Zobrazení zdroje stránky Americium-241

'''Americium-241''' ('''<sup>241</sup>Am''') je [[izotopy americia|izotop americia]]. Stejně jako ostatní izotopy tohoto prvku je [[radioaktivita|radioaktivní]]. Jde o nejrozšířenější izotop americia v&nbsp;[[radioaktivní odpad|jaderném odpadu]]. Vzniká [[přeměna beta minus|β<sup>−</sup>]]&nbsp;přeměnou z&nbsp;<sup>241</sup>Pu, [[záchyt elektronu|záchytem elektronu]] z&nbsp;<sup>241</sup>Cm a [[alfa rozpad|α&nbsp;rozpadem]] z <sup>245</sup>Bk. [[Poločas přeměny]] <sup>241</sup>Am je 432,6&nbsp;let (tomu odpovídá [[měrná aktivita]] 127&nbsp;G[[becquerel|Bq]]/g), téměř vždy dojde k α&nbsp;rozpadu na <sup>237</sup>Np, probíhá také [[spontánní štěpení]] (s&nbsp;pravděpodobností 4×10<sup>−12</sup>).<ref>{{Citace elektronického periodika |titul=Archivovaná kopie |url=http://www.nndc.bnl.gov/chart/reCenter.jsp?z=95&n=146 |datum přístupu=2017-10-01 |url archivu=https://web.archive.org/web/20170220073056/http://www.nndc.bnl.gov/chart/reCenter.jsp?z=95&n=146 |datum archivace=2017-02-20 }}</ref> Jeho výskyt v&nbsp;plutoniu záleží na původní koncentraci plutonia-241 a na stáří vzorku.

<sup>241</sup>Am je [[štěpná jaderná reakce|štěpitelný]] [[nuklid]], [[kritické množství|kritická hmotnost]] čistého izotopu je 57,6-75,6&nbsp;kg (tomu odpovídá koule o poloměru 19–21&nbsp;cm).<ref name="dias">http://typhoon.tokai-sc.jaea.go.jp/icnc2003/Proceeding/paper/6.5_022.pdf {{Wayback|url=http://typhoon.tokai-sc.jaea.go.jp/icnc2003/Proceeding/paper/6.5_022.pdf |date=20070710105629 }} Dias et al.</ref>

<sup>241</sup>Am se obvykle používá ve formě [[oxid americičitý|<sup>241</sup>AmO<sub>2</sub>]]. Často se využívá v&nbsp;ionizačních [[Požární hlásič#Hlásič kouře|detektorech kouře]], kromě toho se jedná o potenciální palivo v&nbsp;dlouhodobých [[radioizotopový termoelektrický generátor|radioizotopových termoelektrických generátorech]].

== Výroba ==
Americium-241 bylo v malých množstvích vyráběno v&nbsp;[[jaderný reaktor|jaderných reaktorech]] po desítky let, již jej bylo vyrobeno mnoho kilogramů. Poprvé bylo nabídnuto k&nbsp;prodeji v&nbsp;roce 1962, ovšem jeho cena, kolem 1&nbsp;500&nbsp;[[americký dolar|USD]] za gram, se od té doby téměř nezměnila kvůli velmi složitému separačnímu procesu.<ref name="smoke">[http://www.world-nuclear.org/info/inf57.html Smoke detectors and americium] {{Wayback|url=http://www.world-nuclear.org/info/inf57.html |date=20101112082137 }}, World Nuclear Association, January 2009, Retrieved 28 November 2010</ref>

<sup>241</sup>Am se nevyrábí přímo z&nbsp;uranu, ale z&nbsp;<sup>239</sup>Pu. Nejprve je vyroben druhý z&nbsp;uvedených nuklidů touto řadou jaderných reakcí
:<math>\mathrm{^{238}_{\ 92}U\ \xrightarrow {(n,\gamma)} \ ^{239}_{\ 92}U\ \xrightarrow [23{,}5 \ min]{\beta^-} \ ^{239}_{\ 93}Np\ \xrightarrow [2{,}3565 \ d]{\beta^-} \ ^{239}_{\ 94}Pu}</math>

Záchyt dvou neutronů <sup>239</sup>Pu vede ke vzniku <sup>241</sup>Pu, které se přemění na <sup>241</sup>Am
:<math>\mathrm{^{239}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow {2~(n,\gamma)} \ ^{241}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow [14{,}35 \ r]{\beta^-} \ ^{241}_{\ 95}Am}</math>

