Americium-241

Americium-241 bylo v malých množstvích vyráběno v jaderných reaktorech po desítky let, již jej bylo vyrobeno mnoho kilogramů. Poprvé bylo nabídnuto k prodeji v roce 1962, ovšem jeho cena, kolem 1 500 USD za gram, se od té doby téměř nezměnila kvůli velmi složitému separačnímu procesu.[3]

²⁴¹Am se nevyrábí přímo z uranu, ale z ²³⁹Pu. Nejprve je vyroben druhý z uvedených nuklidů touto řadou jaderných reakcí

${\displaystyle \mathrm {^{238}_{\ 92}U\ \xrightarrow {(n,\gamma )} \ _{\ 92}^{239}U\ {\xrightarrow[{23{,}5\ min}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 93}^{239}Np\ {\xrightarrow[{2{,}3565\ d}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 94}^{239}Pu} }$

Záchyt dvou neutronů ²³⁹Pu vede ke vzniku ²⁴¹Pu, které se přemění na ²⁴¹Am

${\displaystyle \mathrm {^{239}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow {2~(n,\gamma )} \ _{\ 94}^{241}Pu\ {\xrightarrow[{14{,}35\ r}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 95}^{241}Am} }$

Plutonium obsažené ve vyhořelém jaderném palivu obsahuje kolem 12 % ²⁴¹Pu. Jelikož se tento nuklid přeměňuje na ²⁴¹Am, lze jej oddělit a využít k výrobě ²⁴¹Am[3]; tento proces je ovšem pomalý: polovina původního množství ²⁴¹Pu se přemění na ²⁴¹Am za 14 let a množství ²⁴¹PAm dosáhne maxima za 70 let.[4]

Získané ²⁴¹Am lze použít na výrobu těžších izotopů americia záchytem neutronů v jaderném reaktoru. V lehkovodním reaktoru se 79 % ²⁴¹Am přemění na ²⁴²Am a 10 % na jaderný izomer ^242mAm[5]

${\displaystyle \mathrm {^{241}_{\ 95}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Am} }$

Americium-241 se někdy používá jako výchozí surovina při výrobě dalších transuranů, například ostřelováním ²⁴¹Am neutrony vzniká ²⁴²Am: ${\displaystyle \mathrm {^{241}_{\ 95}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Am} }$ , které se následně z 82,7 % přeměňuje na ²⁴²Cm a ze 17,3 % na ²⁴²Pu: ${\displaystyle \mathrm {^{241}_{\ 95}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Am\ {\xrightarrow[{16.02\ h}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 96}^{242}Cm} }$ ${\displaystyle \mathrm {^{241}_{\ 95}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Am\ {\xrightarrow[{16.02\ h}]{\beta ^{+}}}\ _{\ 94}^{242}Pu} }$

V jaderných reaktorech také vzniká dalším záchytem neutronů ²⁴³Am a ²⁴⁴Am, které se přeměňuje na ²⁴⁴Cm: ${\displaystyle \mathrm {^{242}_{\ 95}Am{\xrightarrow {(n,\gamma )}}~_{\ 95}^{243}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{244}Am\ {\xrightarrow[{10.1\ h}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 96}^{244}Cm} }$

Ozářením ²⁴¹Am jádry ¹²C nebo ²²Ne lze získat ²⁵³Es a ²⁶³Db.[11] Berkelium (konkrétně izotop ²⁴³Bk bylo poprvé připraveno ostřelováním ²⁴¹Am alfa částicemi. Podobně bylo ve Spojeném ústavu jaderných výzkumů v Dubně několika reakcemi, mimo jiné ozářením ²⁴³Am ionty ¹⁵N, připraveno nobelium. Jedna z reakcí pro syntézu lawrencia, objevená vědci z Berkeley a Dubny, zahrnuje bombardování ²⁴³Am jádry ¹⁸O.

Gama záření americia-241 se používalo k diagnóze funkce štítné žlázy, toto použití je již zastaralé. Pomocí tohoto záření lze získat poměrně kvalitní radiografické snímky (expoziční doba je 10 minut). Radiografické přístroje s americiem-241 byly pouze testovány a nikdy nebyly použity v praxi z důvodu dlouhého času, po který by bylo třeba pacienta vystavit účinkům záření, které je karcinogenní.[13]

Americium-241 je podobně jako ostatní izotopy americia vysoce toxické a radioaktivní. Přestože mohou být alfa částice zastaveny už listem papíru, tak po požití způsobují vážné zdravotní problémy. Izotopy americia jsou také velmi toxické, podobně jako těžké kovy. Nejvyšší přípustná dávka ²⁴¹Am je 1 110 Bq.[14]

Americium-241 vyzařuje také gama záření. Bezpečné skladování americia-241 vyžaduje dodržování bezpečnostních předpisů, bez toho je značně nebezpečné. Jeho konstanta dávky záření gama je 8,48x10⁻⁵ mSv/h/MBq na metr.

Při pozření se americium-241 vyloučí během několika dnů a pouze 0,05 % přejde do krve, z toho po 45 % se dostane do jater a do kostí a zbylých 10 % je vyloučeno. Míra absorpce v játrech se zvyšuje s věkem. V kostech se nejprve hromadí v kůře a poté se pomalu dostává do ostatních částí. Biologický poločas ²⁴¹Am je 50 let v kostech a 20 let v játrech, zatímco v pohlavních orgánech zůstává stále.[15]

Americium-241 se často dostává na skládky spolu s vyřazenými požárními hlásiči.

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Americium-241 na anglické Wikipedii.