stringtranslate.com

Изотопы америция

Америций ( 95 Am) — искусственный элемент , поэтому стандартный атомный вес не может быть дан. Как и все искусственные элементы, он не имеет известных стабильных изотопов . Первым синтезированным изотопом был 241 Am в 1944 году. Искусственный элемент распадается, испуская альфа-частицы . Америций имеет атомный номер 95 (число протонов в ядре атома америция). Несмотря на243
Я живу на порядок дольше, чем241
Ам , первый труднее получить, чем второй, поскольку его больше в отработанном ядерном топливе .

Были охарактеризованы восемнадцать радиоизотопов америция, от 229 Am до 247 Am, за исключением 231 Am; еще один изотоп, 223 Am, также был зарегистрирован, но не подтвержден. Наиболее стабильными изотопами являются 243 Am с периодом полураспада 7370 лет и 241 Am с периодом полураспада 432,2 года. Все остальные радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 51 часа, и большинство из них имеют период полураспада менее 100 минут. Этот элемент также имеет 8 метасостояний , наиболее стабильным из которых является 242m1 Am (t 1/2 = 141 год). Этот изомер необычен тем, что его период полураспада намного больше, чем у основного состояния того же изотопа.

Список изотопов


  1. ^ m Am – Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) приводится в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # – Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций от поверхности массы (TMS).
  4. ^ Способы распада:
  5. ^ ( ) значение спина – указывает спин со слабыми аргументами присваивания.
  6. ^ ab # – Значения, отмеченные #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из тенденций соседних нуклидов (TNN).
  7. ^ Открытие этого изотопа неопределенно из-за разногласий между теоретическими предсказаниями и полученными экспериментальными данными. [2]

Актиниды против продуктов деления

Известные изотопы

Америций-241

Америций-241 используется в ионизационных дымовых извещателях .

Америций-241 — наиболее распространённый изотоп америция в ядерных отходах. [8] Это изотоп, используемый в америциевом дымовом извещателе на основе ионизационной камеры . Это потенциальное топливо для долгосрочных радиоизотопных термоэлектрических генераторов .

Возможные родительские нуклиды: бета из 241 Pu , электронный захват из 241 Cm, альфа из 245 Bk.

241 Am распадается альфа-частицами , образуя побочный продукт гамма-лучи . Его присутствие в плутонии определяется исходной концентрацией 241 Pu и возрастом образца. Из-за низкой проникающей способности альфа-излучения 241 Am представляет опасность для здоровья только при попадании внутрь или вдыхании. Более старые образцы плутония, содержащие плутоний-241, содержат накопление 241 Am. Может потребоваться химическое удаление америция из переработанного плутония (например, во время переработки плутониевых ям ).

Америций-242m

Поток трансмутации между 238 Pu и 244 Cm в LWR. [9]
Процент деления равен 100 минус указанные проценты.
Общая скорость трансмутации сильно варьируется в зависимости от нуклида.
245 Cm– 248 Cm являются долгоживущими с незначительным распадом.

Америций-242m имеет массу 242,0595492 г/моль. Это один из редких случаев, как 108m Ag , 166m Ho , 180m Ta , 186m Re , 192m Ir , 210m Bi , 212m Po и другие, где ядерный изомер с более высокой энергией более стабилен, чем основное состояние, америций-242 . [11]

242m Am является делящимся с низкой критической массой , сравнимой с критической массой 239 Pu . [12] Он имеет очень высокое сечение деления и быстро разрушается, если производится в ядерном реакторе. Было исследовано, может ли этот изотоп быть использован для нового типа ядерной ракеты . [13] [14]

Америций-243

Образец Am-243

Америций-243 имеет массу 243,06138 г/моль и период полураспада 7370 лет, самый продолжительный из всех изотопов америция. Он образуется в ядерном топливном цикле путем захвата нейтронов на плутонии-242 с последующим бета-распадом . [15] Производство увеличивается экспоненциально с увеличением выгорания , поскольку требуется в общей сложности 5 захватов нейтронов на 238 U. Если используется MOX-топливо , особенно MOX-топливо с высоким содержанием241
Пу и242
Pu , больше америция в целом и больше243
Будут произведены.

