Америций ( 95 Am) - искусственный элемент , поэтому невозможно дать стандартный атомный вес . Как и все искусственные элементы, в нем нет известных стабильных изотопов . Первым синтезированным изотопом был 241 Am в 1944 году. Искусственный элемент распадается, выбрасывая альфа-частицы . Америций имеет атомный номер 95 (количество протонов в ядре атома америция).
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Были охарактеризованы девятнадцать радиоизотопов америция - 223 Am, 229 Am, 230 Am и диапазон от 232 Am до 247 Am, причем наиболее стабильным из них является 243 Am с периодом полураспада 7370 лет и 241 Am с половиной. -жизнь 432,2 года. Все оставшиеся радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 51 часа, а у большинства из них период полураспада менее 100 минут. Этот элемент также имеет 8 метасостояний , наиболее стабильным из которых является 242m Am (t 1/2 = 141 год).
Список изотопов
Нуклид [n 1] | Z | N | Изотопная масса( Да ) [n 2] [n 3] | Период полураспада | Режим распада [n 4] | Дочерний изотоп | Спин и паритет [n 5] [n 6] |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Энергия возбуждения [n 6] | |||||||
223 Am [1] | 95 | 128 | 5,2 (+ 12,0-4,4) мс | α | 219 нп | ||
229 утра [1] | 95 | 134 | 229.04525 (9) | 1,8 (1,5) с | α | 225 нп | |
230 утра [2] | 95 | 135 | 230.04609 (14) # | 32 (+ 22-9) с | β + (64,7%) | 230 Pu | |
β + , SF (35,3%) | (разные) | ||||||
232 утра | 95 | 137 | 232.04659 (32) # | 79 (2) с | β + (98%) | 232 Pu | |
α (2%) | 228 нп | ||||||
β + , SF (0,069%) | (разные) | ||||||
233 утра | 95 | 138 | 233.04635 (11) # | 3,2 (8) мин | β + | 233 Pu | |
α | 229 нп | ||||||
234 утра | 95 | 139 | 234.04781 (22) # | 2.32 (8) мин | β + (99,95%) | 234 Pu | |
α (0,04%) | 230 Нп | ||||||
β + , SF (0,0066%) | (разные) | ||||||
235 утра | 95 | 140 | 235.04795 (13) # | 9,9 (5) мин | β + | 235 Pu | 5 / 2- # |
α (редко) | 231 нп | ||||||
236 утра | 95 | 141 | 236.04958 (11) # | 3,6 (1) мин | β + | 236 Pu | |
α | 232 нп | ||||||
237 утра | 95 | 142 | 237.05000 (6) # | 73,0 (10) мин | β + (99,97%) | 237 Pu | 5/2 (-) |
α (0,025%) | 233 нп | ||||||
238 утра | 95 | 143 | 238.05198 (5) | 98 (2) мин | β + | 238 Pu | 1+ |
α ( 10-4 %) | 234 нп | ||||||
238m Am | 2500 (200) # кэВ | 35 (10) мкс | |||||
239 утра | 95 | 144 | 239.0530245 (26) | 11.9 (1) ч | ЭК (99,99%) | 239 Pu | (5/2) - |
α (0,01%) | 235 нп | ||||||
239 млн Am | 2500 (200) кэВ | 163 (12) нс | (7/2 +) | ||||
240 утра | 95 | 145 | 240.055300 (15) | 50,8 (3) ч | β + | 240 Pu | (3-) |
α (1,9 × 10 −4 %) | 236 нп | ||||||
241 Am [n 7] | 95 | 146 | 241.0568291 (20) | 432.2 (7) года | α | 237 нп | 5 / 2- |
КД (7,4 × 10 -10 %) | 207 Tl, 34 Si | ||||||
SF (4,3 × 10 -10 %) | (разные) | ||||||
241m Am | 2200 (100) кэВ | 1,2 (3) мкс | SF | ||||
242 утра | 95 | 147 | 242.0595492 (20) | 16.02 (2) ч | β - (82,7%) | 242 см | 1− |
ЭК (17,3%) | 242 Pu | ||||||
242м1 Ам | 48,60 (5) кэВ | 141 (2) года | IT (99,54%) | 242 утра | 5− | ||
