アメリシウムの同位体

アメリシウム （95 Am）の同位体
主な同位体[1]崩壊
同位体存在比半減期 （t 1/2）モード生成物
241 Am合成432.6年α237 Np
SF–
242 Am合成16.02時間β −242 Cm
ε242 Pu
242m1 Am合成141年IT242 Am
α238 Np
243 Am合成7350年α239 Np
SF–

アメリシウム（95 Am）は人工元素であるため、標準的な原子量を与えることはできません。すべての人工元素と同様に、安定同位体は知られていません。最初に合成された同位体は1944年の241 Amでした。この人工元素はアルファ粒子を放出して崩壊します。アメリシウムの原子番号は95（アメリシウム原子の核内の陽子の数）です。243
Amは241よりも桁違いに長い寿命を持っていますが、241
ええ、前者は後者よりも入手が困難です。 なぜなら、後者は使用済み核燃料に多く含まれているからです

アメリシウムには、231 Amを除く229 Amから247 Amまでの18の放射性同位体が特性評価されています。別の同位体である223 Amも報告されていますが、未確認です。最も安定した同位体は、半減期が7,350年の243 Amと、半減期が432.6年の241 Amです。残りの放射性同位体はすべて半減期が7日未満で、その大部分は2時間未満です。この元素には14のメタ状態もあり、最も安定しているのは242m1 Am（半減期141年）です。この異性体は、その半減期が同じ同位体の基底状態よりもはるかに長いという点で珍しいものです。

同位体一覧

核種
[n 1]		ZN同位体質量 ( Da ) [2] [n 2] [n 3]
半減期[1]
崩壊
モード[1]
[n 4]		娘
同位体
スピンと
パリティ[1]
[n 5] [n 6]
励起エネルギー[n 6]
223 Am [n 7]95128223.04584(32)#10(9) msα219 Np9/2–#
229 Am95134229.04528(11)1.8(15) sα225 Np5/2–#
230 Am95135230.04603(15)#40(9) sβ + (<70%)230 Pu1–#
β +、SF (>30%)(各種)
232 Am95137232.04661(32)#1.31(4)分β + (97%)232 Pu1–#
α? (3%)228 Np
β +、SF (0.069%)(各種)
233 Am95138233.04647(12)#3.2(8)分β + ? (95.5%)233 Pu5/2–#
α (4.5%)229 Np
234 Am95139234.04773(17)#2.32(8)分β + (99.95%)234 Pu0–#
α (0.039%)230 Np
β +、SF (0.0066%)(各種)
235 Am95140235.04791(6)10.3(6)分β + (99.60%)235 Pu5/2−#
α (0.40%)231 Np
236 Am95141236.04943(13)#3.6(1)分β +236 Pu5−
α (4×10 −3 %)232 Np
236m Am50(50)# keV2.9(2)分β +236 Pu(1−)
237 Am95142237.05000(6)#73.6(8)分β + (99.975%)237 Pu5/2−
α (0.025%)233 Np
238 Am95143238.05198(6)98(3)分β +238 Pu1+
α (1.0×10 −4 %)234 Np
238m Am2500(200)keV35(18)μsSF(各種)
239 Am95144239.0530227(21)11.9(1)hEC (99.990%)239 Pu5/2−
α (0.010%)235 Np
239m Am2500(200)keV163(12)nsSF(各種)(7/2+)
240 Am95145240.055298(15)50.8(3) 時間β +240 Pu(3−)
α (1.9×10 −4 %)236 Np
240m Am3000(200) keV940(40) μsSF(各種)
241 Am95146241.0568273(12)432.6(6) 年α237 Np5/2−
SF (3.6×10 −10 %)(各種)
241m Am2200(200) keV1.2(3) μsSF(各種)
242 Am95147242.0595474(12)16.02(2) 時間β − (82.7%)242 Cm1−
EC (17.3%)242 Pu
242m1 Am48.60(5) keV141(2) yIT (99.55%)242 Am5−
α (0.45%)238 Np
SF (<4.7×10 −9 %)(各種)
242m2 Am2200(80) keV14.0(10) msSF(各種)(2+, 3−)
IT242 Am
243 Am95148243.0613799(15)7350(9) yα239 Np5/2−
SF (3.7×10 −9 %)(各種)
243m Am2300(200) keV5.5(5) μsSF(各種)
244 Am95149244.0642829(16)10.01(3)時間β −244 Cm(6−)
244m1 Am89.3(16) keV26.13(43)分β − (99.96%)244 Cm1+
EC (0.0364%)244 Pu
244m2 Am2000(200)# keV0.90(15)ミリ秒SF(各種)
244m3 Am2200(200)# keV約6.5μsSF(各種)
245 Am95150245.0664528(20)2.05(1)時間β −245 Cm5/2+
245m Am2400(400)# keV0.64(6) μsSF(各種)
246 Am95151246.069774(19)#39(3)分β −246 Cm7-
246m1 Am30(10)# keV25.0(2) 分β −246 Cm2(−)
246m2 Am2000(800)# keV73(10) μsSF(各種)
247 Am95152247.07209(11)#23.0(13) 分β −247 Cm5/2#
この表のヘッダーとフッター：
  1. ^ m Am – 励起核異性体
  2. ^ ( ) – 不確かさ (1 σ ) は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されています
  3. ^ # – #でマークされた原子質量：値と不確実性は、純粋に実験データからではなく、少なくとも部分的に質量面（TMS）の傾向から導き出されています。
  4. ^ 崩壊モード：
    EC：電子捕獲
    CD：クラスター崩壊
    IT：異性体遷移
    SF：自発核分裂
  5. ^ ( ) スピン値 – 弱い帰属引数を持つスピンを示します。
  6. ^ ab # – #でマークされた値は、純粋に実験データからではなく、少なくとも部分的に隣接核種（TNN）の傾向から導き出されています。
  7. ^ この同位体の発見は、理論予測と報告された実験データの間の不一致により不確実です。[3]

