Américium 241

Modèle:Infobox Isotope L'américium 241, noté Modèle:ExpAm, est l'isotope de l'américium dont le nombre de masse est égal à 241 : son noyau atomique compte Modèle:Unité et Modèle:Unité avec un spin 5/2- pour une masse atomique de Modèle:Unité. Il est caractérisé par un excès de masse de Modèle:Unité et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de Modèle:Unité. Un gramme d'Modèle:Nobr présente une radioactivité de Modèle:Unité.

Propriétés

Ce radioisotope donne du Modèle:Nobr par [[Radioactivité α|Modèle:Nobr]] avec une énergie de désintégration de Modèle:Unité et une période radioactive de Modèle:Unité ; le Modèle:ExpNp subit à son tour une désintégration α avec une période de Modèle:Unité d'années en Modèle:Nobr :

${}^{\mathrm{2}\mathrm{4}\mathrm{1}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{5}}\mathrm{A}\mathrm{m}\underset{432,2ans}{\overset{\alpha 5,638MeV}{\to }}{}_{\mathrm{9}\mathrm{3}}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{7}}\mathrm{N}\mathrm{p}\underset{2144500ans}{\overset{\alpha 4,959MeV}{\to }}{}_{\mathrm{9}\mathrm{1}}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{3}}\mathrm{P}\mathrm{a}\underset{26,967jours}{\overset{{\beta }^{-}0,571MeV}{\to }}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{3}}\mathrm{U}$

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{3}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}\underset{159200ans}{\overset{\alpha 4,909MeV}{\to }}{}_{\mathrm{9}\mathrm{0}}^{\mathrm{2}\mathrm{2}\mathrm{9}}\mathrm{T}\mathrm{h}\underset{7880ans}{\overset{\alpha 5,168MeV}{\to }}{}_{\mathrm{8}\mathrm{8}}^{\mathrm{2}\mathrm{2}\mathrm{5}}\mathrm{R}\mathrm{a}\underset{14,9jours}{\overset{{\beta }^{-}0,357MeV}{\to }}{}_{\mathrm{8}\mathrm{9}}^{\mathrm{2}\mathrm{2}\mathrm{5}}\mathrm{A}\mathrm{c}$

${}^{\mathrm{2}\mathrm{2}\mathrm{5}}{}_{\mathrm{8}\mathrm{9}}\mathrm{A}\mathrm{c}\underset{10,0jours}{\overset{\alpha 5,935MeV}{\to }}{}_{\mathrm{8}\mathrm{7}}^{\mathrm{2}\mathrm{2}\mathrm{1}}\mathrm{F}\mathrm{r}\underset{4,9min}{\overset{\alpha 6,458MeV}{\to }}{}_{\mathrm{8}\mathrm{5}}^{\mathrm{2}\mathrm{1}\mathrm{7}}\mathrm{A}\mathrm{t}\underset{32,3ms}{\overset{\alpha 7,202MeV}{\to }}{}_{\mathrm{8}\mathrm{3}}^{\mathrm{2}\mathrm{1}\mathrm{3}}\mathrm{B}\mathrm{i}$

${}^{\mathrm{2}\mathrm{1}\mathrm{3}}{}_{\mathrm{8}\mathrm{3}}\mathrm{B}\mathrm{i}\underset{45,59min}{\overset{{\beta }^{-}1,426MeV}{\to }}{}_{\mathrm{8}\mathrm{4}}^{\mathrm{2}\mathrm{1}\mathrm{3}}\mathrm{P}\mathrm{o}\underset{4,2\mu s}{\overset{\alpha 8,537MeV}{\to }}{}_{\mathrm{8}\mathrm{2}}^{\mathrm{2}\mathrm{0}\mathrm{9}}\mathrm{P}\mathrm{b}\underset{3,253heures}{\overset{{\beta }^{-}0,644MeV}{\to }}{}_{\mathrm{8}\mathrm{3}}^{\mathrm{2}\mathrm{0}\mathrm{9}}\mathrm{B}\mathrm{i}$

Dans 85 % des cas, la désintégration α se produit par une émission d'une particule de Modèle:Unité vers un état excité du Modèle:ExpNp, dont le retour au fondamental libère un rayon gamma de Modèle:Unité. Le spectre énergétique de la désintégration de l'Modèle:Nobr est cependant complexe, avec de nombreuses transitions différentes possibles, en théorie il comprend plus de Modèle:Unité d'émissions α, [[Rayon gamma|Modèle:Mvar]] et X, toutefois la majorité sont de faible probabilité et peu observables en pratique.

L'atome Modèle:ExpAm connaît également une fission spontanée avec une probabilité voisine de Modèle:Val.

Il s'agit d'un isotope fissile, mais dont la masse critique (sphère nue) est particulièrement élevée, d'au moins Modèle:Unité.

De tous les isotopes d'américium, l'isotope Modèle:ExpAm 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 Modèle:Refnec nucléide synthétique ayant un usage domestique : on le trouve dans certains détecteurs de fuméeModèle:,Modèle:,, où il sert comme source de rayonnements ionisants sous forme d'un échantillon de dioxyde d'américium Modèle:Nobr représentant Modèle:Unité de l'isotope Modèle:ExpAm.

Il était également utilisé dans certains paratonnerres.

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 plus longue que celle du plutonium 238 généralement utilisé à cette fin. Ces générateurs servent à alimenter en électricité les 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 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 Modèle:Nobr, il fournit une puissance spécifique initiale d'environ Modèle:Unité pour l'isotope pur (soit 17,8 % de celle du Modèle:ExpPu) ramenée à Modèle:Unité sous forme de [[Dioxyde d'américium|dioxyde d'Modèle:Nobr]] Modèle:Nobr. De plus, son spectre énergétique génère davantage de [[Rayon gamma|rayons Modèle:Mvar]], principalement à Modèle:Unité, de sorte qu'un blindage d'au moins Modèle:Unité de plomb est nécessaire pour ramener à Modèle:Unité la dose équivalente reçue d'une source d'un kilowatt située à un mètre : c'est davantage que le Modèle:Nobr, qui ne requiert qu'environ Modèle:Unité de plomb dans ces conditions, mais moins que tous les autres radioisotopes envisageables pour ce type d'applications.

Utilisation en tant que composant de détecteur de fumée

L’américium 241 est utilisé depuis des dizaines d'années dans certains détecteurs de fumée sous forme de [[Dioxyde d'américium|Modèle:Nobr (dioxyde d’américium)]]. Du fait de sa radioactivité émettrice de Modèle:Nobr, ce radioisotope a comme faculté le pouvoir d'ioniser l'air. Il peut ainsi créer des champs électriques microscopiques de l'ordre du picoampère, d'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 Modèle:Nobr et donc fait baisser le courant électrique par la même occasion, ce qui déclenche l'alarme.

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 Modèle:Unité de [[Particule α|Modèle:Nobr]] émises par seconde (par gramme de métal). C'est la raison pour laquelle l'utilisation de ces détecteurs est devenue interdite en France.

Environnement

En France, l'IRSN a produit une fiche sur l'Modèle:Nobr et l'environnement.

Voir aussi

Articles connexes

• Américium
• Table des isotopes
• Isotope fissile
• Générateur thermoélectrique à radioisotope

Liens externes

• Modèle:En Argonne National Laboratory Americium
• Modèle:En The preparation, properties, and uses of americium-241 - Oak Ridge National Laboratory, 1962.