Voir la source de Américium 241

{{Infobox Isotope
 | couleur_fond            = #{{Couleur élément chimique|charte=actinides}}
 | nom_isotope             = Américium 241
 | image_isotope           = Americium button hd.jpg
 | upright                 = 1.35
 | legende                 = Source d'[[Rayonnement ionisant|ionisation]] à l'{{nobr|américium 241}} pour [[détecteur de fumée]] contenue dans une pastille d'[[aluminium]].
 | noms_isotope            = Américium 241
 | symbole                 = Am
 | numero                  = 241
 | nombre_neutrons         = 146
 | nombre_protons          = 95
 | presence_naturelle      = 
 | demi_vie                = {{unité|432.6(6)|ans}}<ref name="IAEA.Nuclides">
{{Lien web
 | langue      = en
 | url         = https://www-nds.iaea.org/relnsd/vcharthtml/VChartHTML.html
 | titre       = Live Chart of Nuclides: {{Nucléide|241|95|Am||146}}
 | date        = 31 mars 2004
 | site        = www-nds.iaea.org
 | éditeur     = [[Agence internationale de l'énergie atomique|AIEA]]
 | consulté le = 14 août 2021
}}.</ref>
 | produit_desintegration  = [[Neptunium 237|{{exp|237}}Np]]
 | masse                   = 241,0568273(12)
 | spin                    = 5/2-
 | Exces_energie           = {{unité|52934.3|±=1.1|keV}}<ref name="IAEA.Nuclides"/>
 | erreur1                 = 
 | energie_liaison         = {{unité|7543.279|±=0.005|keV}}<ref name="IAEA.Nuclides"/>
 | erreur2                 = 
 | parent1                 = {{Nucléide|241|94|Pu|Plutonium 241}}
 | desintegration_parent1  = [[Radioactivité β|β{{exp|−}}]]
 | demi_vie_parent1        = {{unité|14.329(29)|ans}}
 | parent2                 = {{Nucléide|241|96|Cm|Curium 241}}
 | desintegration_parent2  = [[Capture électronique|{{serif|ε}}]]
 | demi_vie_parent2        = {{unité|32.8(2)|jours}}
 | parent3                 = {{Nucléide|247|97|Bk|Berkélium 247}}
 | desintegration_parent3  = [[Radioactivité α|α]] à 0,12 %
 | demi_vie_parent3        = {{unité|1380(250)|ans}}
 | parent4                 = 
 | desintegration_parent4  = 
 | demi_vie_parent4        = 
 | cible1                  = 
 | reaction1               = 
 | cible2                  = 
 | reaction2               = 
 | cible3                  = 
 | reaction3               = 
 | cible4                  = 
 | reaction4               = 
 | desintegration_mode1    = [[Radioactivité α|α]]
 | produit_desintegration1 = {{Nucléide|237|93|Np|Neptunium 237}}
 | desintegration_energie1 = 5,486
 | desintegration_mode2    = [[Rayon gamma|{{mvar|γ}}]]
 | produit_desintegration2 = 
 | desintegration_energie2 = 0,0595409
 | desintegration_mode3    = [[Radioactivité de clusters|Clusters]]
 | produit_desintegration3 = 
 | desintegration_energie3 = 93,923
 | desintegration_mode4    = 
 | produit_desintegration4 = 
 | desintegration_energie4 = 
}}
L''''américium 241''', noté '''{{exp|241}}Am''', est l'[[isotopes de l'américium|isotope de l'américium]] dont le [[nombre de masse]] est égal à 241 : son [[noyau atomique]] compte {{unité|95|[[proton]]s}} et {{unité|146|[[neutron]]s}} avec un [[spin]] 5/2- pour une [[masse atomique]] de {{unité|241,05683|g/mol}}. Il est caractérisé par un [[excès de masse]] de {{unité|52934.3|±=1.1|keV}} et une [[énergie de liaison nucléaire]] par [[nucléon]] de {{unité|7543.28|keV}}<ref name="IAEA.Nuclides"/>. Un gramme d'{{nobr|américium 241}} présente une [[radioactivité]] de {{unité|127.0|GBq}}.

