ionisatie-type rookdetectorhet
Americium-241 is de Enige synthetische isotoop die zijn weg heeft gevonden in het huishouden, waar de meest voorkomende soort rookmelder (het ionisatie-type) 241AmO2 (americium-241 dioxide) gebruikt als bron van ioniserende straling. Deze isotoop heeft de voorkeur boven 226Ra omdat het 5 keer meer alfadeeltjes en relatief weinig schadelijke gammastraling uitzendt. Met een halfwaardetijd van 432.2 jaar, neemt het americium in een rookmelder af en bevat ongeveer 3% neptunium na 19 jaar, en ongeveer 5% Na 32 jaar. De hoeveelheid americium in een typische nieuwe rookmelder is 0,29 microgram (ongeveer een derde van het gewicht van een zandkorrel) met een activiteit van 1 microcurie (37 kBq). Sommige oude industriële rookmelders (met name van de Pyrotronics Corporation) kunnen tot 80 µCi bevatten. De hoeveelheid 241Am daalt langzaam als het vervalt in neptunium-237, een ander transuranisch element met een veel langere halfwaardetijd (ongeveer 2,14 miljoen jaar). De uitgestraalde alfadeeltjes gaan door een ionisatiekamer, een met lucht gevulde ruimte tussen twee elektroden, die een kleine, constante elektrische stroom toestaat om tussen de condensatorplaten door te gaan toe te schrijven aan de straling die de luchtruimte tussen. Elke rook die de kamer binnenkomt blokkeert / absorbeert een deel van de alfadeeltjes vrij door en vermindert de ionisatie en veroorzaakt daarom een daling van de stroom. De circuits van het alarm detecteren deze daling in de stroom en als gevolg daarvan, triggers de piëzo-elektrische zoemer te laten klinken. In vergelijking met de alternatieve optische rookmelder is de ionisatie rookmelder goedkoper en kan hij deeltjes detecteren die te klein zijn om significante lichtverstrooiing te produceren. Het is echter meer vatbaar voor valse alarmen.
Fabricageprocededit
het proces voor het maken van het americium dat wordt gebruikt in de knoppen op ionisatie-rookmelders begint met americiumdioxide. De AmO2 wordt grondig gemengd met goud, gevormd in een briket, en gesmolten door druk en hitte bij meer dan 1,470 °F (800 °C). Op de briket worden een rug van zilver en een frontbedekking van goud (of een legering van goud of palladium) aangebracht en door heet smeden verzegeld. De briket wordt vervolgens verwerkt door middel van verschillende fasen van koudwalsen om de gewenste dikte en niveaus van stralingsemissie te bereiken. De uiteindelijke dikte is ongeveer 0,008 inch (0,20 mm), met de gouden deksel vertegenwoordigt ongeveer een procent van de dikte. De resulterende foliestrook, die ongeveer 0,8 inch (20 mm) breed is, wordt gesneden in secties 39 inch (1 m) lang. De bronnen worden uit de foliestrip gestanst. Elke schijf, ongeveer 0,2 inch (5.1 mm) in diameter, wordt gemonteerd in een metalen houder, meestal gemaakt van aluminium. De houder is de behuizing, dat is de meerderheid van wat wordt gezien op de knop. De dunne rand op de houder wordt omgerold om de snijrand rondom de schijf volledig af te dichten.
RTG power generationEdit
aangezien 241Am een ongeveer vergelijkbare halfwaardetijd heeft als 238Pu (432,2 jaar vs.87 jaar), is het voorgesteld als een actieve isotoop van thermo-elektrische generatoren voor radio-isotopen, voor gebruik in ruimtevaartuigen. Hoewel americium-241 minder warmte en elektriciteit produceert dan plutonium-238 (het vermogen is 114.7 mW / g voor 241Am Versus 390 mW / g voor 238Pu) en de straling vormt een grotere bedreiging voor de mens als gevolg van gamma-en neutronenemissie, heeft het voordelen voor lange duur missies met zijn aanzienlijk langere halfwaardetijd. Het Europees Ruimteagentschap werkt aan RTG ‘ s op basis van americium-241 voor zijn ruimtesondes als gevolg van het wereldwijde tekort aan plutonium-238 en gemakkelijke toegang tot americium-241 in Europa door opwerking van kernafval.
De afschermingsvereisten in een RTG zijn de op een na laagste van alle mogelijke isotopen: slechts 238Pu vereist minder. Een voordeel ten opzichte van 238Pu is dat het wordt geproduceerd als kernafval en bijna isotopisch zuiver is. Prototype ontwerpen van 241Am RTGs verwachten 2-2, 2 we / kg voor 5-50 we RTGs ontwerp, waardoor 241Am RTGs op pariteit met 238Pu RTGs binnen dat vermogensbereik.
