Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Основные изотопы америция  ( 95 Am)
ИзотопРазлагаться
избытокпериод полураспада ( т 1/2 )Режимтовар
241 утрасин432,2 годаSF-
α237 нп
242 м1 Амсин141 годЭТО242 утра
α238 нп
SF-
243 утрасин7370 гSF-
α239 нп

Америций ( 95 Am) - искусственный элемент , поэтому невозможно дать стандартный атомный вес . Как и все искусственные элементы, в нем нет известных стабильных изотопов . Первый изотоп, который был синтезирован, был 241 Am в 1944 году. Искусственный элемент распадается, выбрасывая альфа-частицы . Америций имеет атомный номер 95 (количество протонов в ядре атома америция).

Было охарактеризовано 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 [ править ]

Нуклид
[n 1]		ZNИзотопная 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]951285,2 (+ 12,0-4,4) мсα219 Np
229 часов утра [1]95134229.04525 (9)1,8 (1,5) сα225 нп
230 утра [2]95135230.04609 (14) #32 (+ 22-9) сβ + (64,7%)230 Pu
β + , SF (35,3%)(разные)
232 утра95137232.04659 (32) #79 (2) сβ + (98%)232 Pu
α (2%)228 нп
β + , SF (0,069%)(разные)
233 утра95138233.04635 (11) #3,2 (8) минβ +233 Pu
α229 нп
234 утра95139234.04781 (22) #2.32 (8) минβ + (99,95%)234 Pu
α (0,04%)230 Нп
β + , SF (0,0066%)(разные)
235 утра95140235.04795 (13) #9,9 (5) минβ +235 Pu5 / 2- #
α (редко)231 нп
236 утра95141236.04958 (11) #3,6 (1) минβ +236 Pu
α232 Нп
237 утра95142237.05000 (6) #73,0 (10) минβ + (99,97%)237 Pu5/2 (-)
α (0,025%)233 нп
238 утра95143238.05198 (5)98 (2) минβ +238 Pu1+
α ( 10-4 %)234 нп
238m Am2500 (200) # кэВ35 (10) мкс
239 утра95144239.0530245 (26)11.9 (1) чЭК (99,99%)239 Pu(5/2) -
α (0,01%)235 нп
239 млн Am2500 (200) кэВ163 (12) нс(7/2 +)
240 утра95145240.055300 (15)50,8 (3) чβ +240 Pu(3-)
α (1,9 × 10 −4 %)236 нп
241 Am [n 7]95146241.0568291 (20)432,2 (7) годаα237 нп5 / 2-
КД (7,4 × 10 -10 %)207 Tl, 34 Si
SF (4,3 × 10 -10 %)(разные)
241m Am2200 (100) кэВ1,2 (3) мкс
242 утра95147242.0595492 (20)16.02 (2) чβ - (82,7%)242 см1−
ЭК (17,3%)242 Pu
242м1 Ам48,60 (5) кэВ141 (2) годаIT (99,54%)242 утра5−
α (0,46%)238 нп
SF (1,5 × 10 -8 %)(разные)
242м2 Ам2200 (80) кэВ14.0 (10) мс(2+, 3-)
243 Am [n 7]95148243.0613811 (25)7 370 (40) летα239 нп5 / 2-
SF (3,7 × 10 -9 %)(разные)
244 утра95149244.0642848 (22)10,1 (1) чβ -244 см(6 -) #
244m Am86,1 (10) кэВ26 (1) минβ - (99,96%)244 см1+
ЭК (0,0361%)244 Pu
245 утра95150245.066452 (4)2,05 (1) чβ -245 см(5/2) +
246 утра95151246.069775 (20)39 (3) минβ -246 см(7-)
246m1 Am30 (10) кэВ25,0 (2) минβ - (99,99%)246 см2 (-)
ИТ (0,01%)246 утра
246м2 Ам~ 2000 кэВ73 (10) мкс
247 утра95152247.07209 (11) #23,0 (13) минβ -247 см(5/2) #
  1. ^ m Am - Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций, полученных с помощью массовой поверхности (TMS).
  4. ^ Режимы распада:
    CD:Распад кластера
    EC:Электронный захват
    ЭТО:Изомерный переход
    SF:Самопроизвольное деление
  5. ^ () значение вращения - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
  6. ^ a b # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
  7. ^ a b Наиболее распространенные изотопы

Актиниды против продуктов деления [ править ]

Актиниды и продукты деления по периоду полураспада
  • v
  • т
  • е
Актиниды [3] по цепочке распадаПериод полураспада
( а )		Продукты деления из 235 U по доходности [4]
4 п4 п +14 п +24 п +3
4,5–7%0,04–1,25%<0,001%
228 Ра№4–6 а†155 Euþ
244 смƒ241 Puƒ250 КФ227 Ас№10–29 а90 Sr85 кр113м кдþ
232 Uƒ238 Puƒ243 смƒ29–97 а137 Cs151 смþ121 м Sn
248 кн [5]249 Cfƒ242m Amƒ141–351 а

Никакие продукты деления не
имеют периода полураспада
в диапазоне
100–210 тыс. Лет.

