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, был 241 Нахожусь в 1944 году. Искусственный элемент распадается, выбрасывая альфа-частицы . Америций имеет атомный номер 95 (число протонов в ядре атома америция). Несмотря на 243
Я живу на порядок дольше, чем 241
Am , первое получить труднее , чем второе , поскольку его больше в отработавшем ядерном топливе .
Восемнадцать радиоизотопов америция, начиная от 230 Я хочу 247 Я, за исключением 231 Am, были охарактеризованы; другой изотоп, 223 Am также сообщалось, но это не подтверждено. Наиболее стабильными изотопами являются 243 Имею период полураспада 7370 лет и 241 Am с периодом полураспада 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 242м1 Ам (t 1/2 = 141 год). Этот изомер необычен тем, что его период полураспада намного больше, чем у основного состояния того же изотопа.
Список изотопов
[ редактировать ]| Нуклид [n 1] | С | Н | Изотопная масса ( Да ) [n 2] [n 3] | Период полураспада [1] | Разлагаться режим [1] [n 4] | Дочь изотоп | Спин и паритет [1] [n 5] [№ 6] | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения [№ 6] | |||||||||||||||||||
| 223 Являюсь [n 7] | 95 | 128 | 223.04584(32)# | 10(9) мс | а | 219 Например | 9/2–# | ||||||||||||
| 229 Являюсь | 95 | 134 | 229.04528(11) | 1,8(15) с | а | 225 Например | 5/2–# | ||||||||||||
| 230 Являюсь | 95 | 135 | 230.04603(15)# | 40(9) с | б + (<70%) | 230 Мог | 1–# | ||||||||||||
| б + Сан-Франциско (>30%) | (различный) | ||||||||||||||||||
| 232 Являюсь | 95 | 137 | 232.04661(32)# | 1,31(4) мин. | б + (97%) | 232 Мог | 1–# | ||||||||||||
| а (3%) | 228 Например | ||||||||||||||||||
| б + СФ (0,069%) | (различный) | ||||||||||||||||||
| 233 Являюсь | 95 | 138 | 233.04647(12)# | 3,2(8) мин. | б + (95.5%) | 233 Мог | 5/2–# | ||||||||||||
| а (4,5%) | 229 Например | ||||||||||||||||||
| 234 Являюсь | 95 | 139 | 234.04773(17)# | 2,32(8) мин. | б + (99.95%) | 234 Мог | 0–# | ||||||||||||
| а (0,039%) | 230 Например | ||||||||||||||||||
| б + , СФ (0,0066%) | (различный) | ||||||||||||||||||
| 235 Являюсь | 95 | 140 | 235.047906(57) | 10,3(6) мин. | б + (99.60%) | 235 Мог | 5/2−# | ||||||||||||
| а (0,40%) | 231 Например | ||||||||||||||||||
| 236 Являюсь | 95 | 141 | 236.04943(13)# | 3,6(1) мин. | б + | 236 Мог | 5− | ||||||||||||
| а (4×10 −3 %) | 232 Например | ||||||||||||||||||
| 236 м Являюсь | 50(50)# кэВ | 2,9(2) мин. | б + | 236 Мог | (1−) | ||||||||||||||
| хм? | 232 Например | ||||||||||||||||||
| 237 Являюсь | 95 | 142 | 237.049995(64)# | 73,6(8) мин. | б + (99.975%) | 237 Мог | 5/2− | ||||||||||||
| а (0,025%) | 233 Например | ||||||||||||||||||
| 238 Являюсь | 95 | 143 | 238.051983(63) | 98(3) мин. | б + | 238 Мог | 1+ | ||||||||||||
| а (1,0×10 −4 %) | 234 Например | ||||||||||||||||||
| 238 м Являюсь | 2500(200)# кэВ | 35(18) мкс | Сан-Франциско | (различный) | |||||||||||||||
| ЭТО ? | 238 Являюсь | ||||||||||||||||||
| 239 Являюсь | 95 | 144 | 239.0530227(21) | 11,9(1) ч | ЕС (99,99%) | 239 Мог | 5/2− | ||||||||||||
