Americium-241

ionizációs típusú füst detectorEdit

az Americium-241 az egyetlen szintetikus izotóp, amely utat talált a háztartásba, ahol a leggyakoribb füstérzékelő (az ionizációs típus) 241amo2-t (americium-241-dioxid) használ ionizáló sugárzás forrásaként. Ez az izotóp előnyös a 226Ra-nál, mert 5-ször több alfa-részecskét bocsát ki, és viszonylag kevés káros gamma-sugárzást bocsát ki. Felezési ideje 432.2 év, az americium a füstérzékelőben csökken, és körülbelül 3% neptúniumot tartalmaz 19 év után, és körülbelül 5% – ot 32 év után. Az americium mennyisége egy tipikus új füstérzékelőben 0,29 mikrogramm (a homokszem tömegének körülbelül egyharmada), 1 mikrocurie (37 kBq) aktivitással. Néhány régi ipari füstérzékelő(nevezetesen a Pyrotronics Corporation) akár 80-at is tartalmazhat. A 241am mennyisége lassan csökken, amikor bomlik neptúnium-237, egy másik transzurán elem, sokkal hosszabb felezési idővel (körülbelül 2,14 millió év). A kisugárzott alfa-részecskék áthaladnak egy ionizációs kamrán, egy levegővel töltött tér két elektróda között, amely lehetővé teszi egy kicsi, állandó elektromos áram áthaladását a kondenzátorlemezek között, mivel a sugárzás ionizálja a közötti légteret. A kamrába belépő füst blokkolja/elnyeli az alfa-részecskék egy részét a szabad áthaladásból, csökkenti az ionizációt, ezért az áram csökkenését okozza. A riasztás áramköre érzékeli ezt az áramcsökkenést, és ennek eredményeként a piezoelektromos hangjelzőt megszólaltatja. Az alternatív optikai füstérzékelővel összehasonlítva az ionizációs füstérzékelő olcsóbb, és képes észlelni azokat a részecskéket, amelyek túl kicsik ahhoz, hogy jelentős fényszóródást eredményezzenek. Ez azonban hajlamosabb a hamis riasztásokra.

gyártási folyamatedit

az ionizációs típusú füstérzékelők gombjaiban használt americium előállításának folyamata americium-dioxiddal kezdődik. Az AmO2-t alaposan összekeverik az arannyal, briketté alakítják, és nyomás és hő hatására 1470 F (800 C) F-nél olvasztják össze. A brikettre ezüst hátlapot és arany elülső burkolatot (vagy arany vagy palládium ötvözetet) alkalmaznak, és forró kovácsolással lezárják. A brikettet ezután a hideghengerlés több fázisán keresztül dolgozzák fel a kívánt vastagság és sugárzási szint elérése érdekében. A végső vastagság körülbelül 0,008 hüvelyk (0,20 mm), az arany borítás a vastagság körülbelül egy százalékát képviseli. A kapott fóliacsíkot, amely körülbelül 0,8 hüvelyk (20 mm) széles, 39 hüvelyk (1 m) hosszú szakaszokra vágják. A forrásokat a fóliacsíkból lyukasztják ki. Minden lemez, körülbelül 0,2 hüvelyk (5.1 mm) átmérőjű, van szerelve egy fém tartó, általában alumíniumból készült. A tartó a ház,amely a gombon látható legtöbb. A tartó vékony pereme átgördül, hogy a vágott él teljesen lezáródjon a tárcsa körül.

RTG power generationEdit

mivel a 241Am felezési ideje nagyjából hasonló a 238Pu-hoz (432,2 év vs.87 év), a radioizotóp termoelektromos generátorainak aktív izotópjaként javasolták, űrhajókban való használatra. Annak ellenére, hogy az americium-241 kevesebb hőt és villamos energiát termel, mint a plutónium-238 (a teljesítményhozam 114.7 mW/g 241Am vs.390 mW/g 238pu) és sugárzása nagyobb veszélyt jelent az emberekre a gamma-és neutronkibocsátás miatt, előnyei vannak a hosszú időtartamú küldetések számára, jelentősen hosszabb felezési idejével. Az Európai Űrügynökség az americium-241-en alapuló RTG-Ken dolgozik az űrszondák számára, mivel a plutónium-238 globális hiánya és az americium-241-hez való könnyű hozzáférés Európában a nukleáris hulladék újrafeldolgozásából származik.

árnyékolási követelményei az RTG-ben az összes lehetséges izotóp közül a második legalacsonyabbak: csak 238pu igényel kevesebbet. Előnye a 238pu-val szemben, hogy nukleáris hulladékként állítják elő, és majdnem izotópos tisztaságú. A 241am RTG-k prototípustervei 2-2, 2 We/kg-ot várnak az 5-50 We RTGs-tervezéshez, a 241am RTG-ket paritáson állítva a 238pu RTG-kkel ezen a teljesítménytartományon belül.