アクチニドと核分裂生成物

半減期によるアクチニドと核分裂生成物
崩壊系列によるアクチニド[4]半減期の
範囲 ( a )		収量による235 Uの核分裂生成物[5]
4n
（トリウム）		4n +1
（ネプツニウム）		4n + 2
（ラジウム）		4n + 3
（アクチニウム）		4.50.04～1.25%<0.001%
228 Ra 4～6 a155 Eu+
248 Bk[6]> 9 a
244 Cm+241 Pu+250 Cf227 Ac+10～29 a90 Sr85 Kr113m Cd+
232 U+238 Pu+243 Cm+29～97 a137 Cs151 Smþ121m Sn
249 Cfƒ242m Amƒ141～351 a

100 a～210 kaの範囲に半減期を持つ核分裂生成物はありません…

241 Amƒ251 Cfƒ[7]430～900 a
226 Ra№247 Bk1.3～1.6 ka
240 Pu229 Th246 Cmƒ243 Amƒ4.7～7.4 ka
245 Cmƒ250 Cm8.3～8.5 ka
239 Puƒ24.1 ka
230 Th№231 Pa№32～76 ka
236 Npƒ233 Uƒ234 U№150～250 ka99 Tc₡126 Sn
248 Cm242 Pu327～375 ka79 Se₡
1.33 Ma135 Cs₡
237 Npƒ1.61～6.5 Ma93 Zr107 Pd
236 U247 Cmƒ15～24 Ma129 I₡
244 Pu80 Ma

…1570万年前以降[8]

232 Th№238 U№235 Uƒ№0.7～14.1 Ga

アメリシウム241

イオン化煙検知器に使用されるアメリシウム241。

アメリシウム241（アルファ線放出体、半減期432.6年）は、核廃棄物中のアメリシウムの最も一般的な同位体です。[9]これは、電離箱として機能する通常の電離煙検知器で使用される同位体です。標準的なプルトニウム238（87.7年）や代替のストロンチウム90 （28.91年）よりも半減期が長く、長寿命放射性同位体熱電発電機の燃料として有望です。崩壊熱は0.114 W/g、自発核分裂率は1.2/g/sです

アメリシウム241のアルファ崩壊は、かなりのガンマ線の放出を伴います。プルトニウム中のアメリシウム241の存在は、（アメリシウム241に崩壊する）元の濃度とサンプルの年代によって決まります。プルトニウム241を含む古いプルトニウムサンプルはアメリシウム241を蓄積するため、そのようなプルトニウムからアメリシウムを化学的に分離する必要がある場合があります （例：プルトニウムピットの再加工中）。

アメリシウム242m

軽水炉における238 Puと244 Cm間の核変換フロー。 [10]
核分裂率は100から示されたパーセンテージを引いたものです。
核変換の総率は核種によって大きく異なります。245 Cmから
248 Cmは長寿命で、崩壊は無視できます

アメリシウム242m（半減期141年）は、108m Ag、166m Ho、180m Ta、186m Re、192m Ir、210m Bi、212m Poなどと同様に、高エネルギー核異性体が基底状態よりも安定している稀な例の一つです。基底状態である242 Amは、ベータ崩壊または電子捕獲崩壊によって半減期16.02時間で崩壊しますが、スピン禁制の典型的な例では、異性体はこれらの崩壊様式では崩壊せず、非常にゆっくりと基底状態（崩壊の99.55%）に崩壊するか、アルファ粒子を放出します（0.45%、部分半減期31ky）。

アメリシウム242mは、臨界質量が低い核分裂性核種であり、プルトニウム239に匹敵します。[11]非常に高い核分裂断面積を持ち、原子炉で生成されるとすぐに破壊されます。この同位体が新しいタイプの原子力ロケットに使用できるかどうかが研究されています。[12] [13]