241 Amƒ251 Cfƒ [6]430–900 а
226 Ra№247 Bk1,3–1,6 тыс. Лет
240 Pu229 Чт246 смƒ243 Amƒ4,7–7,4 тыс. Лет
245 смƒ250 см8,3–8,5 тыс. Лет
239 Puƒ24,1 тыс. Лет назад
230 Чт№231 Па№32–76 тыс. Лет назад
236 Npƒ233 Uƒ234 У№150–250 тыс. Лет назад‡99 Tc₡126 Sn
248 см242 Pu327–375 тыс. Лет назад79 Se₡
1,53 млн лет93 Zr
237 Npƒ2,1–6,5 млн лет135 Cs₡107 Pd
236 U247 смƒ15–24 млн лет129 I₡
244 Pu80 млн лет

... ни более 15,7 млн ​​лет [7]

232 Чт№238 У№235 U№0,7–14,1 млрд лет

Легенда для верхнего индекса символов
₡ имеет тепловой захват нейтронов поперечного сечение в диапазоне 8-50 барн
ƒ  делящегося
м  метастабильного изомер
№ прежде всего в природе радиоактивных материалов (NORM)
þ  нейтронных яда (захват тепловых нейтронов поперечного сечения больше , чем 3k барн)
† диапазон 4–97 a: Средноживущий продукт деления
‡ более 200 тыс. Лет назад : Долгоживущий продукт деления

Известные изотопы [ править ]

Америций-241 [ править ]

Америций-241 используется в ионизационных детекторах дыма .
Основная статья: Америций-241

Америций-241 - наиболее распространенный изотоп америция в ядерных отходах. [8] Это изотоп, используемый в детекторе дыма америция на основе ионизационной камеры . Это потенциальное топливо для радиоизотопных термоэлектрических генераторов с длительным сроком службы .

ПараметрЦенить
Атомная масса241.056829 u
Избыток массы52930 кэВ
Энергия бета-распада-767 кэВ
Вращение5 / 2-
Период полураспада432,6 года
Самопроизвольные деления1200 за кг с
Спад тепла114 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 [ править ]

Трансмутационный поток между 238 Pu и 244 Cm в LWR. [9]
Процент деления составляет 100 минус указанные проценты.
Общая скорость трансмутации сильно зависит от нуклида.
245 Cm– 248 Cm являются долгоживущими с незначительным распадом.
Режимы распада 242m Am ( период полураспада : 141 год)
ВероятностьРежим распадаЭнергия распадаПродукт распада
99,54%изомерный переход0,05  МэВ242 утра
  0,46%альфа-распад5,64 МэВ238 нп
(1,5 ± 0,6) × 10 −10 [10] спонтанное деление~ 200 МэВпродукты 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 в ядерной ракете нового типа . [13] [14]

Режимы распада 242 Am ( период полураспада : 16 часов)
ВероятностьРежим распадаЭнергия распадаПродукт распада
82,70%бета-распад0,665 МэВ242 см
17,30%захват электронов0,751 МэВ242 Pu

Америций-243 [ править ]

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]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b «Обнаружение новых нейтронодефицитных изотопов с Z ≥ 92 в реакциях многонуклонного переноса» http://inspirehep.net/record/1383747/files/scoap3-fulltext.pdf
  2. ^ Кадзи, Д .; Morimoto, K .; 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 .
  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 суток ). Таким образом, самый долгоживущий изотоп радия - 1600 лет - заслуживает включения в этот список.
  4. ^ В частности, отделения U-235 тепловыми нейтронами , например, в типичном ядерном реакторе .
  5. ^ Milsted, J .; Фридман, AM; Стивенс, CM (1965). «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 10 4 [лет]. Альфа-активность, связанная с новым изомером, не обнаружена; 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 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.
  8. ^ a b «Америций». Архивировано 29 июля 2012 г. в WebCite . Аргоннская национальная лаборатория, EVS. Проверено 25 декабря 2009 года.
  9. ^ 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 MOX-топлива LWR» . Журнал ядерной науки и технологий . 41 (4): 448–456. DOI : 10,3327 / jnst.41.448 .
  10. ^ 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)
  11. ^ 95-Am-242 Архивировано 19 июля 2011 г. в Wayback Machine.
  12. ^ "Расчет критической массы для 241 Am, 242m Am и 243 Am" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 22 июля 2011 года . Проверено 3 февраля 2011 года .
  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, 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 .
  15. ^ a b «Америций-243» Архивировано 25 февраля 2011 г. в Wayback Machine . Национальная лаборатория Ок-Ридж. Проверено 25 декабря 2009 года.
  16. ^ "Изотопы элемента Америций" . Jefferson Lab Science Education. Проверено 25 декабря 2009 года.

Источники [ править ]

  • 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). «Атомные веса 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 .
    • Национальный центр ядерных данных . «База данных NuDat 2.x» . Брукхейвенская национальная лаборатория .
    • 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.