== Propriétés ==

Ce [[radioisotope]] donne du {{nobr|[[neptunium 237]]}} par [[Radioactivité α|{{nobr|désintégration α}}]] avec une [[énergie de désintégration]] de {{unité|5.638|MeV}} et une [[période radioactive]] de {{unité|432.2|ans}} ; le {{exp|237}}Np subit à son tour une désintégration α avec une période de {{unité|2.144|millions}} d'années en {{nobr|[[protactinium 233]]}} :
:<math>\mathrm{^{241}_{\ 95}Am\ \xrightarrow [432,2\ ans] {\alpha\ 5,638\ MeV} \ ^{237}_{\ 93}Np\ \xrightarrow [2\ 144\ 500\ ans] {\alpha\ 4,959\ MeV} \ ^{233}_{\ 91}Pa\ \xrightarrow [26,967\ jours] {\beta^-\ 0,571\ MeV} \ ^{233}_{\ 92}U}</math>
:<math>\mathrm{^{233}_{\ 92}U\ \xrightarrow [159\ 200\ ans] {\alpha\ 4,909\ MeV} \ ^{229}_{\ 90}Th\ \xrightarrow [7\ 880\ ans] {\alpha\ 5,168\ MeV} \ ^{225}_{\ 88}Ra\ \xrightarrow [14,9\ jours] {\beta^-\ 0,357\ MeV} \ ^{225}_{\ 89}Ac}</math>
:<math>\mathrm{^{225}_{\ 89}Ac\ \xrightarrow [10,0\ jours] {\alpha\ 5,935\ MeV} \ ^{221}_{\ 87}Fr\ \xrightarrow [4,9\ min] {\alpha\ 6,458\ MeV} \ ^{217}_{\ 85}At\ \xrightarrow [32,3\ ms] {\alpha\ 7,202\ MeV} \ ^{213}_{\ 83}Bi}</math>
:<math>\mathrm{^{213}_{\ 83}Bi\ \xrightarrow [45,59\ min] {\beta^-\ 1,426\ MeV} \ ^{213}_{\ 84}Po\ \xrightarrow [4,2\ \mu s] {\alpha\ 8,537\ MeV} \ ^{209}_{\ 82}Pb\ \xrightarrow [3,253\ heures] {\beta^-\ 0,644\ MeV} \ ^{209}_{\ 83}Bi}</math>

Dans 85 % des cas, la [[Radioactivité α|désintégration α]] se produit par une émission d'une particule de {{unité|5.485|MeV}} vers un état excité du {{exp|237}}Np, dont le retour au fondamental libère un rayon gamma de {{unité|59.54|keV}}. Le [[Radioactivité_α#Spectre_.C3.A9nerg.C3.A9tique|spectre énergétique]] de la désintégration de l'{{nobr|américium 241}} est cependant complexe, avec de nombreuses transitions différentes possibles, en théorie il comprend plus de {{unité|200|raies}} d'émissions [[Radioactivité α|α]], [[Rayon gamma|{{mvar|γ}}]] et [[Rayon X|X]], toutefois la majorité sont de faible probabilité et peu observables en pratique<ref>[http://laraweb.free.fr/Results/Am-241.txt Nucléide - Bibliothèque d'émission Laraweb : Liste des émissions pour l'américium 241]</ref>.

L'atome {{exp|241}}Am connaît également une [[fission spontanée]] avec une probabilité voisine de {{val|4e-10}}.

Il s'agit d'un [[isotope fissile]], mais dont la [[Masse critique (réaction nucléaire)|masse critique]] (sphère nue) est particulièrement élevée, d'au moins {{unité|60|kg}}.