α (0,46%) | 238 нп | ||||||
SF (1,5 × 10 -8 %) | (разные) | ||||||
242м2 Ам | 2200 (80) кэВ | 14.0 (10) мс | (2+, 3-) | ||||
243 Am [n 7] | 95 | 148 | 243.0613811 (25) | 7 370 (40) лет | α | 239 нп | 5 / 2- |
SF (3,7 × 10 -9 %) | (разные) | ||||||
244 утра | 95 | 149 | 244.0642848 (22) | 10,1 (1) ч | β - | 244 см | (6 -) # |
244m Am | 86,1 (10) кэВ | 26 (1) мин | β - (99,96%) | 244 см | 1+ | ||
ЭК (0,0361%) | 244 Pu | ||||||
245 утра | 95 | 150 | 245.066452 (4) | 2,05 (1) ч | β - | 245 см | (5/2) + |
246 утра | 95 | 151 | 246.069775 (20) | 39 (3) мин | β - | 246 см | (7-) |
246m1 Am | 30 (10) кэВ | 25,0 (2) мин | β - (99,99%) | 246 см | 2 (-) | ||
ИТ (0,01%) | 246 утра | ||||||
246м2 Ам | ~ 2000 кэВ | 73 (10) мкс | |||||
247 утра | 95 | 152 | 247.07209 (11) # | 23,0 (13) мин | β - | 247 см | (5/2) # |
- ^ m Am - Возбужденный ядерный изомер .
- ^ () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
- ^ # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов по массовой поверхности (TMS).
- ^ Режимы распада:
CD: Распад кластера EC: Электронный захват ЭТО: Изомерный переход SF: Самопроизвольное деление - ^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ a b # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
- ^ a b Наиболее распространенные изотопы
Актиниды против продуктов деления
Актиниды и продукты деления по периоду полураспада | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Актиниды [3] по цепочке распада | Период полураспада ( а ) | Продукты деления из 235 U по доходности [4] | ||||||
4 п | 4 п +1 | 4 п +2 | 4 п +3 | |||||
4,5–7% | 0,04–1,25% | <0,001% | ||||||
228 Ра№ | 4–6 а | † | 155 Euþ | |||||
244 смƒ | 241 Puƒ | 250 кф | 227 Ас№ | 10–29 а | 90 Sr | 85 кр | 113м кдþ | |
232 Uƒ | 238 Puƒ | 243 смƒ | 29–97 а | 137 Cs | 151 смþ | 121 м Sn | ||
248 кн [5] | 249 Cfƒ | 242m Amƒ | 141–351 а | Никакие продукты деления не | ||||
241 Amƒ | 251 Cfƒ [6] | 430–900 а | ||||||
226 Ra№ | 247 Bk | 1,3–1,6 тыс. Лет назад | ||||||
240 Pu | 229 Чт | 246 смƒ | 243 Amƒ | 4,7–7,4 тыс. Лет | ||||
245 смƒ | 250 см | 8,3–8,5 тыс. Лет | ||||||
239 Puƒ | 24,1 тыс. Лет назад | |||||||
230 Чт№ | 231 Па№ | 32–76 тыс. Лет назад | ||||||
236 Npƒ | 233 Uƒ | 234 У№ | 150–250 тыс. Лет назад | ‡ | 99 Tc₡ | 126 Sn | ||
248 см | 242 Pu | 327–375 тыс. Лет назад | 79 Se₡ | |||||
1,53 млн лет | 93 Zr | |||||||
237 Npƒ | 2,1–6,5 млн лет | 135 Cs₡ | 107 Pd | |||||
236 U | 247 смƒ | 15–24 млн лет | 129 I₡ | |||||
244 Pu | 80 млн лет | ... не более 15,7 млн лет [7] | ||||||
232 Чт№ | 238 У№ | 235 Uƒ№ | 0,7–14,1 млрд лет | |||||
Легенда для верхнего индекса символов |
Известные изотопы
Америций-241
Америций-241 - наиболее распространенный изотоп америция в ядерных отходах. [8] Это изотоп, используемый в детекторе дыма америция, основанном на ионизационной камере . Это потенциальное топливо для радиоизотопных термоэлектрических генераторов с длительным сроком службы .