Neutronforrás

a berilliummal préselt 241am-oxidok nagyon hatékony neutronforrások lehetnek, mivel radioaktív bomlás során alfa-részecskéket bocsátanak ki:

95 241 A M ++ 432,2 y 93 237 N p + 2 4 2 + + 2 + 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} }

itt az americium az alfa forrásként működik, a berillium pedig neutronokat termel, mivel nagy keresztmetszete van a ( ++ , n) nukleáris reakcióhoz:

4 9 B E + 2 4 XNUMX 2 + 6 12 C + 0 1 n + XNUMX {\textstyle \ mathrm {^{9} _ {4}Be\ +\ _{2}^{4}\alpha ^{2+} \ longrightarrow \ _{\ 6}^{12}C\ +\ _{0}^{1}n\ + \ \ gamma } }

a 241ambe neutronforrások legelterjedtebb használata egy neutronszonda-egy eszköz, amelyet a talajban lévő víz mennyiségének, valamint a nedvesség/sűrűség mérésére használnak az autópálya-építés minőségellenőrzéséhez. A 241am neutronforrásokat jól naplózási alkalmazásokban, valamint neutron radiográfiában, tomográfiában és más radiokémiai vizsgálatokban is használják.

egyéb elemek Gyártásaszerkesztés

az aktinideket és azok bomlását és átalakulását megjelenítő diagram.

az Americium-241-et néha kiindulási anyagként használják más transzurán elemek és tranzaktinidek előállításához – például a 241am neutronbombázás 242am-ot eredményez:

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

innen a 242 am 82,7% – a 242cm-re , 17,3% – a 242pu-ra bomlik:

82,7% 65 241 A M ( N ) 95 242 a 16.02 Ó-96 242 C m {\displaystyle \ mathrm {^{241}_{\ 95}Am \ {\xrightarrow {(n, \ gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Am\ {\xrightarrow{\beta ^{-}}}\ _{\ 96}^{242}Cm} }

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

a nukleáris reaktor, 242Am is fel-alakítja át a neutronbefogás, hogy 243Am, valamint 244Am, amely átalakítja β-bomlás, hogy 244Cm: 95 242 m → ( n , γ ) 95 243 m → ( n , γ ) 95 244 m → 10.1 óra 66 244 C m {\displaystyle \ mathrm {^{242}_{\ 95}Am {\xrightarrow {(n, \ gamma )}}~_{\ 95}^{243}Am \ {\xrightarrow {(n, \ gamma )}}\ _{\ 95}^{244}Am\ {\xrightarrow{\beta ^{-}}}\ _{\ 96}^{244}Cm} }

a 241Am 12c vagy 22ne ionokkal történő besugárzása a 253es (einsteinium) vagy a 263db (dubnium) izotópokat eredményezi. Ezenkívül a berkelium elemet (243bk izotóp) először szándékosan állították elő és azonosították a 241am alfa részecskékkel történő bombázásával, 1949-ben, ugyanaz a Berkeley csoport, ugyanazt a 60 hüvelykes ciklotront használva, amelyet számos korábbi kísérlethez használtak. Hasonlóképpen, a nobeliumot az oroszországi Dubna közös nukleáris Kutatóintézetében állították elő 1965-ben több reakcióban, amelyek közül az egyik 243am besugárzását tartalmazta 15N ionokkal. Ezenkívül a lawrencium egyik szintézisreakciója, amelyet a Berkeley és Dubna tudósai fedeztek fel, magában foglalta a 243Am 18O-val történő bombázását.

SpectrometerEdit

az Americium-241-et mind a gamma-sugarak, mind az alfa-részecskék hordozható forrásaként használták számos orvosi és ipari célra. Az ilyen forrásokból származó 59.5409 keV gammasugár-kibocsátás 241Am-ból felhasználható anyagok közvetett elemzésére a radiográfiában és a röntgen fluoreszcencia spektroszkópiában, valamint a rögzített nukleáris sűrűségmérők és nukleáris sűrűségmérők minőségellenőrzéséhez. Például, ezt az izotópot alkalmazták az üveg vastagságának mérésére, hogy elősegítsék a lapos üveg létrehozását. Az Americium-241 alkalmas gamma-sugár spektrométerek kalibrálására is az alacsony energiatartományban, mivel spektruma közel egyetlen csúcsból és elhanyagolható Compton kontinuumból áll (legalább három nagyságrenddel kisebb intenzitással).

MedicineEdit

az americium-241 Gammasugarait használták a pajzsmirigy működésének passzív diagnosztizálására. Ez az orvosi alkalmazás már elavult. Az Americium-241 gammasugarai ésszerű minőségű röntgenfelvételeket tudnak biztosítani, 10 perces expozíciós idővel. 241Am röntgenfelvételeket csak kísérletileg végeztek a hosszú expozíciós idő miatt, amely növeli az élő szövetek effektív dózisát. Az expozíció időtartamának csökkentése csökkenti annak esélyét, hogy az ionizációs események károsítsák a sejteket és a DNS – t, és kritikus eleme a sugárvédelemben alkalmazott “idő, távolság, árnyékolás” maximumnak.