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Isótopos del americio

El americio ( 95 Am) es un elemento artificial y, por lo tanto, no se puede dar un peso atómico estándar . Como todos los elementos artificiales, no tiene isótopos estables conocidos . El primer isótopo que se sintetizó fue el 241 Am en 1944. El elemento artificial se desintegra expulsando partículas alfa . El americio tiene un número atómico de 95 (el número de protones en el núcleo del átomo de americio).243
Estoy viviendo un orden de magnitud más largo que241
Soy , el primero es más difícil de obtener que el segundo debido a que hay una mayor cantidad presente en el combustible nuclear gastado .

Se han caracterizado dieciocho radioisótopos del americio, que van desde el 229 Am al 247 Am, con excepción del 231 Am; también se ha informado de otro isótopo, el 223 Am, pero no está confirmado. Los isótopos más estables son el 243 Am, con una vida media de 7370 años, y el 241 Am, con una vida media de 432,2 años. Todos los demás isótopos radiactivos tienen vidas medias inferiores a 51 horas, y la mayoría de ellos tienen vidas medias inferiores a 100 minutos. Este elemento también tiene 8 estados meta , siendo el más estable el 242m1 Am (t 1/2 = 141 años). Este isómero es inusual porque su vida media es mucho más larga que la del estado fundamental del mismo isótopo.

Lista de isótopos

  1. ^ m Am – Isómero nuclear excitado .
  2. ^ ( ) – La incertidumbre (1 σ ) se da en forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
  3. ^ # – Masa atómica marcada con #: valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos en parte de tendencias de la Superficie de Masa (TMS).
  4. ^ Modos de descomposición:
  5. ^ ( ) valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.
  6. ^ ab # – Los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de los nucleidos vecinos (TNN).
  7. ^ El descubrimiento de este isótopo es incierto debido a desacuerdos entre las predicciones teóricas y los datos experimentales reportados. [2]

Actínidos vs productos de fisión

Isótopos notables

Americio-241

El americio-241 se utiliza en detectores de humo por ionización .

El americio-241 es el isótopo más común de americio en los desechos nucleares. [8] Es el isótopo utilizado en un detector de humo de americio basado en una cámara de ionización . Es un combustible potencial para generadores termoeléctricos de radioisótopos de larga duración .

Posibles nucleidos progenitores: beta de 241 Pu , captura de electrones de 241 Cm, alfa de 245 Bk.

El 241 Am se desintegra en forma de alfa , con un subproducto de rayos gamma . Su presencia en el plutonio está determinada por la concentración original de 241 Pu y la edad de la muestra. Debido a la baja penetración de la radiación alfa, el 241 Am solo supone un riesgo para la salud cuando se ingiere o se inhala. Las muestras más antiguas de plutonio que contienen plutonio-241 contienen una acumulación de 241 Am. Puede ser necesaria una eliminación química del americio del plutonio reelaborado (por ejemplo, durante el reelaborado de fosas de plutonio ).

Americio-242m

Flujo de transmutación entre 238 Pu y 244 Cm en LWR. [9]
El porcentaje de fisión es 100 menos los porcentajes mostrados.
La tasa total de transmutación varía mucho según el nucleido.
245 Cm– 248 Cm tienen una vida larga con una desintegración insignificante.

El americio-242m tiene una masa de 242,0595492 g/mol. Es uno de los raros casos, como 108m Ag , 166m Ho , 180m Ta , 186m Re , 192m Ir , 210m Bi , 212m Po y otros, donde un isómero nuclear de mayor energía es más estable que el estado fundamental, el americio-242 . [11]

El 242m Am es fisible y tiene una masa crítica baja , comparable a la del 239 Pu . [12] Tiene una sección transversal de fisión muy alta y se destruye rápidamente si se produce en un reactor nuclear. Se ha investigado si este isótopo podría usarse para un nuevo tipo de cohete nuclear . [13] [14]

Americio-243

Una muestra de Am-243

El americio-243 tiene una masa de 243,06138 g/mol y una vida media de 7370 años, la más duradera de todos los isótopos del americio. Se forma en el ciclo del combustible nuclear por captura de neutrones en plutonio-242 seguida de desintegración beta . [15] La producción aumenta exponencialmente con el aumento del quemado , ya que se requieren un total de 5 capturas de neutrones en 238 U. Si se utiliza combustible MOX , en particular combustible MOX con alto contenido de241
Pu y242
Pu , más americio en general y más243
Se producirá.