| а (0,01%) | 235 Например | ||||||||||||||||||
| 239 м Являюсь | 2500(200) кэВ | 163(12) нс | Сан-Франциско | (различный) | (7/2+) | ||||||||||||||
| ЭТО ? | 239 Являюсь | ||||||||||||||||||
| 240 Являюсь | 95 | 145 | 240.055298(15) | 50,8(3) ч | б + | 240 Мог | (3−) | ||||||||||||
| а (1,9×10 −4 %) | 236 Например | ||||||||||||||||||
| 240 м Являюсь | 3000(200) кэВ | 940(40) мкс | Сан-Франциско | (различный) | |||||||||||||||
| ЭТО ? | 240 Являюсь | ||||||||||||||||||
| 241 Являюсь | 95 | 146 | 241.0568273(12) | 432,6 (6) и | а | 237 Например | 5/2− | ||||||||||||
| СФ (3,6×10 −10 %) | (различный) | ||||||||||||||||||
| 241 м Являюсь | 2200(200) кэВ | 1,2(3) мкс | Сан-Франциско | (различный) | |||||||||||||||
| 242 Являюсь | 95 | 147 | 242.0595474(12) | 16.02(2) ч. | б − (82.7%) | 242 См | 1− | ||||||||||||
| ЕС (17,3%) | 242 Мог | ||||||||||||||||||
| 242м1 Являюсь | 48,60(5) кэВ | 141(2) и | ИТ (99,54%) | 242 Являюсь | 5− | ||||||||||||||
| а (0,46%) | 238 Например | ||||||||||||||||||
| СФ? | (различный) | ||||||||||||||||||
| 242м2 Являюсь | 2200(80) кэВ | 14,0(10) мс | Сан-Франциско | (различный) | (2+, 3−) | ||||||||||||||
| ЭТО ? | 242 Являюсь | ||||||||||||||||||
| 243 Являюсь | 95 | 148 | 243.0613799(15) | 7350(9) и | а | 239 Например | 5/2− | ||||||||||||
| СФ (3,7×10 −9 %) | (различный) | ||||||||||||||||||
| 243 м Являюсь | 2300(200) кэВ | 5,5(5) мкс | Сан-Франциско | (различный) | |||||||||||||||
| ЭТО ? | 243 Являюсь | ||||||||||||||||||
| 244 Являюсь | 95 | 149 | 244.0642829(16) | 10.01(3) ч. | б − | 244 См | (6−) | ||||||||||||
| 244м1 Являюсь | 89,3(16) кэВ | 26,13(43) мин. | б − (99.96%) | 244 См | 1+ | ||||||||||||||
| ЭК (0,0364%) | 244 Мог | ||||||||||||||||||
| 244м2 Являюсь | 2000(200)# | 900(150) мкс | Сан-Франциско | (различный) | |||||||||||||||
| ЭТО ? | 244 Являюсь | ||||||||||||||||||
| 244м3 Являюсь | 2200(200)# | ~6,5 мкс | Сан-Франциско | (различный) | |||||||||||||||
| ЭТО ? | 244 Являюсь | ||||||||||||||||||
| 245 Являюсь | 95 | 150 | 245.0664528(20) | 2,05(1) ч | б − | 245 См | 5/2+ | ||||||||||||
| 245 м Являюсь | 2400(400)# | 640(60) нс | Сан-Франциско | (различный) | |||||||||||||||
| ЭТО ? | 245 Являюсь | ||||||||||||||||||
| 246 Являюсь | 95 | 151 | 246.069774(19)# | 39(3) мин. | б − | 246 См | (7−) | ||||||||||||
| 246м1 Являюсь | 30(10)# кэВ | 25,0(2) мин. | б − | 246 См | 2(−) | ||||||||||||||
| ЭТО ? | 246 Являюсь | ||||||||||||||||||
| 246м2 Являюсь | 2000(800)# кэВ | 73(10) мкс | Сан-Франциско | (различный) | |||||||||||||||
| ЭТО ? | 246 Являюсь | ||||||||||||||||||
| 247 Являюсь | 95 | 152 | 247.07209(11)# | 23,0(13) мин. | б − | 247 См | 5/2# | ||||||||||||
| Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы: | |||||||||||||||||||
- ^ м Am – Возбужденный ядерный изомер .
- ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
- ^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не на основе чисто экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов поверхности массы (TMS).
