39 pulgadas) de largo. Las fuentes se perforan de la tira de aluminio. Cada disco, aproximadamente 5 pulgadas (0,2 pulgadas).1 mm) de diámetro, está montado en un soporte metálico, generalmente de aluminio. El soporte es la carcasa, que es la mayoría de lo que se ve en el botón. El borde delgado del soporte se enrolla para sellar completamente el borde cortado alrededor del disco.
Generación de energía RTGEDITAR
Como 241Am tiene una vida media aproximadamente similar a 238Pu (432,2 años vs.87 años), se ha propuesto como un isótopo activo de generadores termoeléctricos radioisótopos, para uso en naves espaciales. A pesar de que el americio-241 produce menos calor y electricidad que el plutonio-238 (el rendimiento energético es de 114.7 mW / g para 241Am frente a 390 mW/g para 238Pu) y su radiación representa una amenaza mayor para los seres humanos debido a la emisión de rayos gamma y neutrones, tiene ventajas para misiones de larga duración con su vida media significativamente más larga. La Agencia Espacial Europea está trabajando en BTR basados en americio-241 para sus sondas espaciales como resultado de la escasez mundial de plutonio-238 y el fácil acceso al americio-241 en Europa a partir del reprocesamiento de desechos nucleares.
Sus requisitos de blindaje en un RTG son los segundos más bajos de todos los isótopos posibles: solo 238Pu requiere menos. Una ventaja sobre la 238Pu es que se produce como desecho nuclear y es casi pura isotópicamente. Prototipo de diseños de 241Am Lbtr esperar 2-2.2 Nosotros/kg para 5-50 Nos Lbtr diseño, poniendo 241Am Lbtr en paridad con 238Pu Lbtr dentro de ese rango de potencia.
Fuente de neutróneditar
Los óxidos de 241Am prensados con berilio pueden ser fuentes de neutrones muy eficientes, ya que emiten partículas alfa durante la desintegración radiactiva:
95 241 A m 4 432.2 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} }
Aquí el americio actúa como fuente alfa, y el berilio produce neutrones debido a su gran sección transversal para la reacción nuclear (α, n) :
4 9 B e + 2 4 α 2 + ⟶ 6 12 C + 0 1 n + γ {\estilo de texto \mathrm {^{9}_{4}Se\ +\ _{2}^{4}\alpha ^{2+}\longrightarrow \ _{\ 6}^{12}C\ +\ _{0}^{1}n\ +\ \gamma } }
El más extendido el uso de 241AmBe fuentes de neutrones es una sonda de neutrones – un dispositivo que se utiliza para medir la cantidad de agua presente en el suelo, así como la humedad/densidad para el control de calidad en la construcción de la carretera. Las fuentes de neutrones de 241 a.m. también se utilizan en aplicaciones de registro de pozos, así como en radiografía de neutrones, tomografía y otras investigaciones radioquímicas.
la Producción de otros elementsEdit
el Americio-241 a veces se utiliza como material de partida para la producción de otros elementos transuránicos y transactinides – por ejemplo, el bombardeo de neutrones de 241Am rendimientos 242Am:
95 241 m → ( n , γ ) 95 242 m {\displaystyle \mathrm {^{241}_{\ 95}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Am} }
a partir De ahí, el 82,7% de 242Am decae a 242Cm y el 17,3% de 242Pu:
el 82,7% → 95 241 m → ( n , γ ) 95 242 m → 16.02 h β − 96 242 C m {\displaystyle \mathrm {^{241}_{\ 95}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Am\ {\xrightarrow{\beta ^{-}}}\ _{\ 96}^{242}Cm} }
el 17,3%→ 95 241 m → ( n , γ ) 95 242 m → 16.02 h β + 94 242 P u {\displaystyle \mathrm {^{241}_{\ 95}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Am\ {\xrightarrow{\beta ^{+}}}\ _{\ 94}^{242}Pu} }
En el reactor nuclear, 242Am es también convertido por captura de neutrones a 243Am y 244Am, que se transforma por la β-descomposición de 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}Soy{\xrightarrow {(n,\gamma )}}~_{\ 95}^{243}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{244}Am\ {\xrightarrow{\beta ^{-}}}\ _{\ 96}^{244}Cm} }
la Irradiación de 241Am por 12C o 22Ne iones de los rendimientos de los isótopos 253Es (einsteinium) o 263Db (dubnium), respectivamente. Además, el elemento berkelio (isótopo 243Bk) había sido producido e identificado intencionalmente por primera vez bombardeando 241Am con partículas alfa, en 1949, por el mismo grupo de Berkeley, utilizando el mismo ciclotrón de 60 pulgadas que se había utilizado en muchos experimentos anteriores. Del mismo modo, el nobelio se produjo en el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear, Dubna, Rusia, en 1965 en varias reacciones, una de las cuales incluyó irradiación de iones 243 AM con iones 15N. Además, una de las reacciones de síntesis para lawrencio, descubierta por científicos en Berkeley y Dubna, incluyó el bombardeo de 243 am con 18O.
Espectrometereditar
El americio – 241 se ha utilizado como fuente portátil de rayos gamma y partículas alfa para diversos usos médicos e industriales. Las emisiones de rayos gamma de 59,5409 keV de 241 a. M. en dichas fuentes se pueden utilizar para el análisis indirecto de materiales en espectroscopia de fluorescencia de rayos X y radiografía, así como para el control de calidad en medidores de densidad nuclear fijos y densómetros nucleares. Por ejemplo, este isótopo se ha empleado para medir el grosor del vidrio para ayudar a crear vidrio plano. El americio – 241 también es adecuado para la calibración de espectrómetros de rayos gamma en el rango de baja energía, ya que su espectro consiste en casi un solo pico y un continuo de Compton insignificante (al menos tres órdenes de magnitud de menor intensidad).
Medicamentoeditar
Los rayos gamma del americio-241 se han utilizado para proporcionar un diagnóstico pasivo de la función tiroidea. Esta aplicación médica ahora está obsoleta. Los rayos gamma de americio-241 pueden proporcionar radiografías de calidad razonable, con un tiempo de exposición de 10 minutos. 241Am las radiografías sólo han sido tomados experimentalmente debido al largo tiempo de exposición que aumenta la dosis efectiva para los tejidos vivos. La reducción de la duración de la exposición reduce la posibilidad de que los eventos de ionización causen daños a las células y al ADN, y es un componente crítico en la máxima de «tiempo, distancia y blindaje» utilizada en la protección contra la radiación.