stringtranslate.com

Изотопы америция

Америций ( 95 Am) является искусственным элементом , поэтому стандартный атомный вес не может быть указан. Как и все искусственные элементы, он не имеет известных стабильных изотопов . Первым изотопом , который был синтезирован в 1944 году, был 241 Am. Искусственный элемент распадается с выбросом альфа-частиц . Америций имеет атомный номер 95 (число протонов в ядре атома америция). Несмотря на243
Я живу на порядок дольше, чем241
Am , первое получить труднее , чем второе , поскольку его больше в отработавшем ядерном топливе .

Охарактеризовано девятнадцать радиоизотопов америция — 223 Am, 229 Am, 230 Am и диапазон от 232 Am до 247 Am, из которых наиболее стабильными являются 243 Am с периодом полураспада 7370 лет и 241 Am с периодом полураспада 7370 лет. -жизнь 432,2 года. Период полураспада всех остальных радиоактивных изотопов составляет менее 51 часа, а период полураспада большинства из них составляет 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 ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не на основе чисто экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов поверхности массы (TMS).
  4. ^ Способы распада:
  5. ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
  6. ^ ab # - Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе тенденций соседних нуклидов (TNN).

Актиниды против продуктов деления

Известные изотопы

Америций-241

Америций-241 используется в ионизационных детекторах дыма .

Америций-241 является наиболее распространенным изотопом америция в ядерных отходах. [7] Этот изотоп используется в америциевом детекторе дыма на основе ионизационной камеры . Это потенциальное топливо для долговечных радиоизотопных термоэлектрических генераторов .

Возможные материнские нуклиды: бета от 241 Pu , захват электрона от 241 Cm, альфа от 245 Bk.

Америций-241 распадается путем альфа-излучения с побочным продуктом гамма-лучей . Его присутствие в плутонии определяется исходной концентрацией плутония-241 и возрастом образца. Из-за низкого проникновения альфа-излучения америций-241 представляет опасность для здоровья только при проглатывании или вдыхании. Старые образцы плутония, содержащие плутоний-241, содержат отложения 241 Am. Может потребоваться химическое удаление америция из переработанного плутония (например, при переработке плутониевых ям ).

Америций-242м

Поток трансмутации между 238 Pu и 244 Cm в LWR. [8]
Процент деления равен 100 минус указанные проценты.
Общая скорость трансмутации сильно варьируется в зависимости от нуклида.
245 Cm– 248 Cm долгоживущие 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 других, когда ядерный изомер с более высокой энергией более стабилен, чем основное состояние америций-242. . [10]

242m Am делится и имеет низкую критическую массу , сравнимую с критической массой 239 Pu . [11] Он имеет очень высокое сечение деления и быстро разрушается, если производится в ядерном реакторе. Была проведена работа по изучению возможности использования этого изотопа для нового типа ядерной ракеты . [12] [13]

Америций-243

Образец Ам-243

Америций-243 имеет массу 243,06138 г/моль и период полураспада 7370 лет, что является самым продолжительным из всех изотопов америция. Он образуется в ядерном топливном цикле путем захвата нейтронов плутонием -242 с последующим бета-распадом . [14] Производство увеличивается экспоненциально с увеличением выгорания , поскольку в общей сложности требуется 5 захватов нейтронов на 238 U. Если используется МОКС-топливо , особенно МОХ-топливо с высоким содержанием241
Пу и242
Pu , больше америция в целом и многое другое243
Am будет производиться.