Параметр | Значение |
---|---|
Атомная масса | 241.056829 u |
Избыток массы | 52930 кэВ |
Энергия бета-распада | -767 кэВ |
Вращение | 5 / 2- |
Период полураспада | 432,6 года |
Самопроизвольные деления | 1200 за кг с |
Спад тепла | 114 Вт / кг |
Возможные родительские нуклиды: бета от 241 Pu , захват электронов от 241 Cm, альфа от 245 Bk.
Америций-241 распадается в результате альфа-излучения с побочным продуктом гамма-излучения . 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. Более старые образцы плутония, содержащие плутоний-241, содержат накопление 241 Am. Может потребоваться химическое удаление америция из переработанного плутония (например, при переработке плутониевых карьеров ).
Америций-242m
Вероятность | Режим распада | Энергия распада | Продукт распада |
---|---|---|---|
99,54% | изомерный переход | 0,05 МэВ | 242 утра |
0,46% | альфа-распад | 5,64 МэВ | 238 нп |
(1,5 ± 0,6) × 10 −10 [10] | спонтанное деление | ~ 200 МэВ | продукты деления |
Америций-242m имеет массу 242,0595492 г / моль. Это один из редких случаев, как 180m Ta , 210m Bi и множественные изомеры гольмия , когда ядерный изомер с более высокой энергией более стабилен, чем изомер с более низкой энергией, америций-242 . [11]
242m Am является делящимся (потому что у него нечетное количество нейтронов ) и имеет низкую критическую массу , сравнимую с массой 239 Pu . [12] Он имеет очень высокое поперечное сечение деления, и если в ядерном реакторе разрушается относительно быстро. Была проведена работа по исследованию того, можно ли использовать этот изотоп для нового типа ядерной ракеты . [13] [14]
Вероятность | Режим распада | Энергия распада | Продукт распада |
---|---|---|---|
82,70% | бета-распад | 0,665 МэВ | 242 см |
17,30% | захват электронов | 0,751 МэВ | 242 Pu |
Америций-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 с помощью захвата нейтронов на плутоний-242 с последующим бета - распада . [15] Производство экспоненциально растет с увеличением выгорания в общей сложности 5 захватов нейтронов на 238 U требуются.
Он распадается либо путем испускания альфа-частицы (с энергией распада 5,27 МэВ) [15] до 239 Np, который затем быстро распадается до 239 Pu , либо, нечасто, 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 проглатывания. 243 Am также представляет опасность внешнего облучения, связанного 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 такового для америция-243. [8]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ a b «Обнаружение новых нейтронодефицитных изотопов с Z ≥ 92 в реакциях многонуклонного переноса» http://inspirehep.net/record/1383747/files/scoap3-fulltext.pdf
- ^ Кадзи, Д .; Моримото, К .; Haba, H .; Ideguchi, E .; Koura, H .; Морита, К. (2016). «Свойства распада новых изотопов 234 Bk и 230 Am, а также четно-четных нуклидов 234 Cm и 230 Pu» (PDF) . Журнал Физического общества Японии . 84 (15002): 015002. DOI : 10,7566 / JPSJ.85.015002 .
- ^ 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 нет нуклидов с периодом полураспада не менее четырех лет (самый долгоживущий нуклид в промежутке - радон-222 с периодом полураспада менее четырех суток ). Самый долгоживущий изотоп радия, 1600 лет, поэтому заслуживает включения этого элемента в этот список.
- ^ В частности, отделения U-235 тепловыми нейтронами , например, в типичном ядерном реакторе .
- ^ Milsted, J .; Фридман, AM; Стивенс, CM (1965). «Альфа-период полураспада берклия-247; новый долгоживущий изомер берклия-248». Ядерная физика . 71 (2): 299. Bibcode : 1965NucPh..71..299M . DOI : 10.1016 / 0029-5582 (65) 90719-4 .
