Americium – 241

Røykdetektor av Ioniseringstype [rediger/rediger kilde] Americium-241 Er den eneste syntetiske isotopen som har funnet veien inn i husholdningen, hvor den vanligste typen røykvarsler (ioniseringstypen) bruker 241amo2 (americium-241 dioksid) som kilde til ioniserende stråling. Denne isotopen er foretrukket over 226Ra fordi den avgir 5 ganger flere alfa partikler og relativt lite skadelig gammastråling. Med sin halveringstid på 432.2 år, americium i en røykvarsler reduseres og inkluderer ca 3% neptunium etter 19 år, og ca 5% etter 32 år. Mengden americium i en typisk ny røykvarsler er 0,29 mikrogram (omtrent en tredjedel av vekten av et sandkorn) med en aktivitet på 1 microcurie (37 kBq). Noen gamle industrielle røykvarslere (spesielt Fra Pyrotronics Corporation) kan inneholde opptil 80 µ. Mengden 241Am avtar sakte ettersom den faller inn i neptunium-237, et annet transuransk element med en mye lengre halveringstid (ca.2, 14 millioner år). De utstrålede alfa-partiklene passerer gjennom et ioniseringskammer, et luftfylt rom mellom to elektroder, noe som gjør at en liten, konstant elektrisk strøm kan passere mellom kondensatorplatene på grunn av strålingen som ioniserer luftrommet mellom. Eventuell røyk som kommer inn i kammeret blokkerer / absorberer noen av alfa-partiklene fra fritt å passere gjennom og reduserer ioniseringen og forårsaker derfor en dråpe i strømmen. Alarmens kretser oppdager denne dråpen i strømmen, og som et resultat utløser den piezoelektriske summen til lyd. Sammenlignet med den alternative optiske røykvarsleren, er ioniseringsrøykdetektoren billigere og kan oppdage partikler som er for små til å produsere betydelig lysspredning. Det er imidlertid mer utsatt for falske alarmer.

Produksjonsprosessend

prosessen for å lage americium brukt i knappene på ioniseringstype røykvarslere begynner med americium dioxide. AmO2 er grundig blandet med gull, formet til en brikett, og smeltet av trykk Og varme til over 1,470 °F (800 °C). En bakside av sølv og et frontdeksel av gull (eller en legering av gull eller palladium) påføres briketten og forsegles ved varm smiing. Briketten behandles deretter gjennom flere stadier av kaldvalsing for å oppnå ønsket tykkelse og nivåer av strålingsutslipp. Den endelige tykkelsen er omtrent 0,008 tommer (0,20 mm), med gulldekselet som representerer omtrent en prosent av tykkelsen. 0,8 tommer (20 mm) bred, er kuttet i seksjoner 39 tommer (1 m) lang. Kildene er stanset ut av foliebåndet. Hver plate, ca 0,2 inches (5.1 mm) i diameter, er montert i en metallholder, vanligvis laget av aluminium. Holderen er huset, som er flertallet av det som ses på knappen. Den tynne felgen på holderen rulles over for å forsegle kuttkanten helt rundt platen.

RTG power generationEdit

siden 241am har en omtrent tilsvarende halveringstid til 238pu (432,2 år vs. 87 år), har DEN blitt foreslått som en aktiv isotop av radioisotop termoelektriske generatorer, for bruk i romfartøy. Selv om americium-241 produserer mindre varme og elektrisitet enn plutonium-238 (strømutbyttet er 114.7 mW / g for 241Am vs 390 mW / g for 238Pu) og strålingen utgjør en større trussel mot mennesker på grunn av gamma-og nøytronutslipp, det har fordeler for langvarige oppdrag med betydelig lengre halveringstid. Den Europeiske Romorganisasjonen (Esa) jobber med Rtg-Er basert på americium-241 for sine romsonder som følge av den globale mangelen på plutonium-238 og enkel tilgang til americium – 241 i Europa fra reprosessering av kjernefysisk avfall.dens skjerming krav I EN RTG er den nest laveste av alle mulige isotoper: bare 238Pu krever mindre. En fordel over 238Pu er at den produseres som atomavfall og er nesten isotopisk ren. Prototype design Av 241am RTGs forvente 2-2. 2 Vi / kg for 5-50 Vi RTGs design, sette 241am RTGs på paritet med 238pu RTGs innenfor dette effektområdet.

