Americiu – 241

detectorul de fum de tip ionizare

americiu-241 este singurul izotop sintetic care și-a găsit drumul în gospodărie, unde cel mai comun tip de detector de fum (tipul de ionizare) folosește 241amo2 (dioxid de americiu-241) ca sursă de radiații ionizante. Acest izotop este preferat față de 226Ra, deoarece emite de 5 ori mai multe particule alfa și relativ puține radiații gamma dăunătoare. Cu timpul de înjumătățire de 432.2 ani, americiul într-un detector de fum scade și include aproximativ 3% neptuniu după 19 ani și aproximativ 5% după 32 de ani. Cantitatea de americiu dintr-un detector de fum tipic nou este de 0,29 micrograme (aproximativ o treime din greutatea unui bob de nisip) cu o activitate de 1 microcurie (37 kBq). Unele detectoare de fum industriale vechi (în special de la Pirotronics Corporation) pot conține până la 80 de centicci. Cantitatea de 241Am scade încet pe măsură ce se descompune în neptuniu-237, un element transuranic diferit, cu un timp de înjumătățire mult mai lung (aproximativ 2,14 milioane de ani). Particulele alfa radiate trec printr-o cameră de ionizare, un spațiu umplut cu aer între doi electrozi, care permite trecerea unui curent electric mic și constant între plăcile condensatorului datorită radiației care ionizează spațiul aerian dintre. Orice fum care intră în cameră blochează / absoarbe unele dintre particulele alfa de la trecerea liberă și reduce ionizarea și, prin urmare, provoacă o scădere a curentului. Circuitele alarmei detectează această scădere a curentului și, ca rezultat, declanșează soneria piezoelectrică să sune. În comparație cu detectorul de fum optic alternativ, detectorul de fum de ionizare este mai ieftin și poate detecta particule prea mici pentru a produce o împrăștiere semnificativă a luminii. Cu toate acestea, este mai predispus la alarme false.

procesul de Fabricațieedit

procesul de fabricare a americiului utilizat în butoanele detectoarelor de fum de tip ionizare începe cu dioxidul de americiu. AmO2 este bine amestecat cu aur, modelat într-o brichetă, și fuzionat prin presiune și căldură la peste 1.470 Ft F (800 CTF). Un suport de argint și o acoperire frontală de aur (sau un aliaj de aur sau paladiu) sunt aplicate pe brichetă și sigilate prin forjare la cald. Bricheta este apoi procesată prin mai multe etape de laminare la rece pentru a atinge grosimea dorită și nivelurile de emisie de radiații. Grosimea finală este de aproximativ 0,008 inci (0,20 mm), capacul auriu reprezentând aproximativ un procent din grosime. Banda de folie rezultată, care are o lățime de aproximativ 0,8 Inci (20 mm), este tăiată în secțiuni de 39 inci (1 m) lungime. Sursele sunt perforate din banda de folie. Fiecare disc, aproximativ 0,2 inci (5.1 mm) în diametru, este montat într-un suport metalic, de obicei din aluminiu. Suportul este carcasa, care este majoritatea a ceea ce se vede pe buton. Janta subțire de pe suport este rulată pentru a sigila complet marginea tăiată în jurul discului.

RTG power generationEdit

deoarece 241Am are un timp de înjumătățire aproximativ similar cu 238Pu (432,2 ani față de 87 ani), a fost propus ca izotop activ al generatoarelor termoelectrice radioizotopice, pentru utilizare în nave spațiale. Chiar dacă americium-241 produce mai puțină căldură și electricitate decât plutoniul-238 (randamentul de putere este 114.7 mW / g pentru 241Am vs. 390 mW/G pentru 238pu) și radiațiile sale reprezintă o amenințare mai mare pentru oameni din cauza emisiei de gamma și neutroni, are avantaje pentru misiunile de lungă durată, cu timpul de înjumătățire semnificativ mai lung. Agenția Spațială Europeană lucrează la RTG-uri bazate pe americium-241 pentru sondele sale spațiale, ca urmare a lipsei globale de plutoniu-238 și a accesului ușor la americium-241 în Europa din reprocesarea deșeurilor nucleare.

cerințele sale de ecranare într-un RTG sunt al doilea cel mai mic dintre toți izotopii posibili: doar 238pu necesită mai puțin. Un avantaj față de 238Pu este că este produs ca deșeuri nucleare și este aproape izotopic pur. Modele prototip de 241am RTGs se așteaptă 2-2. 2 We / kg pentru 5-50 we RTGs design, punând 241am RTGs la paritate cu 238pu RTGs în acest interval de putere.