De tous les isotopes d'américium, l'isotope {{exp|241}}Am est le plus simple à produire en quantité avec un bon degré de pureté, ce qui en fait le plus utilisé de tous. C'est d'ailleurs {{refnec|le seul}} [[nucléide]] [[Élément synthétique|synthétique]] ayant un usage domestique : on le trouve dans certains [[Détecteur et avertisseur autonome de fumée|détecteurs de fumée]]<ref>{{lien web |titre=Sûreté et élimination des détecteurs de fumée domestiques<!-- Vérifiez ce titre --> |url=https://nuclearsafety.gc.ca/fra/resources/fact-sheets/household-smoke-detector.cfm?pedisable=true |site=nuclearsafety.gc.ca |consulté le=13-11-2023}}.</ref>{{,}}<ref>https://couleur-science.eu/?d=f39487--comment-fonctionne-un-detecteur-de-fumee</ref>{{,}}<ref>https://afcn.fgov.be/fr/actualites/lutilisation-domestique-de-detecteurs-de-fumee-source-radioactive-bientot-interdite</ref>, où il sert comme source de [[Rayonnement ionisant|rayonnements ionisants]] sous forme d'un échantillon de [[dioxyde d'américium]] {{nobr|{{exp|241}}{{fchim|AmO|2}}}}<ref>https://cns-snc.ca/media/pdf_doc/ecc/smoke_am241_fr.pdf</ref> représentant {{unité|0.28|µg}} de l'isotope {{exp|241}}Am.

Il était également utilisé dans certains [[paratonnerre]]s<ref>[https://www.estrepublicain.fr/environnement/2020/10/09/deux-paratonnerres-radioactifs-decouverts-pres-d-un-etang]</ref>.

== Utilisation en tant que source d'énergie spatiale ==

L'américium 241 a été proposé comme source d'énergie pour [[générateur thermoélectrique à radioisotope]] en raison de sa [[Période radioactive|période]] plus longue que celle du [[plutonium 238]] généralement utilisé à cette fin. Ces générateurs servent à alimenter en électricité les [[Sonde spatiale|sondes spatiales]] destinées à l'exploration du [[Système solaire]] externe — là où le [[rayonnement solaire]] est bien trop faible pour générer suffisamment de puissance électrique à partir des panneaux solaires — ou les robots posés en surface des planètes telles que [[Mars (planète)|Mars]] ou la [[Lune]] afin de pouvoir fonctionner également la nuit.

L'américium 241 a cependant une [[densité d'énergie]] de l'ordre du quart de celle du {{nobr|plutonium 238}}, il fournit une puissance spécifique initiale d'environ {{unité|115|W/kg}} pour l'isotope pur (soit 17,8 % de celle du {{exp|238}}Pu) ramenée à {{unité|101|W/kg}} sous forme de [[Dioxyde d'américium|dioxyde d'{{nobr|américium 241}}]] {{nobr|{{exp|241}}{{fchim|AmO|2}}}}. De plus, son [[Radioactivité_α#Spectre_.C3.A9nerg.C3.A9tique|spectre énergétique]] génère davantage de [[Rayon gamma|rayons {{mvar|γ}}]], principalement à {{unité|59.54|keV}}, de sorte qu'un [[blindage (construction)|blindage]] d'au moins {{unité|20|mm}} de [[plomb]] est nécessaire pour ramener à {{unité|100|µSv/h}} la [[dose équivalente]] reçue d'une source d'un [[kilowatt]] située à un mètre : c'est davantage que le {{nobr|[[plutonium 238]]}}, qui ne requiert qu'environ {{unité|2.5|mm}} de plomb dans ces conditions, mais moins que tous les autres [[radioisotope]]s envisageables pour ce type d'applications<ref>[http://fti.neep.wisc.edu/neep602/SPRING00/lecture5.pdf NEEP 602 Course Notes (Spring 2000) Nuclear Power in Space Lecture 5], tableau de comparaison entre isotopes page 21. ''Pb Shield required'', {{unité|0.7|pouce}} contre 0.1</ref>.

