L'américium 241, noté Am, est l'isotope de l'américium dont le nombre de masse est égal à 241 : son noyau atomique compte et avec un spin 5/2- pour une masse atomique de . Il est caractérisé par un excès de masse de et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de . Un gramme d' présente une radioactivité de .
Propriétés
Ce radioisotope donne du par avec une énergie de désintégration de et une période radioactive de ; le Np subit à son tour une désintégration α avec une période de d'années en :
Dans 85 % des cas, la désintégration α se produit par une émission d'une particule de vers un état excité du Np, dont le retour au fondamental libère un rayon gamma de . Le spectre énergétique de la désintégration de l' est cependant complexe, avec de nombreuses transitions différentes possibles, en théorie il comprend plus de d'émissions α, et X, toutefois la majorité sont de faible probabilité et peu observables en pratiqueNucléide - Bibliothèque d'émission Laraweb : Liste des émissions pour l'américium 241.
L'atome Am connaît également une fission spontanée avec une probabilité voisine de .
Il s'agit d'un isotope fissile, mais dont la masse critique (sphère nue) est particulièrement élevée, d'au moins .
De tous les isotopes d'américium, l'isotope 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 nucléide synthétique ayant un usage domestique : on le trouve dans certains détecteurs de fumée..., où il sert comme source de rayonnements ionisants sous forme d'un échantillon de dioxyde d'américium https://cns-snc.ca/media/pdf_doc/ecc/smoke_am241_fr.pdf représentant de l'isotope Am.
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 , il fournit une puissance spécifique initiale d'environ pour l'isotope pur (soit 17,8 % de celle du Pu) ramenée à sous forme de dioxyde d' . De plus, son spectre énergétique génère davantage de rayons , principalement à , de sorte qu'un blindage d'au moins de plomb est nécessaire pour ramener à la dose équivalente reçue d'une source d'un kilowatt située à un mètre : c'est davantage que le , qui ne requiert qu'environ de plomb dans ces conditions, mais moins que tous les autres radioisotopes envisageables pour ce type d'applicationsNEEP 602 Course Notes (Spring 2000) Nuclear Power in Space Lecture 5, tableau de comparaison entre isotopes page 21. Pb Shield required, contre 0.1.
Utilisation en tant que composant de détecteur de fumée
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L’américium 241 est utilisé depuis des dizaines d'années dans certains détecteurs de fumée sous forme de (dioxyde d’américium). Du fait de sa radioactivité émettrice de , 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 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 de 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' et l'environnementIRSN Fiche et l'environnement.
Notes et références
Voir aussi
Articles connexes Américium Table des isotopes Isotope fissile Générateur thermoélectrique à radioisotope
Liens externes Argonne National Laboratory Americium The preparation, properties, and uses of americium-241 - Oak Ridge National Laboratory, 1962.
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