Se desintegra emitiendo una partícula alfa (con una energía de desintegración de 5,27 MeV) [15] para convertirse en 239 Np, que luego se desintegra rápidamente en 239 Pu , o, en raras ocasiones, por fisión espontánea . [16]

En cuanto a los demás isótopos del americio, y más generalmente para todos los emisores alfa, el 243 Am es cancerígeno en caso de contaminación interna tras ser inhalado o ingerido. El 243 Am también presenta un riesgo de irradiación externa asociado con el rayo gamma emitido por su producto de desintegración de vida corta 239 Np . El riesgo de irradiación externa para los otros dos isótopos del americio ( 241 Am y 242m Am) es inferior al 10% del del americio-243. [8]

Referencias

  1. ^ abcd Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "La evaluación NUBASE2020 de las propiedades nucleares" (PDF) . Chinese Physics C . 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ Sun, MD; et al. (2017). "Nuevo isótopo de vida corta 223Np y la ausencia del cierre de la subcapa Z = 92 cerca de N = 126". Physics Letters B . 771 : 303–308. Bibcode :2017PhLB..771..303S. doi : 10.1016/j.physletb.2017.03.074 .
  3. ^ Más radio (elemento 88). Aunque en realidad es un subactínido, precede inmediatamente al actinio (89) y sigue un intervalo de inestabilidad de tres elementos después del polonio (84), donde ningún nucleido tiene una vida media de al menos cuatro años (el nucleido de vida más larga en el intervalo es el radón-222 con una vida media de menos de cuatro días ). El isótopo de vida más larga del radio, con 1.600 años, por lo tanto merece la inclusión del elemento aquí.
  4. ^ En concreto, a partir de la fisión de neutrones térmicos del uranio-235, por ejemplo, en un reactor nuclear típico .
  5. ^ Milsted, J.; Friedman, AM; Stevens, CM (1965). "La vida media alfa del berkelio-247; un nuevo isómero de larga vida del berkelio-248". Física nuclear . 71 (2): 299. Bibcode :1965NucPh..71..299M. doi :10.1016/0029-5582(65)90719-4.
    "Los análisis isotópicos revelaron una especie de masa 248 en abundancia constante en tres muestras analizadas durante un período de aproximadamente 10 meses. Esto se atribuyó a un isómero de Bk 248 con una vida media mayor de 9 [años]. No se detectó crecimiento de Cf 248 , y un límite inferior para la vida media β − se puede establecer en aproximadamente 10 4 [años]. No se ha detectado actividad alfa atribuible al nuevo isómero; la vida media alfa es probablemente mayor de 300 [años]".
  6. ^ Se trata del nucleido más pesado, con una vida media de al menos cuatro años antes del " mar de inestabilidad ".
  7. ^ Excluyendo aquellos nucleidos " clásicamente estables " con vidas medias significativamente superiores a 232 Th; por ejemplo, mientras que el 113m Cd tiene una vida media de sólo catorce años, la del 113 Cd es de ocho cuatrillones de años.
  8. ^ ab "Americio" Archivado el 30 de julio de 2012 en Wayback Machine . Laboratorio Nacional Argonne, EVS. Consultado el 25 de diciembre de 2009.
  9. ^ Sasahara, Akihiro; Matsumura, Tetsuo; Nicolaou, Giorgos; Papaioannou, Dimitri (abril de 2004). "Evaluación de fuentes de neutrones y rayos gamma de combustibles gastados de UO2 y MOX de alto grado de combustión de LWR". Revista de ciencia y tecnología nuclear . 41 (4): 448–456. doi : 10.3327/jnst.41.448 .
  10. ^ JT Caldwell; SC Fultz; CD Bowman; RW Hoff (marzo de 1967). "Vida media de fisión espontánea de Am 242 m ". Physical Review . 155 (4): 1309–1313. Bibcode :1967PhRv..155.1309C. doi :10.1103/PhysRev.155.1309.(vida media (9,5 ± 3,5) × 10 11 años)
  11. ^ 95-Am-242 Archivado el 19 de julio de 2011 en Wayback Machine.
  12. ^ "Cálculos de masa crítica para 241Am, 242mAm y 243Am" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 22 de julio de 2011. Consultado el 3 de febrero de 2011 .
  13. ^ "Un combustible nuclear extremadamente eficiente podría llevar al hombre a Marte en sólo dos semanas" (Comunicado de prensa). Universidad Ben-Gurion del Néguev. 28 de diciembre de 2000.
  14. ^ Ronen, Yigal; Shwageraus, E. (2000). "Elementos combustibles ultrafinos de 241 mAm en reactores nucleares". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A . 455 (2): 442–451. Bibcode :2000NIMPA.455..442R. doi :10.1016/s0168-9002(00)00506-4.
  15. ^ ab "Americio-243" Archivado el 25 de febrero de 2011 en Wayback Machine . Oak Ridge National Laboratory. Consultado el 25 de diciembre de 2009.
  16. ^ "Isótopos del elemento americio". Laboratorio de Educación Científica de Jefferson. Consultado el 25 de diciembre de 2009.

Fuentes