- ^ Режимы распада:
компакт-диск: Распад кластера ЕС: Захват электрона ЭТО: Изомерный переход СФ: Спонтанное деление - ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ Jump up to: а б # – Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов соседних нуклидов (TNN).
- ^ Открытие этого изотопа сомнительно из-за разногласий между теоретическими предсказаниями и экспериментальными данными. [2]
Актиниды против продуктов деления
[ редактировать ]| Актиниды [3] по цепочке распада | Период полураспада диапазон ( а ) | деления Продукты 235 U по доходности [4] | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 n | 4 n + 1 | 4 n + 2 | 4 n + 3 | 4.5–7% | 0.04–1.25% | <0,001% | ||
| 228 Солнце № | 4–6 а | 155 Евросоюз то есть | ||||||
| 244 См ƒ | 241 Мог ƒ | 250 См. | 227 И № | 10–29 а | 90 старший | 85 НОК | 113 м компакт-диск то есть | |
| 232 В ƒ | 238 Мог ƒ | 243 См ƒ | 29–97 а | 137 Cs | 151 см то есть | 121 м Сн | ||
| 248 Бк [5] | 249 См. ƒ | 242 м Являюсь ƒ | 141–351 а | Никакие продукты деления не имеют периода полураспада. | ||||
| 241 Являюсь ƒ | 251 См. ƒ [6] | 430–900 а | ||||||
| 226 Солнце № | 247 Бк | 1,3–1,6 тыс. лет назад | ||||||
| 240 Мог | 229 че | 246 См ƒ | 243 Являюсь ƒ | 4,7–7,4 тыс. лет назад | ||||
| 245 См ƒ | 250 См | 8,3–8,5 тыс. лет назад | ||||||
| 239 Мог ƒ | 24,1 раза | |||||||
| 230 че № | 231 Хорошо № | 32–76 лет | ||||||
| 236 Например ƒ | 233 В ƒ | 234 В № | 150–250 тыс. лет назад | 99 Тс ₡ | 126 Сн | |||
| 248 См | 242 Мог | 327–375 г. | 79 Се ₡ | |||||
| 1,53 млн лет назад | 93 Зр | |||||||
| 237 Например ƒ | 2,1–6,5 млн лет назад | 135 Cs ₡ | 107 ПД | |||||
| 236 В | 247 См ƒ | 15-24 млн лет назад | 129 я ₡ | |||||
| 244 Мог | 80 млн лет назад | ... не более 15,7 млн лет назад [7] | ||||||
| 232 че № | 238 В № | 235 В ƒНет | 0,7–14,1 млрд лет назад | |||||
| ||||||||
Известные изотопы
[ редактировать ]Америций-241
[ редактировать ]
Америций-241 является наиболее распространенным изотопом америция в ядерных отходах. [8] Это изотоп, используемый в америциевом детекторе дыма на основе ионизационной камеры . Это потенциальное топливо для долговечных радиоизотопных термоэлектрических генераторов .
| Параметр | Ценить |
|---|---|
| Атомная масса | 241.056829 у |
| Превышение массы | 52930 кэВ |
| бета-распада Энергия | -767 кэВ |
| Вращаться | 5/2− |
| Период полураспада | 432,6 года |
| Спонтанные деления | 1200 за кг с |
| Распад тепла | 114 Вт/кг |
Возможные родительские нуклиды: бета из 241 Pu , захват электрона с 241 См, альфа от 245 Бк.
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 скопления 241 Являюсь. химическое удаление америция из переработанного плутония (например, при переработке плутониевых ям Может потребоваться ).
Америций-242м
[ редактировать ]
Процент деления равен 100 минус указанные проценты.
Общая скорость трансмутации сильно варьируется в зависимости от нуклида.
