Americium-241

Główny artykuł: wykrywacz dymu Americium-241 jest jedynym syntetycznym izotopem, który znalazł się w gospodarstwie domowym, gdzie najczęstszy typ wykrywacza dymu (typu jonizacyjnego) wykorzystuje 241amo2 (dwutlenek americium-241) jako źródło promieniowania jonizującego. Ten izotop jest korzystny dla 226Ra, ponieważ emituje 5 razy więcej cząstek alfa i stosunkowo mało szkodliwego promieniowania gamma. Z okresem półtrwania 432.2 lata, Ameryka w detektorze dymu zmniejsza się i obejmuje około 3% neptunu po 19 latach, a około 5% Po 32 latach. Ilość americium w typowym nowym detektorze dymu wynosi 0,29 mikrograma (około jednej trzeciej masy ziarnka piasku) o aktywności 1 mikrokurie (37 kBq). Niektóre stare przemysłowe detektory dymu (zwłaszcza firmy Pyrotronics Corporation)mogą zawierać do 80 µCi. Ilość 241Am zmniejsza się powoli, gdy rozpada się na Neptun-237, inny pierwiastek transuranowy o znacznie dłuższym okresie półtrwania (około 2,14 miliona lat). Wypromieniowane cząstki alfa przechodzą przez komorę jonizacyjną, wypełnioną powietrzem przestrzeń między dwiema elektrodami, która umożliwia przepływ małego, stałego prądu elektrycznego między płytkami kondensatora z powodu promieniowania jonizującego przestrzeń powietrzną między nimi. Każdy dym, który wchodzi do komory blokuje / pochłania część cząstek alfa z swobodnego przechodzenia przez i zmniejsza jonizację, a tym samym powoduje spadek prądu. Obwód alarmu wykrywa ten spadek prądu i w rezultacie uruchamia piezoelektryczny brzęczyk do dźwięku. W porównaniu do alternatywnego optycznego detektora dymu, detektor dymu jonizacyjnego jest tańszy i może wykrywać cząstki, które są zbyt małe, aby wytworzyć znaczące rozpraszanie światła. Jest jednak bardziej podatny na fałszywe alarmy.

proces Produkcyjnyedytuj

proces wytwarzania amerykanu wykorzystywanego w przyciskach czujników dymu typu jonizacyjnego rozpoczyna się od dwutlenku amerykanu. AmO2 jest dokładnie miesza się ze złotem, w kształcie Brykietu, i topi się pod ciśnieniem i ciepła w ponad 1470 ° F (800 °C). Podłoże ze srebra i przednia powłoka ze złota (lub stopu złota lub palladu) są nakładane na brykiet i uszczelniane przez kucie na gorąco. Brykiet jest następnie przetwarzany przez kilka etapów walcowania na zimno, aby uzyskać pożądaną grubość i poziom emisji promieniowania. Ostateczna grubość wynosi około 0,008 cala (0,20 mm), a złota pokrywa stanowi około jednego procenta grubości. Otrzymany pasek folii, który ma około 0,8 cala (20 mm) szerokości, jest cięty na odcinki o długości 39 cali (1 m). Źródła są wykrawane z taśmy foliowej. Każdy dysk, około 0,2 cala (5.1 mm) średnicy, jest zamontowany w metalowym uchwycie, Zwykle wykonanym z aluminium. Uchwyt to obudowa, która stanowi większość tego, co widać na przycisku. Cienka obręcz uchwytu jest przewracana w celu całkowitego uszczelnienia ciętej krawędzi wokół tarczy.

generacja mocy RTGEDIT

ponieważ 241Am ma mniej więcej podobny okres półtrwania do 238pu (432,2 lat wobec 87 lat), został zaproponowany jako aktywny izotop radioizotopowych generatorów termoelektrycznych, do użytku w statkach kosmicznych. Mimo że americium-241 produkuje mniej ciepła i energii elektrycznej niż Pluton-238 (wydajność energetyczna wynosi 114.7 mW/g dla 241Am vs.390 mW/g dla 238pu) i jego promieniowanie stanowi większe zagrożenie dla ludzi ze względu na emisję gamma i neutronów, ma zalety dla misji długotrwałych ze znacznie dłuższym okresem półtrwania. Europejska Agencja Kosmiczna pracuje nad RTGs opartym na americium – 241 dla swoich sond kosmicznych w wyniku globalnego niedoboru plutonu-238 i łatwego dostępu do americium-241 w Europie z ponownego przetwarzania odpadów jądrowych.

jego wymagania ekranowania w RTG są drugim NAJNIŻSZYM ze wszystkich możliwych izotopów: tylko 238pu wymaga mniej. Zaletą w stosunku do 238Pu jest to, że jest produkowany jako odpady jądrowe i jest prawie czysty izotopowo. Prototypowe projekty RTGs 241am oczekują 2-2. 2 We / kg dla projektu RTGs 5-50, stawiając RTGs 241am na równi z RTGs 238pu w tym zakresie mocy.

