12.3.7. Америций

Америций — серебристый, очень ковкий и тягучий немагнитный металл. Из всех известных изотопов америция наибольшее значение имеют самый долгоживущий изотоп (T1/2 = 7370 лет) и (T1/2 = 432 года). Получают их в килограммовых количествах в виде практически чистых изотопов (табл. 12.1.5) при облучении тепловыми нейтронами и соответственно:

(ng ) ;

(ng ) (ng ) .

Третий изотоп (Т1/2 = 141 год), образуется при нейтронном облучении в количестве всего нескольких процентов.

Америций-241 испускает a -частицы (Еa  = 5,44 и 5,49 МэВ), при взаимодействии которых с некоторыми легкими нуклидами образуются нейтроны по реакции (an). Например, смесь с бериллием испускает 1,7 × 107 нейтронов в секунду на грамм америция-241. Изотоп используется и как источник g -квантов (Еg  = 59 кэВ) в устройствах для определения плотности жидкостей, измерения толщин и расстояний.

Америций-243, как правило, используется в качестве мишеней для получения кюрия и транскюриевых элементов. Он также применяется как источник a -частиц и g -квантов (Еg  = 75 кэВ).

Критические параметры смеси изотопов америция [2]. Присутствие в смеси изотопов 241Am и 243Am увеличивает минимальную критическую массу 242mAm.

Для водных растворов существует такое соотношение изотопов, при котором система всегда подкритична. При массовом содержании 242mAm в смеси 241Am и 242mAm менее 5 % система остается подкритической вплоть до концентрации америция в растворах и механических смесях диоксида с водой, равной 2500 г/л. 243Am в смеси с 242mAm также увеличивает критическую массу смеси, но в меньшей степени, так как сечение захвата тепловых нейтронов для 243Am на порядок ниже, чем у 241Am.

Зависимость минимальной критической массы 242mAm от его содержания в смеси 242mAm и 241Am (критическая масса рассчитана для AmO2 + H2O в сферической геометрии с водяным отражателем):

Содержание 242mAm, %

Критическая масса 242mAm, г

100

17

20

40

10

160

8

420

6,25

> 2000

Таблица 12.3.14

Ядерные свойства изотопов америция

Массовое число

Период полураспада [6]

Активность, Бк/мг

Вид распада,
(вероятность, %)
[6]

Энергия частиц, МэВ
(выход, % )
[6]

Реакция
образования
[8]

1

2

3

4

5

6

234

2,32 мин

1,1 ×  1016

e (99,6);
a (0,04)

230Th (10B, 6n)
10В, 11В на 233U

237

73,0 мин

4,01 ×  1014

e (99,98);
a (0,03)

a : 6,042 (0,025)
g : 0,909 (2,6); 0,474 (4,3); 0,438 (8,3); 0,280 (47,3)

237Np (a , 4n)
237Np (3He, 3n)

238

98 мин

2,99 ×  1014

e (> 99); +b (0,13); a (1 ×  10–4)

a : 5,938 (0,00005)
+b : 1,236 (0,08); 1,192 (0,04);

237Np (a , 3n)

238

98 мин

2,99 ×  1014

e (> 99); +b (0,13); a (1 ×  10–4)

+b : 0,631 (0,01)
g : 0,963 (28) 0,918 (23); 0,605 (7,6); 0,561 (10,9); 0,511 (£  0,26); 0,358 (2,1)

237Np (a , 3n)

239

11,9 ч

4,08 ×  1013

e (99,99);
a (0,010)

a : 5,774 (0,0084); 5,734 (0,0014)
g : 0,278 (15); 0,228 (11,3)

237Np (a , 2n)
239Pu (d, 2n)

240

50,8 ч

9,50 ×  1012

e (100);
a (1,9 ×  10–4)

a : 5,378 (0,00016); 5,337 (0,00002)
g : 0,988 (73); 0,889 (25,1); 0,0989 (1,5)

237Np(a , n)
239Pu(d, n)

241

432,2 г.
1,15 ×  1014 г. [8]

1,270 ×  108

a (100,00);
СД (4 ×  10–10)

a : 5,486 (84,5); 5,443 (13); 5,388 (1,6)
g : 0,0595 (35,9) 0,026 (2,4)

Дочерний 241Pu
Многократный
захват нейтронов

242

16,02 ч

2,991 ×  1013

- b (82,7);
e (17,3)

- b : 0,663 (38); 0,665 (31)
g : 0,044 (0,014); 0,042 (0,039)

241Am (n, p)

242m

141 г.

3,88 ×  108

ИП (99,55); a (0,45);

a : 5,207 (0,41); 5,143 (0,0257)
g : 0,0493 (0,13)

241Am (n, g )
241Am (n, g )

9,5 ×  l011 лет [8]

СД (4,7 ×  10–9)

243

7,370 ×  103 лет
2,0 ×  1014 лет [8]

7,38 ×  106

a (100,00);
СД (3,7 ×  10–9)

a : 5,275 (87,1); 5,233 (11,2); 5,181 (1,36)
g : 0,075 (67,2); 0,044 (5,9)

Многократный
захват нейтронов

244

10,1 ч

4,70 ×  1013

- b

- b : 0,388 (100)
g : 0,898 (28); 0,744 (66) 0,154 (16); 0,099 (4,6)

243Am (n, p)

244m

26 мин

1,1 ×  1015

- b (99,96)
e (0,04)

- b : 1,514 (71); 1,47 (27)
1,084 (0,36); 1,041 (0,19);
g : 0,942 (0,35); 1,062 (0,27)

243Am (n, p)

245

2,05 ч

2,31 ×  1014

- b

- b : 0,895 (76); 0,642 (16); 0,599 (7,1)
g : 0,253 (6,1)

Дочерний 245Pu

246m [9]

25,0 мин

1,13 ×  1015

- b (100,00);
ИП (< 0,02)

- b : 2,333 (3,5); 2,376 (3,5); 1,534 (16,1); 1,500 (6,9); 1,297 (37,3); 1,271 (14); 1,027 (5,5)
g : 1,079 (27,8); 1,062 (17,1); 1,036 (12,7); 0,799 (24,8)

Дочерний 246Pu

246 [9]

39 мин

7,2 ×  1014

- b

- b : 1,197 (100)
g : 0,834 (6); 0,781 (4,8); 0,756 (16); 0,679 (64); 0,205 (44); 0,154 (31); 0,099 (5,8)

244Pu (a , d)
244Pu (3He, p)

247

23,0 мин

1,25 ×  1015

- b

- b : 1,700 (3); 1,473 (72); 1,415 (25)
g : 0,285 (24); 0,226 (5,5)

244Pu (a , p)