Он распадается либо путем испускания альфа-частицы (с энергией распада 5,27 МэВ) [14] с образованием 239 Np, который затем быстро распадается до 239 Pu , либо, реже, путем спонтанного деления . [15]

Что касается других изотопов америция и в целом всех альфа-излучателей, 243 Am является канцерогенным в случае внутреннего загрязнения после вдыхания или проглатывания. 243 Am также представляет риск внешнего облучения, связанный с гамма-лучами, испускаемыми 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. [7]

Рекомендации

  1. ^ abcd Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ Плюс радий (элемент 88). Хотя на самом деле он является субактинидом, он непосредственно предшествует актинию (89) и следует за трехэлементным интервалом нестабильности после полония (84), где ни один нуклид не имеет период полураспада, по крайней мере, четыре года (самый долгоживущий нуклид в пробеле - радон-222 с периодом полураспада менее четырех суток ). Таким образом, самый долгоживущий изотоп радия, имеющий возраст 1600 лет, заслуживает включения этого элемента в этот список.
  3. ^ В частности, в результате деления урана-235 тепловыми нейтронами , например, в типичном ядерном реакторе .
  4. ^ Милстед, Дж.; Фридман, AM; Стивенс, CM (1965). «Альфа-период полураспада берклия-247; новый долгоживущий изомер берклия-248». Ядерная физика . 71 (2): 299. Бибкод : 1965NucPh..71..299M. дои : 10.1016/0029-5582(65)90719-4.
    «Изотопный анализ выявил вид с массой 248 в постоянном количестве в трех образцах, анализированных в течение периода около 10 месяцев. Это было приписано изомеру Bk 248 с периодом полураспада более 9 [лет]. Никакого роста Cf 248 , а нижний предел периода полураспада β- можно установить примерно на уровне 10 4 [лет]. Никакой альфа-активности, приписываемой новому изомеру, обнаружено не было; период полураспада альфа, вероятно, превышает 300 [лет] ]."
  5. ^ Это самый тяжелый нуклид с периодом полураспада не менее четырех лет до « моря нестабильности ».
  6. ^ За исключением « классически стабильных » нуклидов с периодом полураспада, значительно превышающим 232 Th; например, период полураспада 113m Cd составляет всего четырнадцать лет, а период полураспада 113 Cd составляет почти восемь квадриллионов лет.
  7. ^ ab "Americium". Архивировано 30 июля 2012 г. в Wayback Machine . Аргоннская национальная лаборатория, EVS. Проверено 25 декабря 2009 г.
  8. ^ Сасахара, Акихиро; Мацумура, Тецуо; Николау, Гиоргос; Папайоанну, Дмитрий (апрель 2004 г.). «Оценка источников нейтронов и гамма-излучения отработавшего UO2 и МОКС-топлива LWR с высоким выгоранием». Журнал ядерной науки и технологий . 41 (4): 448–456. дои : 10.3327/jnst.41.448 .
  9. ^ Дж. Т. Колдуэлл; СК Фульц; компакт-диск Боуман; Р. В. Хофф (март 1967 г.). «Период полураспада спонтанного деления Am 242 м ». Физический обзор . 155 (4): 1309–1313. Бибкод : 1967PhRv..155.1309C. doi : 10.1103/PhysRev.155.1309.(период полураспада (9,5±3,5)×10 ·11 лет)
  10. ^ 95-Am-242. Архивировано 19 июля 2011 г. в Wayback Machine.
  11. ^ «Расчеты критической массы для 241Am, 242mAm и 243Am» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 22 июля 2011 года . Проверено 3 февраля 2011 г.
  12. ^ «Чрезвычайно эффективное ядерное топливо может доставить человека на Марс всего за две недели» (пресс-релиз). Университет Бен-Гуриона в Негеве. 28 декабря 2000 г.
  13. ^ Ронен, Игаль; Швагераус, Э. (2000). «Сверхтонкие твэлы 241 мАм в ядерных реакторах». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях А . 455 (2): 442–451. Бибкод : 2000NIMPA.455..442R. дои : 10.1016/s0168-9002(00)00506-4.
  14. ^ ab «Америций-243». Архивировано 25 февраля 2011 г. в Wayback Machine . Окриджская национальная лаборатория. Проверено 25 декабря 2009 г.
  15. ^ «Изотопы элемента америция». Джефферсон Лаборатория научного образования. Проверено 25 декабря 2009 г.

Источники