źródło Neutronówedit

tlenki 241am sprasowane berylem mogą być bardzo wydajnymi źródłami neutronów, ponieważ emitują cząstki alfa podczas rozpadu radioaktywnego:

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.{\Longrightarrow }}\ _{\ 93}^{237}Np\ +\ _{2}^{4}\alpha ^{2+} + \ \ gamma ~59.5 ~ keV} }

tutaj Ameryka działa jako źródło alfa, a Beryl wytwarza neutrony dzięki dużemu przekrojowi dla reakcji jądrowej (α, n):

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 }}

najbardziej rozpowszechnionym zastosowaniem źródeł neutronów 241AmBe jest sonda neutronowa-urządzenie służące do pomiaru ilości wody obecnej w glebie, a także wilgotności / gęstości do kontroli jakości w budownictwie drogowym. Źródła neutronów 241am są również wykorzystywane w aplikacjach rejestrowania studni, a także w radiografii neutronowej, tomografii i innych badaniach radiochemicznych.

produkcja innych pierwiastków

Americium-241 jest czasami używany jako materiał wyjściowy do produkcji innych pierwiastków transuranowych i transaktynidów-na przykład bombardowanie neutronami 241am daje 242am:

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

stamtąd 82,7% 242am rozpada się na 242cm i 17,3% na 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}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} }

w reaktorze jądrowym, 242Am jest również przekształcany przez wychwytywanie neutronów do 243am i 244am, które przekształcają się przez rozpad β do 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}Am{\xrightarrow {(n, \ gamma )}}~_{\ 95}^{243}Am\ {\xrightarrow {(n, \ gamma )}}\ _{\ 95}^{244}Am\ {\xrightarrow {\beta ^{-}}}\ _{\ 96}^{244}Cm}}

napromieniowanie 241Am jonami 12C lub 22ne daje izotopy odpowiednio 253es (einsteinum) lub 263db (dubnum). Co więcej, pierwiastek berkelium (izotop 243bk) został po raz pierwszy celowo wyprodukowany i zidentyfikowany przez bombardowanie 241am cząstkami alfa w 1949 roku przez tę samą grupę Berkeley, przy użyciu tego samego 60-calowego cyklotronu, który był używany w wielu poprzednich eksperymentach. Podobnie nobelium zostało wytworzone we wspólnym Instytucie Badań Jądrowych w Dubnie w Rosji w 1965 r.w kilku reakcjach, z których jedna obejmowała napromieniowanie 243am jonami 15N. Poza tym jedną z reakcji syntezy lawrencium, odkrytą przez naukowców z Berkeley i Dubna, było bombardowanie 243Am z 18O.

spektrometr

Americium-241 został użyty jako przenośne źródło zarówno promieniowania gamma, jak i cząstek alfa do wielu zastosowań medycznych i przemysłowych. Emisja 59.5409 keV promieniowania gamma z 241Am w takich źródłach może być wykorzystana do pośredniej analizy materiałów w radiografii i spektroskopii fluorescencji rentgenowskiej, a także do kontroli jakości w stałych miernikach gęstości jądrowej i densometrach jądrowych. Na przykład ten izotop został użyty do pomiaru grubości szkła, aby pomóc w tworzeniu szkła płaskiego. Americium-241 nadaje się również do kalibracji spektrometrów promieniowania gamma w zakresie niskoenergetycznym, ponieważ jego widmo składa się z prawie pojedynczego piku i znikomego kontinuum Comptona (co najmniej trzy rzędy wielkości mniejszej intensywności).

Lekaedytuj

promienie Gamma z americium-241 zostały wykorzystane do biernej diagnostyki czynności tarczycy. Ta aplikacja medyczna jest już przestarzała. Promienie gamma Americium-241 mogą zapewnić rozsądną jakość zdjęć radiologicznych, z 10-minutowym czasem ekspozycji. Ze względu na długi czas ekspozycji, który zwiększa skuteczną dawkę do żywej tkanki, wykonano jedynie zdjęcia rentgenowskie 241Am. Skrócenie czasu ekspozycji zmniejsza ryzyko zdarzeń jonizacji powodujących uszkodzenie komórek i DNA i jest kluczowym elementem maksymy „czas, odległość, ekranowanie” stosowanej w ochronie przed promieniowaniem.