アメリシウム243

アメリシウム243のサンプル

アルファ線放出核種であるアメリシウム243の半減期は7350年[1]で、すべてのアメリシウム同位体の中で最も長いです。核燃料サイクルでは、主にプルトニウム242による中性子捕獲とそれに続くベータ崩壊によって生成されます。[14]燃焼度が上昇するにつれて、合計5回のウラン238による中性子捕獲が必要となるため、生産量は指数関数的に増加します。MOX燃料、特に高濃度MOX燃料を使用する場合241
プルトニウムと242
プルトニウムの含有量が多い場合、全体としてアメリシウムが増加し、より多くの243
アメリシウムが生成されます

243は、アルファ粒子（崩壊エネルギー5.439MeV）[15]を放出して239 Npになり、その後すぐに239 Puになるか、非常にまれに自発核分裂を起こして崩壊します。核分裂率はアメリシウム241の約60%、つまり約0.7/g/sです。[16]

他のアメリシウム同位体、そしてより一般的にはすべてのアルファ線放出体と同様に、243 Amは吸入または摂取後の内部汚染の場合に発がん性があります。また、 243 Amは、短寿命の崩壊生成物である239 Npから放出されるガンマ線に関連する外部被ばくのリスクも示します。他の2つのアメリシウム同位体（ 241 Amと242m Am）の外部被ばくリスクは、アメリシウム243の10%未満です。[9]

参考文献

  1. ^ abcde Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). 「NUBASE2020による核特性の評価」(PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3) 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ Wang, Meng; Huang, WJ; Kondev, FG; Audi, G.; Naimi, S. (2021). 「AME 2020原子質量評価(II). 表、グラフ、参考文献*. Chinese Physics C. 45 ( 3) 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf
  3. ^ Sun, MD; et al. (2017). 「新しい短寿命同位体223NpとN = 126付近のZ = 92サブシェル閉鎖の欠如」. Physics Letters B. 771 : 303–308 .書誌コード:2017PhLB..771..303S. doi : 10.1016/ j.physletb.2017.03.074
  4. ^ ラジウム（元素番号88）も加わります。実際にはサブアクチノイドですが、アクチニウム（元素番号89）の直前に位置し、ポロニウム（元素番号84）の後に3元素の不安定性ギャップがあり、このギャップには半減期が4年以上の核種は存在しません（このギャップで最も長寿命の核種は半減期が4日未満のラドン222です）。ラジウムは1600年と最も長寿命の同位体であるため、ここに含める価値があります。
  5. ^ 具体的には、例えば典型的な原子炉におけるウラン235の熱中性子核分裂から生成されます
  6. ^ ミルステッド、J.; フリードマン、A.M.; スティーブンス、C.M. (1965). 「バークリウム247のアルファ半減期；バークリウム248の新しい長寿命異性体」.核物理学. 71 (2): 299.書誌コード:1965NucPh..71..299M. doi :10.1016/0029-5582(65)90719-4
    同位体分析により、約10ヶ月間にわたって分析された3つのサンプル中に、質量248の種が一定量存在することが明らかになりました。これは、半減期が9年を超えるBk 248の異性体に起因します。Cf 248の増加は検出されず、β半減期の下限は約10⁻⁴と設定できます。この新しい異性体に起因するアルファ放射は検出されていません。アルファ半減期はおそらく300年を超えています。
  7. ^これは、「 不安定の海」に入る前の半減期が少なくとも4年である最も重い核種です。
  8. ^ 半減期が232 Thを大幅に超える「古典的に安定した」核種は除きます。例えば、113m Cdの半減期はわずか14年ですが、 113 Cdの半減期は8京年です
  9. ^ ab "アメリシウム"ウェイバックマシンで2012年7月30日にアーカイブ。アルゴンヌ国立研究所、EVS。2009年12月25日閲覧。
  10. ^笹原明宏、松村哲夫、ニコラウ・ジョルゴス、パパイオアヌー・ディミトリ（2004年4月） 。「軽水炉高燃焼度UO₂およびMOX使用済み燃料の中性子およびガンマ線源評価」。原子力科学技術ジャーナル。41 (4): 448–456 . doi : 10.3327/jnst.41.448
  11. ^ 「241Am、242mAm、243Amの臨界質量計算」（PDF） 。 2011年7月22日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2011年2月3日閲覧。
  12. ^ 「極めて効率的な核燃料はわずか2週間で人類を火星に送ることができる」（プレスリリース）。ベン＝グリオン・ネゲブ大学。2000年12月28日
  13. ^ Ronen, Yigal; Shwageraus, E. (2000). 「原子炉における超薄型242mAm燃料要素」. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 455 ( 2): 442– 451. Bibcode :2000NIMPA.455..442R. doi :10.1016/s0168-9002(00)00506-4.
  14. ^ 「アメリシウム243」Wayback Machineに2011年2月25日アーカイブ。オークリッジ国立研究所。2009年12月25日閲覧。
  15. ^ 国立核データセンター。「NuDat 3.0データベース」。ブルックヘブン国立研究所
  16. ^ Nubaseデータから計算.

出典

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