245 См- 248 Cm долгоживущие с незначительным распадом.
| Вероятность | Режим затухания | Энергия распада | Продукт распада |
|---|---|---|---|
| 99.54% | изомерный переход | 0,05 МэВ | 242 Являюсь |
| 0.46% | альфа-распад | 5,64 МэВ | 238 Например |
| (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, например 108 м В , 166 м В , 180 м Она , 186 м Ре , 192 м И , 210 м С , 212 м По с более высокой энергией и других, где ядерный изомер более стабилен, чем основное состояние америций-242 . [11]
242 м Am делится и имеет низкую критическую массу , сравнимую с критической массой 239 Мог . [12] Он имеет очень высокое сечение деления и быстро разрушается, если его производить в ядерном реакторе. Была проведена работа по изучению возможности использования этого изотопа для нового типа ядерной ракеты . [13] [14]
| Вероятность | Режим затухания | Энергия распада | Продукт распада |
|---|---|---|---|
| 82.70% | бета-распад | 0,665 МэВ | 242 См |
| 17.30% | захват электрона | 0,751 МэВ | 242 Мог |
Америций-243
[ редактировать ]
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 . [15] Производство увеличивается экспоненциально с увеличением выгорания , поскольку в общей сложности происходит захват 5 нейтронов на 238 Вы необходимы. Если МОКС-топливо , особенно МОКС-топливо с высоким содержанием используется 241
Пу и 242
Pu , больше америция в целом и многое другое 243
Am будет производиться.
Он распадается либо с испусканием альфа-частицы (с энергией распада 5,27 МэВ), либо с испусканием альфа-частицы (с энергией распада 5,27 МэВ). [15] стать 239 Np, который затем быстро распадается до 239 Pu или, реже, путем спонтанного деления . [16]
Что касается других изотопов америция и в целом всех альфа-излучателей, 243 Am канцерогенен при внутреннем загрязнении после вдыхания или проглатывания. 243 Am также представляет риск внешнего облучения, связанный с гамма-лучами, испускаемыми его короткоживущими продуктами распада. 239 Нп . Риск внешнего облучения для двух других изотопов америция ( 241 Я и 242 м Am) составляет менее 10% от содержания америция-243. [8]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д 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 .
- ^ Сан, Мэриленд; и др. (2017). «Новый короткоживущий изотоп 223 Np и отсутствие замыкания подоболочки Z = 92 вблизи N = 126" . Physics Letters B. 771 : 303–308. Бибкод : 2017PhLB..771..303S . doi : 10.1016/j.physletb.2017.03.074 .
- ^ Плюс радий (элемент 88). Хотя на самом деле это субактинид, 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.
- ^ В частности, в результате тепловыми нейтронами деления урана-235 , например, в типичном ядерном реакторе .
- ^ 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 примерно 10 месяцев. Это было приписано изомеру Bk. 248 с периодом полураспада более 9 [лет]. Нет роста Cf 248 был обнаружен, и нижний предел для β − период полураспада можно установить примерно на уровне 10 4 [годы]. Никакой альфа-активности, приписываемой новому изомеру, обнаружено не было; период полураспада альфа, вероятно, превышает 300 [лет]». - ^ Это самый тяжелый нуклид с периодом полураспада не менее четырех лет до « моря нестабильности ».
- ^ За исключением « классически стабильных » нуклидов с периодом полураспада, значительно превышающим 232 чё; например, пока 113 м Период полураспада Cd составляет всего четырнадцать лет, а у 113 Cd составляет восемь квадриллионов лет.
- ^ Jump up to: а б «Америций». Архивировано 30 июля 2012 г. в Wayback Machine . Аргоннская национальная лаборатория, EVS. Проверено 25 декабря 2009 г.
- ^ 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 .
- ^ Дж. Т. Колдуэлл; СК Фульц; компакт-диск Боуман; Р. В. Хофф (март 1967 г.). «Период полураспада спонтанного деления Am 242 м ". Physical Review . 155 (4): 1309–1313. Bibcode : 1967PhRv..155.1309C . doi : 10.1103/PhysRev.155.1309 . (период полураспада (9,5±3,5)×10). 11 годы)
- ↑ 95-Am-242. Архивировано 19 июля 2011 г. в Wayback Machine.
- ^ «Расчеты критической массы для 241 Являюсь, 242 м Я и 243 Am» (PDF) . Архивировано из оригинала (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). «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 .
- ^ Jump up to: а б «Америций-243». Архивировано 25 февраля 2011 г. в Wayback Machine . Окриджская национальная лаборатория. Проверено 25 декабря 2009 г.
- ^ «Изотопы элемента америций» . Джефферсон Лаборатория научного образования. Проверено 25 декабря 2009 г.
Источники
[ редактировать ]- Массы изотопов из:
- 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.). Справочник CRC по химии и физике (85-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9 .
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
