12.3.8. Кюрий

Кюрий — элемент с наиболее высоким атомным номером 96, доступный в граммовых количествах (табл. 12.1.5). Свойства изотопов с массовыми числами от 238 до 251 приведены в табл. 12.3.15.

Три изотопа (, и ) доступны в количествах, достаточных для проведения химических исследований.

Кюрий-242 — обладает высокой удельной мощностью (122 Вт/г), и при работе с ним не требуется мощной защиты от излучения, поэтому он используется для производства источников тепла.

Кюрий-244a -излучатель с высокой удельной активностью (~3 ТБк/г), используется в изотопных источниках энергии. Удельное тепловыделение 2,8 Вт/г.

Кюрий-248 — наиболее предпочтителен в качестве стартового нуклида при получении сверхтяжелых нуклидов на ускорителях.

Критические параметры смеси изотопов [2]. Наибольший интерес представляет смесь 244Cm с 245Cm. Влияние содержания 244Cm на минимальную критическую массу 245Cm в смеси CmO2 + H2O в зависимости от массового содержания приводится ниже:

Содержание 245Cm, %

Критическая масса 245Cm, г

100

36

10

41

5

46

2,5

54

1,25

68

Минимальная критическая масса 245Cm, г, в зависимости от содержания 245Cm в смеси изотопов 244Cm и 245Cm для СmО2 + Н2О достаточно хорошо описывается формулой

,

где x — массовая доля 245Cm в смеси изотопов кюрия.

При малой массовой доле 245Cm нужно учитывать, что 244Cm также имеет конечную критическую массу в системах без замедлителей (табл. 12.2.1).

Другие изотопы кюрия с нечетным числом нейтронов имеют минимальную критическую массу в несколько раз большую, чем 245Cm. В смеси СmО2 + Н2О изотоп 243Cm имеет минимальную критическую массу порядка 108 г, a 247Cm — порядка 1170 г. По отношению к критической массе можно считать, что 1 г 245Cm эквивалентен 3 г 243Cm или 30 г 247Cm.

Таблица 12.3.15

Ядерные свойства изотопов кюрия

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

238

2,4 ч

2,1 ×  1014

e (< 90);
a (> 10)

a : 6,520 (2,67); 6,464 (1,17)

239Рu (a , 5n)

239

2,9 ч

1,7 × 1014

a (< 0,10);
e (100)

g : 0,188 (40); 0,146 (10)

239Рu (a , 4n)

240

27 сут.

7,4 × 1011

a (> 99,5);
e (3,9 ×  10–6);

a : 6,291 (70,9); 6,248 (28,8)

239Рu (a , 3n)

1,9 × 106 лет [8]

СД (3,9 ×  10–6)

241

32,8 сут.

6,11 × 1011

e (99,0);
a (1,0)

a : 5,939 (0,69); 5,928 (0,18)
g : 0,472 (71); 0,430 (4,1); 0,206 (2,67); 0,165 (2,97); 0,132 (3,9)

239Рu (a , 2n)

242

162,8 сут.
6,1 × 105 лет [8]

1,225 × 1011

a (100,00);
СД (6,2 ×  10–6)

a : 6,113 (74,08); 6,069 (25,92)
g : 0,044 (0,033)

239Рu (a , n)
242 Am дочерний

243

29,1 лет

1,87 × 109

a (99,71);
e (0,29);
СД (5,3 ×  10–9)

a : 5,785 (73); 5,742 (11,5); 5,992 (5,68); 6,010 (1,1); 6,058 (4,7); 6,066 (1,5)
g : 0,278 (14); 0,228 (10,6); 0,210 (3,3) [6]

242Cm (n, g )

244

18,10 лет

2,997 × 109

a (100,00);

a : 5,805 (76,4); 5,763 (23,6)
g : 0,099 (0,0016); 0,043 (0,024)

Многократный захват нейтронов;
244Am дочерний

1,35 × 107 лет [8]

СД (1,4 ×  10–4)

245

8,500 × 103 лет

6,4 × 106

a (100,00);
СД (6,1 ×  10–7)

a : 5,362 (93,2); 5,304 (5)
g : 0,175 (9,5); 0,133 (2,77)

Многократный захват нейтронов

246

4760 лет

1,13 × 107

a (99,97);

5,386 (82,2); 5,343 (17,8)
g : 0,044 (0,028) [10]

Многократный захват нейтронов

1,80 × 107 лет [8]

СД (0,03)

247

l,56 × 107 лет

3,44 × 103

a

a : 5,267 (13,8); 5,212 (5,7); 4,870 (71); 4,820 (4,7)
g : 0,402 (72) 0,346 (1,3); 0,288 (2); 0,278 (3,4)

Многократный захват нейтронов

248

3,480 × 105 лет

1,57 × 105

a (91,61);
СД (8,39)

a : 5,078 (75); 5,035 (16,52)
g : 0,044 (0,02) [10]

Многократный захват нейтронов

249

64,15 мин

4,35 × 1014

- b

- b : 0,892 (96,5)
g : 0,634 (1,5); 0,560 (0,84); 0,369 (0,35)

248Cm (n, g )

250

~ 8300 лет

~ 6,4 × 106

СД (~ 74);
a (~ 18); b (~ 8)

Многократный захват нейтронов

251

16,8 мин

1,65 × 1015

- b

- b : 1,420 (73); 0,887 (14)
g : 0,543 (10,9)

250Cm (n, g )