sursă de Neutronied

oxizii de 241am presați cu beriliu pot fi surse de neutroni foarte eficiente, deoarece emit particule alfa în timpul dezintegrării radioactive:

95 241 a m, 432,2 Y 93 237 n p + 2 4, 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} }

aici americiul acționează ca sursă alfa, iar beriliul produce neutroni datorită secțiunii sale transversale mari pentru reacția nucleară:

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

cea mai răspândită utilizare a surselor de neutroni 241AmBe este o sondă de neutroni – un dispozitiv utilizat pentru a măsura cantitatea de apă prezentă în sol, precum și umiditatea/densitatea pentru controlul calității în construcția autostrăzilor. Sursele de neutroni 241Am sunt, de asemenea, utilizate în aplicații de înregistrare a puțurilor, precum și în radiografia neutronică, tomografia și alte investigații radiochimice.

producerea altor elementeedit

diagramă care prezintă actinidele și dezintegrările și transmutațiile acestora.

americiu-241 este uneori folosit ca materie primă pentru producerea altor elemente transuranice și transactinide – de exemplu, bombardarea cu neutroni a 241am produce 242am:

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

de acolo, 82,7% din 242Am se descompune la 242cm și 17,3% la 242pu:

82,7% 95 241 a m.02 h-96 242 C M {\displaystyle \ mathrm {^{241}_{\ 95}Am\ {\xrightarrow {(n, \ gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Am\ {\xrightarrow {\beta ^{-}}}\ _{\ 96}^{242}Cm} }

17,3% int.95 241 a m int. (n , int.) int. 95 242 a m int. 16.02 h β + 94 242 P u {\displaystyle \mathrm {^{241}_{\ 95}Sunt\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Sunt\ {\xrightarrow{\beta ^{+}}}\ _{\ 94}^{242}Pu} }

În reactor nuclear, 242Am este, de asemenea, convertite prin captură de neutroni de a 243Am și 244Am, care se transforma prin β-degradare a 244Cm:

95 242 m → ( n , γ ) 95 243 m → ( n , γ ) 95 244 m → 10.1 h-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} }

iradierea 241Am prin ioni 12C sau 22ne produce izotopii 253es (einsteinium) sau 263Db (dubnium), respectiv. Mai mult, elementul berkeliu (izotop 243bk) fusese produs și identificat pentru prima dată intenționat prin bombardarea 241Am cu particule alfa, în 1949, de același grup Berkeley, folosind același ciclotron de 60 de inci care fusese folosit pentru multe experimente anterioare. În mod similar, nobeliul a fost produs la Institutul comun de Cercetări Nucleare, Dubna, Rusia, în 1965 în mai multe reacții, dintre care una a inclus iradierea a 243am cu ioni de 15N. În plus, una dintre reacțiile de sinteză pentru lawrencium, descoperită de oamenii de știință de la Berkeley și Dubna, a inclus bombardarea 243Am cu 18O.

Spectrometru

Americium-241 a fost folosit ca sursă portabilă de raze gamma și particule alfa pentru o serie de utilizări medicale și industriale. Emisiile de raze gamma 59.5409 Kev de la 241Am în astfel de surse pot fi utilizate pentru analiza indirectă a materialelor în radiografie și spectroscopie de fluorescență cu raze X, precum și pentru controlul calității în indicatoare fixe de densitate nucleară și densometre nucleare. De exemplu, acest izotop a fost folosit pentru a măsura grosimea sticlei pentru a ajuta la crearea sticlei plate. Americium – 241 este, de asemenea, potrivit pentru calibrarea spectrometrelor de raze gamma în domeniul energiei reduse, deoarece spectrul său constă dintr-un singur vârf și un continuum Compton neglijabil (cel puțin trei ordine de mărime intensitate mai mică).

MedicineEdit

razele Gamma din americium-241 au fost utilizate pentru a oferi diagnosticul pasiv al funcției tiroidiene. Această aplicație medicală este acum depășită. Razele gamma ale Americium-241 pot oferi radiografii de calitate rezonabilă, cu un timp de expunere de 10 minute. Radiografiile 241Am au fost luate doar experimental datorită timpului lung de expunere care crește doza efectivă la țesutul viu. Reducerea duratei expunerii reduce șansa evenimentelor de ionizare care provoacă leziuni celulelor și ADN-ului și este o componentă critică în maximul „timp, distanță, ecranare” utilizat în protecția împotriva radiațiilor.