Он распадается либо испуская альфа-частицу (с энергией распада 5,27 МэВ) [15] , превращаясь в 239 Np, который затем быстро распадается на 239 Pu , либо, реже, путем спонтанного деления . [16]

Что касается других изотопов америция, и в целом для всех альфа-излучателей, 243 Am является канцерогенным в случае внутреннего загрязнения после вдыхания или приема внутрь. 243 Am также представляет риск внешнего облучения, связанный с гамма-излучением, испускаемым его короткоживущим продуктом распада 239 Np . Риск внешнего облучения для двух других изотопов америция ( 241 Am и 242m Am) составляет менее 10% от риска для америция-243. [8]

Ссылки

  1. ^ abcd Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "Оценка ядерных свойств NUBASE2020" (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ Сан, MD; и др. (2017). «Новый короткоживущий изотоп 223Np и отсутствие замыкания подоболочки Z = 92 вблизи N = 126». Physics Letters B. 771 : 303–308. Bibcode : 2017PhLB..771..303S. doi : 10.1016/j.physletb.2017.03.074 .
  3. ^ Плюс радий (элемент 88). Хотя на самом деле он является субактинидом, он непосредственно предшествует актинию (89) и следует за трехэлементным промежутком нестабильности после полония (84), где ни один нуклид не имеет периода полураспада не менее четырех лет (самый долгоживущий нуклид в промежутке — радон-222 с периодом полураспада менее четырех дней ). Самый долгоживущий изотоп радия, с периодом полураспада 1600 лет, таким образом, заслуживает включения элемента сюда.
  4. ^ В частности, из деления урана-235 тепловыми нейтронами , например, в типичном ядерном реакторе .
  5. ^ Milsted, J.; Friedman, AM; Stevens, CM (1965). "Период альфа-полураспада берклия-247; новый долгоживущий изомер берклия-248". Nuclear Physics . 71 (2): 299. Bibcode : 1965NucPh..71..299M. doi : 10.1016/0029-5582(65)90719-4.
    «Изотопный анализ выявил вид с массой 248 в постоянном количестве в трех образцах, проанализированных в течение периода около 10 месяцев. Это было приписано изомеру Bk 248 с периодом полураспада более 9 [лет]. Роста Cf 248 обнаружено не было, а нижний предел для периода полураспада β − можно установить на уровне около 10 4 [лет]. Альфа-активности, приписываемой новому изомеру, не обнаружено; период полураспада альфа, вероятно, превышает 300 [лет]».
  6. ^ Это самый тяжелый нуклид с периодом полураспада не менее четырех лет до « моря нестабильности ».
  7. ^ Исключая « классически стабильные » нуклиды с периодами полураспада, значительно превышающими период полураспада 232Th ; например, в то время как период полураспада 113mCd составляет всего четырнадцать лет, период полураспада 113Cd составляет восемь квадриллионов лет.
  8. ^ ab "Америций" Архивировано 30 июля 2012 г. на Wayback Machine . Аргоннская национальная лаборатория, EVS. Получено 25 декабря 2009 г.
  9. ^ Сасахара, Акихиро; Мацумура, Тецуо; Николау, Гиоргос; Папаиоанну, Димитрий (апрель 2004 г.). «Оценка источника нейтронов и гамма-излучения для отработанного топлива LWR с высоким выгоранием UO2 и MOX». Журнал ядерной науки и технологий . 41 (4): 448–456. doi : 10.3327/jnst.41.448 .
  10. ^ JT Caldwell; SC Fultz; CD Bowman; RW Hoff (март 1967). "Период полураспада спонтанного деления Am 242 m ". Physical Review . 155 (4): 1309–1313. Bibcode : 1967PhRv..155.1309C. doi : 10.1103/PhysRev.155.1309.(период полураспада (9,5±3,5)×10 11 лет)
  11. ^ 95-Am-242 Архивировано 19 июля 2011 г. на Wayback Machine
  12. ^ "Расчеты критической массы для 241Am, 242mAm и 243Am" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 22 июля 2011 г. Получено 3 февраля 2011 г.
  13. ^ «Чрезвычайно эффективное ядерное топливо может доставить человека на Марс всего за две недели» (пресс-релиз). Университет Бен-Гуриона в Негеве. 28 декабря 2000 г.
  14. ^ Ронен, Игал; Швагераус, Э. (2000). «Сверхтонкие топливные элементы 241mAm в ядерных реакторах». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях A. 455 ( 2): 442–451. Bibcode : 2000NIMPA.455..442R. doi : 10.1016/s0168-9002(00)00506-4.
  15. ^ ab "Америций-243" Архивировано 25.02.2011 в Wayback Machine . Национальная лаборатория Оук-Ридж. Получено 25 декабря 2009 г.
  16. ^ "Изотопы элемента америций". Jefferson Lab Science Education. Получено 25 декабря 2009 г.

Источники