«Изотопные анализы выявили вид с массой 248 в постоянной численности в трех образцах, проанализированных в течение примерно 10 месяцев. Это было приписано изомеру Bk 248 с периодом полураспада более 9 [лет]. Рост Cf не наблюдался. 248 , и нижний предел для β - периода полураспада может быть установлен на уровне примерно 10 4 [лет]. Альфа-активность, связанная с новым изомером, не обнаружена; период полураспада альфа, вероятно, превышает 300 [лет] ]. " - ^ Это самый тяжелый нуклид с периодом полураспада не менее четырех лет до " моря нестабильности ".
- ^ Исключая " классически стабильные " нуклиды с периодом полураспада, значительно превышающим 232 Th; например, в то время как 113m Cd имеет период полураспада всего четырнадцать лет, период полураспада 113 Cd составляет почти восемь квадриллионов лет.
- ^ a b «Америций». Архивировано 29 июля 2012 г. в WebCite . Аргоннская национальная лаборатория, EVS. Проверено 25 декабря 2009 года.
- ^ Сасахара, Акихиро; Мацумура, Тецуо; Николау, Гиоргос; Папайоанну, Дмитрий (апрель 2004 г.). «Оценка источников нейтронов и гамма-излучения для отработавшего топлива с высоким уровнем выгорания UO2 и МОКС-топлива в LWR» . Журнал ядерной науки и технологий . 41 (4): 448–456. DOI : 10,3327 / jnst.41.448 .
- ^ Дж. Т. Колдуэлл; SC Fultz; CD Bowman; RW Hoff (март 1967). «Период полураспада спонтанного деления Am 242 m ». Физический обзор . 155 (4): 1309–1313. Bibcode : 1967PhRv..155.1309C . DOI : 10.1103 / PhysRev.155.1309 .(период полураспада (9,5 ± 3,5) × 10 11 лет)
- ^ 95-Am-242 Архивировано 19 июля 2011 г. в Wayback Machine
- ^ «Расчет критических масс для 241 Am, 242 Am и 243 Am» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 22 июля 2011 года . Проверено 3 февраля 2011 года .
- ^ «Чрезвычайно эффективное ядерное топливо может доставить человека на Марс всего за две недели» (пресс-релиз). Университет Бен-Гуриона в Негеве. 28 декабря 2000 г.
- ^ Ронен, Игаль; Швагераус, Э. (2000). «Ультратонкие тепловыделяющие элементы 241mAm в ядерных реакторах». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях А . 455 (2): 442–451. Bibcode : 2000NIMPA.455..442R . DOI : 10.1016 / s0168-9002 (00) 00506-4 .
- ^ a b «Америций-243». Архивировано 25 февраля 2011 г. в Wayback Machine . Национальная лаборатория Окриджа. Проверено 25 декабря 2009 года.
- ^ "Изотопы элемента Америций" . Jefferson Lab Science Education. Проверено 25 декабря 2009 года.
Источники
- Изотопные массы из:
- Национальный центр ядерных данных . «База данных NuDat 2.x» . Брукхейвенская национальная лаборатория .
- Изотопные составы и стандартные атомные массы из:
- де Лаэтер, Джон Роберт ; Бёльке, Джон Карл; Де Бьевр, Поль; Хидака, Хироши; Пайзер, Х. Штеффен; Росман, Кевин-младший; Тейлор, Филип DP (2003). «Атомный вес элементов. Обзор 2000 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 75 (6): 683–800. DOI : 10.1351 / pac200375060683 .
- Визер, Майкл Э. (2006). «Атомный вес элементов 2005 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 78 (11): 2051–2066. DOI : 10,1351 / pac200678112051 . Выложите резюме .
- Данные о периоде полураспада, спине и изомерах выбраны из следующих источников.
- Национальный центр ядерных данных . «База данных NuDat 2.x» . Брукхейвенская национальная лаборатория .
- МАГАТЭ - Секция ядерных данных. Живая карта нуклидов. Венский международный центр.
- Холден, Норман Э. (2004). «11. Таблица изотопов». В Лиде, Дэвид Р. (ред.). CRC Справочник по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9.