Plutonium obsažené ve vyhořelém jaderném palivu obsahuje kolem 12 % <sup>241</sup>Pu. Jelikož se tento nuklid přeměňuje na <sup>241</sup>Am, lze jej oddělit a využít k&nbsp;výrobě <sup>241</sup>Am<ref name="smoke"/>; tento proces je ovšem pomalý: polovina původního množství <sup>241</sup>Pu se přemění na <sup>241</sup>Am za 14&nbsp;let a množství <sup>241</sup>PAm dosáhne maxima za 70&nbsp;let.<ref>[http://www.bredl.org/sapc/Pu_ReportI.htm BREDL Southern Anti-Plutonium Campaign], Blue Ridge Environmental Defense League, Retrieved 28 November 2010</ref>

Získané <sup>241</sup>Am lze použít na výrobu těžších izotopů americia [[Záchyt neutronu|záchytem neutronů]] v&nbsp;jaderném reaktoru. V&nbsp;[[lehkovodní reaktor|lehkovodním reaktoru]] se 79 % <sup>241</sup>Am přemění na <sup>242</sup>Am a 10 % na jaderný izomer <sup>242m</sup>Am<ref>{{Cite journal|doi=10.3327/jnst.41.448|author=Sasahara, A.|title=Neutron and Gamma Ray Source Evaluation of LWR High Burn-up UO<sub>2</sub> and MOX Spent Fuels|journal=Journal of Nuclear Science and Technology|date=2004|volume=41|issue=4|pages=448–456|url=http://www.jstage.jst.go.jp/article/jnst/41/4/448/_pdf|display-authors=etal|deadurl=ano|archiveurl=https://archive.today/20101119071142/http://www.jstage.jst.go.jp/article/jnst/41/4/448/_pdf|archivedate=2010-11-19|titul=Archivovaná kopie|datum přístupu=2017-10-01|url archivu=https://archive.today/20101119071142/http://www.jstage.jst.go.jp/article/jnst/41/4/448/_pdf|datum archivace=2010-11-19}} [http://sciencelinks.jp/j-east/ article/200410/000020041004A0333355.php Abstract] {{Wayback|url=http://sciencelinks.jp/j-east/ |date=20101124010256 }}</ref>

:<math>\mathrm{^{241}_{\ 95}Am\ \xrightarrow {(n,\gamma)} \ ^{242}_{\ 95}Am}</math>

== Použití ==

=== Ionizační detektory kouře ===
{{Podrobně|Požární hlásič#Hlásič kouře}}

Americium-241 je jediný syntetický nuklid, který našel své využití v&nbsp;domácnostech, kde se používá v&nbsp;nejběžnějším typu [[požární hlásič|požárních hlásičů]] (s&nbsp;ionizačním detektorem kouře) <sup>241</sup>AmO<sub>2</sub> jako zdroj [[ionizující záření|ionizujícího záření]].<ref>{{Citation|url=http://www.uic.com.au/nip35.htm|archiveurl=https://web.archive.org/web/20080303223058/http://www.uic.com.au/nip35.htm|archivedate=2008-03-03|title=Smoke Detectors and Americium|work=Nuclear Issues Briefing Paper|volume=35|date=May 2002|accessdate=2015-08-26|titul=Archivovaná kopie|datum přístupu=2017-10-01|url archivu=http://webarchive.loc.gov/all/20020911070229/http%3A//www%2Euic%2Ecom%2Eau/nip35%2Ehtm|datum archivace=2002-09-11|nedostupné=ano}}</ref> Tento izotop je upřednostňován před <sup>226</sup>[[radium|Ra]], protože vyzařuje pětkrát více alfa částic a také poměrně málo škodlivé [[záření gama]]. Vzhledem k poločasu rozpadu 432,6&nbsp;let se množství americia v&nbsp;detektoru postupně snižuje, po 19&nbsp;letech obsahuje přibližně 3 % a po 32&nbsp;letech přibližně 5 % neptunia. Obvyklé množství americia v&nbsp;novém hlásiči je 0,29&nbsp;[[Kilogram#Mikrogram|mikrogramů]], aktivita asi 37&nbsp;kBq; v&nbsp;některých starších průmyslových hlásičích až 3&nbsp;MBq. Obsah <sup>241</sup>Am se jeho rozpadem na <sup>237</sup>Np (s&nbsp;mnohem delším poločasem, tedy nižší aktivitou) pomalu snižuje. Vyzařované částice alfa procházejí [[ionizační komora|ionizační komorou]], vzduchem vyplněným místem mezi dvěma elektrodami, což umožňuje, aby mezi deskami kondenzátoru procházel díky [[Ionizace|ionizaci]] vzduchu malý, ale stálý elektrický proud. Pokud se do tohoto prostoru dostane kouř, pohltí některé alfa částice, zmírní ionizaci vzduchu a způsobí snížení protékajícího proudu. Přístroj zaznamená tuto změnu proudu a rozezní piezoelektrický bzučák. Ve srovnání s&nbsp;optickými detektory je ionizační detektor levnější a citlivější, ovšem také náchylnější k&nbsp;falešným poplachům.