Neutron sourceEdit

Oksider av 241am presset med beryllium kan være svært effektive nøytronkilder, siden de avgir alfa partikler under radioaktivt henfall:

95 241 a m ⟶ 432,2 y 93 237 N p + 2 4 α 2 + + γ 59,5 k e v {\displaystyle \ mathrm {^{241\!\ ,} _ {\95}Er \ {\skjult {432.2y} {\longrightarrow }}\ _{\ 93}^{237}Np\ +\ _{2}^{4}\alfa ^{2+} + \ \ gamma ~59,5 ~ keV} }

her fungerer americium Som alfa-kilden, og beryllium produserer nøytroner på grunn av sitt store tverrsnitt for (α,n) kjernereaksjonen:

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

den mest utbredte bruken av 241ambe nøytronkilder er en nøytronprobe – en enhet som brukes til å måle mengden vann som er tilstede i jord, samt fuktighet/tetthet for kvalitetskontroll i motorveibygging. 241am nøytronkilder brukes også i brønnlogging applikasjoner, så vel som i nøytron radiografi, tomografi og andre radiokjemiske undersøkelser.

Produksjon av andre elementrediger

Diagram som viser aktinider og deres henfall og transmutasjoner.Americium-241 brukes noen ganger som utgangsmateriale for produksjon av andre transuranske elementer og transaktinider – for eksempel nøytronbombardement av 241Am gir 242Am:

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

derfra henfaller 82.7% av 242Am til 242Cm og 17.3% til 242pu:

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

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

I den kjernefysiske reaktoren, 242Am er også opp-omvendt av nøytron-fangst for å 243Am og 244Am, som forvandler ved β-forfall til 244Cm:

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

Bestråling av 241Am VED 12c eller 22Ne ioner gir isotoper 253es (einsteinium) eller 263db (dubnium), henholdsvis. Videre ble grunnstoffet berkelium (243bk isotop) først bevisst produsert og identifisert ved å bombardere 241am med alfa-partikler, i 1949, av Samme Berkeley-gruppe, ved hjelp av samme 60-tommers syklotron som hadde blitt brukt til mange tidligere eksperimenter. På samme måte ble nobelium produsert Ved Joint Institute For Nuclear Research, Dubna, Russland, i 1965 i flere reaksjoner, hvorav en inkluderte bestråling av 243Am MED 15N ioner. Dessuten inkluderte en av syntesereaksjonene for lawrencium, oppdaget av forskere Ved Berkeley og Dubna, bombardement av 243Am MED 18O.Americium-241 Har blitt brukt som en bærbar kilde til både gammastråler og alfa partikler for en rekke medisinske og industrielle bruksområder. 59.5409 kev gammastråleutslipp fra 241Am i slike kilder kan brukes til indirekte analyse av materialer i radiografi og røntgenfluorescensspektroskopi, samt for kvalitetskontroll i faste nukleære tetthetsmålere og nukleære densometre. For eksempel, denne isotopen har vært ansatt for å måle glasstykkelse for å bidra til å skape flatt glass. Americium-241 er også egnet for kalibrering av gammastrålespektrometre i lavenergiområdet, siden spekteret består av nesten en enkelt topp og ubetydelig Compton-kontinuum (minst tre størrelsesordener lavere intensitet).

Medisinrediger

Gammastråler fra americium-241 har blitt brukt til å gi passiv diagnose av skjoldbruskfunksjon. Denne medisinske applikasjonen er nå foreldet. Americium-241 gammastråler kan gi rimelig kvalitet røntgenbilder, med en 10-minutters eksponeringstid. 241am røntgenbilder har bare blitt tatt eksperimentelt på grunn av den lange eksponeringstiden som øker den effektive dosen til levende vev. Reduksjon av eksponeringsvarighet reduserer sjansen for ioniseringshendelser som forårsaker skade på celler og DNA, og er en kritisk komponent i «tid, avstand, skjerming» maxim som brukes i strålingsbeskyttelse.