== Utilisation en tant que composant de détecteur de fumée ==
{{Article détaillé|Détecteur et avertisseur autonome de fumée}}
[[Fichier:Chambre d'ionisation.svg|vignette|225x225px]]

L’américium 241 est utilisé depuis des dizaines d'années dans certains [[Détecteur et avertisseur autonome de fumée|détecteurs de fumée]] sous forme de [[Dioxyde d'américium|{{nobr|{{exp|241}}{{fchim|AmO|2}}}} (dioxyde d’américium)]]. Du fait de sa radioactivité émettrice de {{nobr|particules α}}, ce radioisotope a comme faculté le pouvoir d'ioniser l'air. Il peut ainsi créer des [[Champ électrique|champs électriques]] microscopiques de l'ordre du picoampère, d'[[Courant électrique|intensité]] infime, mais détectables. Est alors utilisé le principe de la [[chambre d'ionisation]]. C'est un espace rempli d'air entre deux électrodes permettant à un courant électrique constant de passer entre les plaques d'un [[condensateur]], en raison du rayonnement ionisant. Tant que le courant est détecté, l'[[alarme]] ne se déclenche pas.

Cependant, lorsque de la fumée s'intercale entre les plaques du condensateur et la source du rayonnement, elle bloque/absorbe des ions formés par les {{nobr|particules α}} et donc fait baisser le courant électrique par la même occasion, ce qui déclenche l'alarme<ref>{{Lien web |titre=How smoke detector is made - material, history, used, parts, components, steps, product, machine, History |url=http://www.madehow.com/Volume-2/Smoke-Detector.html |site=www.madehow.com |consulté le=2020-11-11}}.</ref>.

Bien entendu, l'inconvénient provient du fait que ce dispositif contient des matières radioactives. La quantité est très faible (moins d'un microgramme), mais la radioactivité est élevée avec {{unité|127|milliards}} de [[Particule α|{{nobr|particules α}}]] émises par seconde (par gramme de métal). C'est la raison pour laquelle l'utilisation de ces détecteurs est devenue interdite en [[France]]<ref>{{Lien web |titre=Arrêté du 18 novembre 2011 portant dérogation à l'article R. 1333-2 du code de la santé publique pour les détecteurs de fumée à chambre d'ionisation - Légifrance |url=https://www.legifrance.gouv.fr/jorf/id/JORFTEXT000024908599/ |site=www.legifrance.gouv.fr |consulté le=2020-11-11}}.</ref>.

== Environnement ==
En France, l'[[Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire|IRSN]] a produit une fiche sur l'{{nobr|américium 241}} et l'environnement<ref>IRSN [https://www.irsn.fr/sites/default/files/documents/larecherche/publications-documentation/fiches-radionucleides/Americium_Am241_v1.pdf Fiche {{nobr|Américium 241}} et l'environnement]</ref>.

== Notes et références ==
{{Références}}

== Voir aussi ==

=== Articles connexes ===
* [[Américium]]
* [[Table des isotopes]]
* [[Isotope fissile]]
* [[Générateur thermoélectrique à radioisotope]]

=== Liens externes ===
* {{en}} [http://www.ead.anl.gov/pub/doc/Americium.pdf Argonne National Laboratory] Americium
* {{en}} [http://web.ornl.gov/info/reports/1962/3445603652125.pdf The preparation, properties, and uses of americium-241] - Oak Ridge National Laboratory, 1962.

{{Tableau périodique des isotopes (navigation)}}
{{Portail|chimie|astronautique|physique|nucléaire}}

{{DEFAULTSORT:Americium 241}}
[[Catégorie:Radioisotope]]
[[Catégorie:Isotope fissile]]
[[Catégorie:Matériau nucléaire]]