==== Výroba detektorů ====
Výroba americia do hlásičů začíná u oxidu americičitého, který je důkladně promíchán se zlatem, vytvarován do žádoucího tvaru a roztaven za vysokého tlaku a při teplotě nad 800&nbsp;°C. Přidá se stříbro a přední kryt ze zlata (nebo slitiny zlata či [[palladium|palladia]]) a za tepla se zpevní. Produkt je zpracován několika cykly válcování za studena, aby bylo dosaženo požadované tloušťky a úrovně radioaktivity. Konečná tloušťka je okolo 0,2&nbsp;mm, z&nbsp;čehož asi 1 % představuje zlato. Vzniklý, asi 20&nbsp;mm široký, pás se rozdělí na asi 1&nbsp;metr dlouhé úseky. Z tohoto pásu jsou vyraženy disky o průměru kolem 5&nbsp;mm, které se následně vloží do (většinou hliníkového) pláště, který tvoří většinu toho, co je vidět na disku. Tenký okraj tohoto pláště se přehne a zcela uzavře disk.<ref>{{Cite web|url=http://www.madehow.com/Volume-2/Smoke-Detector.html|title=Smoke Detector|last=|first=|date=|website=|access-date=}}</ref>

=== Radioizotopové generátory ===
Jelikož má <sup>241</sup>Am relativně podobný poločas přeměny jako <sup>238</sup>Pu (432,6&nbsp;let oproti 87,7&nbsp;rokům), bylo navrženo jeho využití v&nbsp;[[radioizotopový termoelektrický generátor|radioizotopových termoelektrických generátorech]] v&nbsp;kosmických sondách a lodích.<ref name="RTG">{{Citace elektronického periodika |titul=Basic elements of static RTGs |url=http://fti.neep.wisc.edu/neep602/SPRING00/lecture5.pdf |datum přístupu=2017-10-01 |url archivu=https://web.archive.org/web/20130215003518/http://fti.neep.wisc.edu/neep602/SPRING00/lecture5.pdf }}</ref><ref>G.L. Kulcinski, NEEP 602 Course Notes (Spring 2000), Nuclear Power in Space, University of Wisconsin Fusion Technology Institute (see last page)</ref> I&nbsp;když americium-241 vytváří méně tepla a elektrické energie než plutonium-238 (114,7&nbsp;mW/g u <sup>241</sup>Am a 390&nbsp;mW/g u <sup>238</sup>Pu)<ref name="RTG"/> a přestože jím vydávané záření představuje větší hrozbu pro člověka kvůli vyzařování gama fotonů a neutronů jej [[Evropská kosmická agentura]] hodlá využít ve svých kosmických sondách v&nbsp;důsledku celosvětového nedostatku plutonia-238.<ref>[http://www.spaceflightnow.com/news/n1007/09rtg/ Space agencies tackle waning plutonium stockpiles], Spaceflight now, 9 July 2010</ref>

=== Zdroj neutronů ===
Oxidy <sup>241</sup>Am smíchané pod tlakem s&nbsp;[[beryllium|berylliem]] mohou být velmi účinnými zdroji neutronů. Radioaktivním rozpadem se uvolňují částice alfa
:<math>\mathrm{^{241\!\,}_{\ 95}Am\ \overset{432{,}2r}{\longrightarrow} \ ^{237}_{\ 93}Np\ +\ ^{4}_{2}\alpha^{2+} +\ \gamma~59{,}5~keV}</math>

,které reagují s&nbsp;berylliem
:<math>\mathrm{^{9}_{4}Be\ +\ ^{4}_{2}\alpha^{2+} \longrightarrow \ ^{12}_{\ 6}C\ +\ ^{1}_{0}n\ +\ \gamma}</math>

Takovéto zdroje neutronů se nejčastěji využívají v&nbsp;[[neutronová sonda|neutronových sondách]] - zařízeních pro měření vlhkosti půdy, také v&nbsp;tomografii a dalších radiochemických metodách.

