Californium

Le californium est un élément chimique de symbole Cf et de numéro atomique 98. C'est le sixième transuranien synthétisé. Métal radioactif particulièrement dispendieux, il trouve néanmoins des applications comme amorce des réactions de fission dans les réacteurs nucléaires, dans le pilotage des centrales thermiques et des cimenteries en intervenant dans les sondes de contrôle de production, dans certaines radiothérapies, ainsi que dans l'exploration pétrolière.

Il a été produit pour la première fois en 1950 par Stanley G. Thompson, Glenn T. Seaborg, Kenneth Street, Jr., et Albert Ghiorso à Berkeley, en Californie, d'où son nom : il avait alors été obtenu en bombardant une cible de curium 242 avec un faisceau de particules α pour produire du Cf par une réaction (α,n) :

Le californium se forme dans les réacteurs nucléaires par captures neutroniques successives à partir d'uranium 238. L'étape intermédiaire est le berkélium ₉₇Bk, qui peut donner du californium autant par capture neutronique que par désintégration β (à partir de l'isotope Bk).

L'isotope Cf a une section efficace de fission de 4 800 barn pour les neutrons thermiques, ce qui fait que la plupart des atomes fissionnent avant de capturer des neutrons supplémentaires, mais il en demeure néanmoins suffisamment pour que se forme du Cf dans le matériau nucléaire ; ce Cf se désintègre rapidement en une série d'isotopes du curium, lesquels sont susceptibles de redonner à leur tour du californium par capture neutronique.

L'isotope Cf est un puissant émetteur de neutrons, ce qui le rend particulièrement dangereux. Chaque microgramme de Cf émet spontanément 2 314 000 neutrons par seconde, tandis qu'un gramme dégage 39 W de chaleur.

L'isotope Cf est connu pour sa faible masse critique, inférieure à 5 kg et même à peine 2 kg avec un réflecteur de neutrons comme l’acier. Il serait en théorie possible de fabriquer une bombe atomique très compacte à base de cet isotope ; en pratique, le coût de revient d'une telle masse critique de californium serait de l'ordre de 10 €, ce qui exclut cette technologie pour un usage militaire ou terroriste à brève échéance.