Américium 241 - Définition
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L'américium 241, noté 241Am, est l'isotope de l'américium dont le nombre de masse est égal à 241 : son noyau atomique compte 95 protons et 146 neutrons avec un spin 5/2- pour une masse atomique de 241,0568291 g/mol. Il est caractérisé par un excès de masse de 52 930 224 ± 1 957 eV/c2 et une énergie de liaison nucléaire de 1 817 935 000 ± 1 984 eV.
Un gramme d'américium 241 présente une radioactivité de 126,8 GBq.
Ce radioisotope donne du neptunium 237 par désintégration α avec une énergie de désintégration de 5,638 MeV et une période radioactive de 432,2 ans ; le 237Np subit à son tour une désintégration α avec une période de 2,144 millions d'années en protactinium 233 :
![\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}](https://static.techno-science.net/illustrationWebp/Definitions/autres/5/51c78d9f5897d504ae60370ab222099d_e6e4c700357743c06add7b29ce8cf467.png)
![\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}](https://static.techno-science.net/illustrationWebp/Definitions/autres/1/18ac64391e6794c2afe1311905b8c0a0_5b084cfe7af3cc14c335fb54699d669d.png)
![\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}](https://static.techno-science.net/illustrationWebp/Definitions/autres/5/5708f7c6df20ed576c7d9a56dfad1e77_8c489d9d6cacf6cff08317a8ad2837ed.png)
![\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}](https://static.techno-science.net/illustrationWebp/Definitions/autres/a/a632c192dc649096adfbf22cd9d696d2_070b1824de83d259e82117decb9e7f75.png)
L'atome 241Am connaît également une fission spontanée avec une probabilité voisine de 4 × 10-10.
Il s'agit d'un isotope fissile, mais dont la masse critique (sphère nue) est particulièrement élevée, d'au moins 60 kg.
De tous les isotopes d'américium, l'isotope 241Am 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 le seul nucléide synthétique ayant un usage domestique : on le trouve dans les détecteurs de fumée, où il sert comme source de rayonnements ionisants sous forme d'un échantillon de dioxyde d'américium AmO2 représentant 0,28 µg de l'isotope 241Am.
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 plutonium 238, fournit une puissance spécifique initiale d'environ 106 W/kg pour l'isotope pur (soit 19,3 % de celle du 238Pu) ramenée à 97 W/kg sous forme de dioxyde d'américium 241 et sa chaîne de désintégration génère davantage de rayons γ, de sorte qu'un blindage d'au moins 18 mm de plomb est nécessaire pour ramener à 100 µSv/h la dose équivalente reçue d'une source d'un kilowatt située à un mètre : c'est davantage que le plutonium 238, qui ne requiert que 2,6 mm de plomb dans ces conditions, mais moins que tous les autres radioisotopes envisageables pour ce type d'applications.
