Americium, et sølvhvidt, syntetisk element, skabes under nukleare reaktioner af tunge elementer. Elementet og dets isotoper har meget få, men vigtige anvendelser, herunder røgdetektorer, der findes i næsten alle bygninger og potentialet til at drive fremtidige rumopgaver.

Americium er et stærkt radioaktivt element, der kan være farlig, når den håndteres forkert og kan forårsage alvorlige sygdomme. Da det ikke findes naturligt i miljøet, er der meget lidt chance for, at mennesker og dyr vil blive påvirket af elementet, medmindre de er i meget tæt nærhed til plutoniumbaserede atomreaktorer.

Bare de faktiske forhold

• Atomisk antal (antal protoner i kernen): 95
• Atomsymbol (på det periodiske system): Am
• Atomvægt ( atomens gennemsnitlige masse): 243
• Densitet: 7,91 ounce pr. kubikcentimeter (13,69 gram pr. kubikcentimeter)
• Fase ved stuetemperatur: fast
• Smeltning punkt: 2.149 grader Fahrenheit (1.176 grader Celsius)
• Kogepunkt: 3.652 F (2.011 C)
• Antal naturlige isotoper (atomer af det samme element med et andet antal neutroner) : 0. Der er mindst 19 radioaktive isotoper oprettet i et laboratorium.
• Mest almindelige isotoper: Am-241 (ubetydelig procentdel af naturlig overflod), Am-243 (ubetydelig procentdel af naturlig overflod)

Historie

Glenn Seaborg, Albert Ghiorso, Ralph James og Tom Morgan opdagede americium samt curium, i 1944 under deres arbejde på krigstidens Metallurgical Laboratory ved University of Chicago (nu kendt som Argonne National Laboratory) ifølge en artikel fra 2008 i Bulletin for the History of Chemistry af Keith Costecka, en amerikansk kemiker og miljøforsker. Forskerne producerede det syntetiske element ved at bombardere plutonium-239 med neutroner for at skabe plutonium-240 og derefter igen for at skabe plutonium-241. Plutonium-241 henfaldt derefter til americium-241. Americium er det tredje syntetiske transuraniske element og det fjerde, der bliver opdaget.

Opdagelserne af americium og curium blev annonceret i slutningen af 1945 af Seaborg i det direkte radioprogram Quiz Kids, ifølge en Nature-artikel fra 2017 fra Ben Stadig en britisk videnskabsmand og forfatter. Meddelelsen skulle have fundet sted fem dage senere på et nationalt møde i American Chemical Society. Elementet blev navngivet af forskere for det land, der opdagede det såvel som et spejl til det nærliggende lanthanidelementnummer, europium.

Americium var meget vanskeligt at isolere fra curium, og processen tog over et år ifølge Peter van der Krogt, en hollandsk historiker. Forskerne fik tilnavnet grundstofferne pandemonium og delirium og foreslog endda, at disse navne skulle blive elementerne “officielle navne. På trods af forskernes forslag fik elementerne navne americium efter opdagelseskontinentet og efter eksemplet med europium og curium navngivet for forskere Marie og Pierre Curie. Den første betydelige nok mængde americium, der kunne undersøges synligt, blev oprettet i 1951 ifølge Los Alamos National Laboratory.

Hvem vidste?

• Ifølge artiklen fra 1986 offentliggjort i Radiochemistry and Nuclear Chemistry af Norman Edelstein og Lester Morss, amerikanske forskere, er americium et af 15 actinidmetaller. Actinidelementer spænder fra atomnummer 89 (actinium) til 103 ( Disse grundstoffer er alle radioaktive med en usædvanlig række fysiske egenskaber.
• De primært isotoper er americium-241 og americium-243, som har en halveringstid på ca. 433 år henholdsvis 7370 år ifølge Royal Society of Chemistry.
• Ifølge Lenntech forekommer americium sandsynligvis naturligt i utrolige spormængder i uranmineraler på grund af nukleare reaktioner. Tidligere koncentrationer af americium kan have været højere, når lokale koncentrationer af uran var højere og producerede flere nukleare reaktioner.
• Americium produceres primært i atomreaktorer via bombningen af plutonium med neutroner, ifølge Royal Society of Chemistry .
• Americium er en bærbar kilde til gammastråler og alfapartikler til en række medicinske og industrielle anvendelser såsom radiografi og spektroskopi, der hjælper med at skabe fladt glas ved at måle dets tykkelse.
• Ifølge World Nuclear Association er røgdetektorer, der bruger americium, populære i hjem og er følsomme over for tilstedeværelsen af røg eller varme. Disse røgdetektorer er relativt billige og følsomme over for en lang række brandforhold.Isotopen americium-241 bruges i disse detektorer som americiumdioxid (AmO2).
• Centers for Disease Control and Prevention siger, at americium-241 støv kan forårsage visse kræftformer og kan sluges, absorberes gennem et sår eller indåndes. Elementet har en tendens til at koncentrere sig i knogler, lever og muskler. På grund af isotopens levetid kan americium-241 forblive i kroppen i årtier.

Nuværende forskning

På grund af dets sjældenhed og radioaktivitet er anvendelsen af americium kun få. En sådan anvendelse af americium, der i øjeblikket undersøges, er i batterier, specielt “rumbatterier”. Forskning udført af Det Forenede Kongeriges National Nuclear Laboratory (NNL) i samarbejde med Den Europæiske Rumorganisation (ESA) har vist lovende resultater for at opnå de nødvendige materialer til at bygge de americium-241-drevne batterier. Forskere ved NNL var med succes i stand til at designe en metode og med succes isolere americium-241 fra plutonium. Yderligere undersøgelser er i øjeblikket ved at blive afsluttet for at undersøge de virkninger, et større americium-forarbejdningsanlæg ville have på miljøet, samt hvordan man holder arbejdere på et sådant anlæg Den langsigtede plan, der blev fremsat af NNL, ville arbejde på at skabe en større mængde americium, der kan bruges i batterierne.

I en artikel fra 2008 præsenteret på en European Space Power Conference, K. T. Blancquaert, videnskabsmænd ved ESA med base i Holland, sagde, at plutonium har været den foretrukne brændstofkilde på grund af dets høje effekt og 88-årige halveringstid. Isotopen af plutonium, der kræves til sådan en pladsmangel sioner er meget dyre med et ekstremt begrænset udbud og med restriktive regler. Americium-241 har derimod kun ca. en fjerdedel af det output, som plutonium har, men det har en længere halveringstid (433 år), lettere produceret og kan potentielt reducere omkostninger og vægt med ca. tredje.

En anden gruppe forskere i Israel gennemfører test på batterier drevet af americium-242, ifølge en artikel fra 2008 præsenteret på Congress of Nuclear Societies af M. Kurtzhand, et al., en gruppe af Israelske atomteknikere. Forskerne sagde, at americium-242 har en høj effekt, og ifølge en artikel, der blev offentliggjort om The Future of Things om projektet, kunne den drive den internationale rumstation i op til 80 dage. Batteriet drevet af americium-242 står over for nogle vanskeligheder på grund af at americium-242 er sværere at producere end americium-241, men isotopen fører til ideelle batteriegenskaber såsom evnen til at blive gjort utroligt tynd (ca. en mikron) og uden bevægelige dele, der fører til en robust og pålidelig strømkilde.