Neutronenbrondedit
oxiden van 241Am geperst met beryllium kunnen zeer efficiënte neutronenbronnen zijn, omdat ze alfa-deeltjes uitstoten tijdens radioactief verval:
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}Am\ {\overset {432.2Y}{\longrightarrow }}\ _{\ 93}^{237}Np\ +\ _{2}^{4}\alpha ^{2+}+\ \ gamma ~ 59.5 ~ keV}}
hier fungeert americium als de alfabron en beryllium produceert neutronen dankzij zijn grote doorsnede voor de (α, n) kernreactie.:
4 9 B e + 2 4 α 2 + ⟶ 6 12 C + 0 1 n + γ {\textstyle \mathrm {^{9}_{4}Worden\ +\ _{2}^{4}\alpha ^{2+}\longrightarrow \ _{\ 6}^{12}C\ +\ _{0}^{1}n\ +\ \gamma } }
De meest wijdverbreide gebruik van 241AmBe neutronenbronnen is een neutron sonde – een apparaat dat wordt gebruikt voor het meten van de hoeveelheid water aanwezig in de bodem, evenals de vocht/dichtheid voor kwaliteitscontrole in de aanleg van snelwegen. 241Am neutronenbronnen worden ook gebruikt in goed logging toepassingen, evenals in neutronenradiografie, tomografie en andere radiochemische onderzoeken.
productie van andere elementen edit
Americium-241 wordt soms gebruikt als uitgangsmateriaal voor de productie van andere transuranische elementen en transactiniden – bijvoorbeeld, neutronenbombardement van 241Am levert 242Am:
95 241 A m → ( n , γ ) 95 242 A m {\displaystyle \mathrm {^{241}_{\ 95}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Am} }
Van daar, netto-afname met 82,7% van 242Am vervalt 242Cm en 17,3% naar 242Pu:
netto-afname met 82,7% → 95 241 A m → ( n , γ ) 95 242 A 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} }
17.3%→ 95 241 A m → ( n , γ ) 95 242 A 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 -} }
In de nucleaire reactor, 242Am is ook omhoog-omgezet door het invangen van neutronen te 243Am en 244Am, die transformeert door β-verval te 244Cm:
95 242 A m → ( n , γ ) 95 243 A m → ( n , γ ) 95 244 A m → 10.1 h β − 96 244 C m {\displaystyle \mathrm {^{242}_{\ 95}Ben{\xrightarrow {(n,\gamma )}}~_{\ 95}^{243}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{244}Am\ {\xrightarrow{\beta ^{-}}}\ _{\ 96}^{244}Cm} }
Bestraling van 241Am door 12C of 22Ne ionen levert de isotopen 253Es (einsteinium) of 263Db (dubnium), respectievelijk. Verder werd het element berkelium (243Bk isotoop) voor het eerst opzettelijk geproduceerd en geïdentificeerd door 241Am te bombarderen met alfadeeltjes, in 1949, door dezelfde Berkeley groep, met behulp van dezelfde 60-inch cyclotron die voor vele eerdere experimenten was gebruikt. Op dezelfde manier werd nobelium in 1965 geproduceerd aan het Joint Institute for Nuclear Research in Dubna, Rusland, in verschillende reacties, waaronder bestraling van 243Am met 15N-ionen. Bovendien, een van de synthesereacties voor lawrencium, ontdekt door wetenschappers in Berkeley en Dubna, omvatte bombardement van 243Am met 18O.
SpectrometerEdit
Americium-241 is gebruikt als een draagbare bron van zowel gammastralen als alfadeeltjes voor een aantal medische en industriële toepassingen. De 59.5409 keV gammastraling emissies van 241Am in dergelijke bronnen kunnen worden gebruikt voor indirecte analyse van materialen in radiografie en X-ray fluorescentie spectroscopie, evenals voor kwaliteitscontrole in vaste nucleaire dichtheidsmeters en nucleaire densometers. Deze isotoop is bijvoorbeeld gebruikt om de glasdikte te meten om vlakglas te helpen creëren. Americium-241 is ook geschikt voor kalibratie van gammastraling spectrometers in het lage-energetische gebied, aangezien het spectrum bestaat uit bijna een enkele piek en verwaarloosbaar Compton continuüm (ten minste drie ordes van grootte lagere intensiteit).
medicijnde
gammastralen van americium-241 zijn gebruikt om een passieve diagnose van de schildklierfunctie te stellen. Deze medische toepassing is nu verouderd. Americium-241 ’s gammastraling kan zorgen voor een redelijke kwaliteit röntgenfoto’ s, met een belichtingstijd van 10 minuten. 241am röntgenfoto ‘ s zijn alleen experimenteel genomen vanwege de lange Blootstellingstijd die de effectieve dosis naar levend weefsel verhoogt. Het verminderen van de blootstellingsduur vermindert de kans op ionisatiegebeurtenissen die schade aan cellen en DNA veroorzaken, en is een kritieke component in de “tijd, afstand, afscherming” maxim die in stralingsbescherming wordt gebruikt.