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

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

Ozářením <sup>241</sup>Am jádry <sup>12</sup>C nebo <sup>22</sup>Ne lze získat <sup>253</sup>[[einsteinium|Es]] a <sup>263</sup>[[dubnium|Db]].<ref name="Binder">{{Cite book|last= Binder |first=Harry H.|title = Lexikon der chemischen Elemente: das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten : mit 96 Abbildungen und vielen tabellarischen Zusammenstellungen|date = 1999|isbn = 978-3-7776-0736-8}}</ref> [[Berkelium]] (konkrétně izotop <sup>243</sup>Bk bylo poprvé připraveno ostřelováním <sup>241</sup>Am alfa částicemi. Podobně bylo ve [[Spojený ústav jaderných výzkumů v Dubně|Spojeném ústavu jaderných výzkumů v Dubně]] několika reakcemi, mimo jiné ozářením <sup>243</sup>Am ionty <sup>15</sup>N, připraveno [[nobelium]]. Jedna z&nbsp;reakcí pro syntézu [[lawrencium|lawrencia]], objevená vědci z&nbsp;Berkeley a Dubny, zahrnuje bombardování <sup>243</sup>Am jádry <sup>18</sup>O.

=== Spektrometrie ===
Americium-241 se používá jako zdroj gama záření i alfa částic pro mnohá medicínská a průmyslová využití. Emise gama záření o energii 59,54&nbsp;keV lze použít k&nbsp;nepřímé analýze materiálu v&nbsp;[[rentgen (zařízení)|radiografii]] a [[rentgenová fluorescence|rentgenové fluorescenční]] spektroskopii. Americium-241 je také možné použít ke kalibraci gama spektrometrů v&nbsp;nízkém energetickém pásmu, jelikož jeho spektrum obsahuje prakticky jediný vrchol a zanedbatelné Comptonovo kontinuum (s&nbsp;nejméně o tři řády nižší intenzitou).<ref>[http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/indx_dec.jsp Nuclear Data Viewer 2.4] {{Wayback|url=http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/indx_dec.jsp |date=20170601010723 }}, NNDC</ref>

== Lékařství ==
Gama záření americia-241 se používalo k&nbsp;diagnóze funkce štítné žlázy, toto použití je již zastaralé. Pomocí tohoto záření lze získat poměrně kvalitní radiografické snímky (expoziční doba je 10&nbsp;minut). Radiografické přístroje s americiem-241 byly pouze testovány a nikdy nebyly použity v&nbsp;praxi z&nbsp;důvodu dlouhého času, po který by bylo třeba pacienta vystavit účinkům záření, které je [[karcinogen]]ní.<ref>{{Cite web|url=http://web.ornl.gov/info/reports/1962/3445605995483.pdf|title=Americium-241 Uses|last=|first=|date=|website=|publisher=|access-date=|deadurl=ano|archiveurl=https://web.archive.org/web/20151129092333/http://web.ornl.gov/info/reports/1962/3445605995483.pdf|archivedate=2015-11-29|titul=Archivovaná kopie|datum přístupu=2017-10-01|url archivu=https://web.archive.org/web/20151129092333/http://web.ornl.gov/info/reports/1962/3445605995483.pdf|datum archivace=2015-11-29}}</ref>

== Bezpečnost ==
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 <sup>241</sup>Am je 1&nbsp;110&nbsp;Bq.<ref>{{Cite web|url=http://www.nucleonica.net/wiki/index.php?title=Americium_Am|title=Americium Am|last=|first=|date=|website=|publisher=|access-date=}}</ref>

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<sup>−5</sup>&nbsp;mSv/h/MBq na metr.

Při pozření se americium-241 vyloučí během několika dnů a pouze 0,05 % přejde do krve, z&nbsp;toho po 45 % se dostane do jater a do kostí a zbylých 10 % je vyloučeno. Míra absorpce v&nbsp;játrech se zvyšuje s&nbsp;věkem. V&nbsp;kostech se nejprve hromadí v&nbsp;kůře a poté se pomalu dostává do ostatních částí. [[Biologický poločas]] <sup>241</sup>Am je 50&nbsp;let v&nbsp;kostech a 20&nbsp;let v&nbsp;játrech, zatímco v&nbsp;[[pohlavní orgán|pohlavních orgánech]] zůstává stále.<ref>Frisch, Franz ''Crystal Clear, 100 x energy'', Bibliographisches Institut AG, Mannheim 1977, {{ISBN|3-411-01704-X}}, p. 184</ref>

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

== Reference ==
{{Překlad|jazyk=en|článek=Americium-241|revize=803253318}}

<references />
{{Autoritní data}}

{{Portály|Chemie}}

[[Kategorie:Izotopy americia]]