L’américium, un élément synthétique blanc argenté, est créé lors de réactions nucléaires d’éléments lourds. L’élément et ses isotopes ont des utilisations très peu nombreuses mais importantes, y compris les détecteurs de fumée trouvés dans presque tous les bâtiments et le potentiel d’alimenter de futures missions spatiales.

L’américium est un élément hautement radioactif qui peut être dangereux lorsqu’il est manipulé de manière incorrecte et peut provoquer des maladies graves. Comme il ne se trouve pas naturellement dans l’environnement, il y a très peu de chances que les humains et les animaux soient affectés par l’élément à moins qu’ils ne soient très proches de réacteurs nucléaires à base de plutonium.

Juste les faits

• Numéro atomique (nombre de protons dans le noyau): 95
• Symbole atomique (sur le tableau périodique des éléments): Am
• Poids atomique ( masse moyenne de l’atome): 243
• Densité: 7,91 onces par pouce cube (13,69 grammes par cm cube)
• Phase à température ambiante: solide
• Fusion point: 2.149 degrés Fahrenheit (1.176 degrés Celsius)
• Point d’ébullition: 3.652 F (2.011 C)
• Nombre d’isotopes naturels (atomes du même élément avec un nombre différent de neutrons) : 0. Il y a au moins 19 isotopes radioactifs créés dans un laboratoire.
• Isotopes les plus courants: Am-241 (pourcentage négligeable de l’abondance naturelle), Am-243 (pourcentage négligeable de l’abondance naturelle)

Histoire

Glenn Seaborg, Albert Ghiorso, Ralph James et Tom Morgan ont découvert l’américium, ainsi que le curium, en 1944 au cours de leur travail au Laboratoire métallurgique de guerre de l’Université de Chicago (maintenant connu sous le nom de Laboratoire national d’Argonne), selon un article de 2008 dans le Bulletin for the History of Chemistry de Keith Costecka, chimiste et environnementaliste américain. Les chercheurs ont produit l’élément synthétique en bombardant du plutonium-239 avec des neutrons pour créer du plutonium-240, puis à nouveau pour créer du plutonium-241. Le plutonium-241 s’est ensuite désintégré en américium-241. L’américium est le troisième élément transuranien synthétique et le quatrième à découvrir.

Les découvertes d’américium et de curium ont été annoncées fin 1945 par Seaborg dans l’émission de radio en direct Quiz Kids, selon un article de 2017 Nature par Ben Pourtant, un scientifique et auteur britannique. L’annonce devait avoir eu lieu cinq jours plus tard lors d’une réunion nationale de l’American Chemical Society. L’élément a été nommé par les chercheurs pour le pays qui l’a découvert ainsi qu’un miroir du numéro d’élément lanthanide voisin, l’europium.

L’américium était très difficile à isoler du curium et le processus a pris plus d’un an, selon Peter van der Krogt, un historien néerlandais. Les chercheurs ont surnommé les éléments pandémonium et délire et ont même suggéré que ces noms deviennent les noms officiels des éléments « . Malgré les suggestions des chercheurs, les éléments ont reçu les noms d’américium, d’après le continent de la découverte et suivant l’exemple de l’europium, et du curium nommé pour les scientifiques Marie et Pierre Curie. La première quantité d’américium suffisamment importante pouvant être visiblement étudiée a été créée en 1951, selon le Laboratoire national de Los Alamos.

Qui savait?

• Selon un article de 1986 publié dans Radiochemistry and Nuclear Chemistry par Norman Edelstein et Lester Morss, chercheurs américains, l’américium est l’un des 15 métaux actinides. Les éléments actinides vont des numéros atomiques 89 (actinium) à 103 ( lawrencium). Ces éléments sont tous radioactifs avec une gamme inhabituelle de propriétés physiques.
• Les isotopes principaux sont l’américium-241 et l’américium-243, qui ont des demi-vies d’environ 433 ans et 7370 ans, respectivement, selon la Royal Society of Chemistry.
• Selon Lenntech, l’américium se trouve très probablement naturellement en quantités incroyablement infimes dans les minéraux d’uranium en raison de réactions nucléaires. Les concentrations antérieures d’américium peuvent avoir été plus élevées lorsque les concentrations locales d’uranium étaient plus élevées et produisaient plus de réactions nucléaires.
• L’américium est principalement produit dans les réacteurs nucléaires via le bombardement de plutonium avec des neutrons, selon la Royal Society of Chemistry .
• L’américium est une source portable de rayons gamma et de particules alpha pour une variété d’utilisations médicales et industrielles telles que la radiographie et la spectroscopie, aidant à créer un verre plat en mesurant son épaisseur.
• Selon l’Association nucléaire mondiale, les détecteurs de fumée qui utilisent de l’américium sont populaires dans les maisons et sont sensibles à la présence de fumée ou de chaleur. Ces détecteurs de fumée sont relativement peu coûteux et sont sensibles à une large gamme de conditions d’incendie.L’isotope américium-241 est utilisé dans ces détecteurs sous forme de dioxyde d’américium (AmO2).
• Les Centers for Disease Control and Prevention déclarent que la poussière d’américium-241 peut provoquer certains cancers et peut être avalée, absorbée par une plaie , ou inhalé. L’élément a tendance à se concentrer dans les os, le foie et les muscles. En raison de la longévité de l’isotope, l’américium-241 peut rester dans le corps pendant des décennies.

Recherches en cours

En raison de sa rareté et de sa radioactivité, les utilisations de l’américium sont rares. Une de ces utilisations de l’américium qui fait actuellement l’objet de recherches concerne les batteries, en particulier les «batteries spatiales». Des recherches menées par le National Nuclear Laboratory (NNL) du Royaume-Uni, en collaboration avec l’Agence spatiale européenne (ESA), ont donné des résultats prometteurs pour obtenir les matériaux nécessaires à la construction des batteries alimentées à l’américium-241. Les chercheurs du NNL ont réussi capable de concevoir une méthode et d’isoler avec succès l’américium-241 du plutonium. D’autres études sont en cours pour examiner les impacts qu’une usine de transformation d’américium à plus grande échelle aurait sur l’environnement, ainsi que les moyens d’assurer la sécurité des travailleurs de cette usine. . Le plan à long terme présenté par NNL permettrait de créer une plus grande quantité d’américium pouvant être utilisée dans les batteries.

Dans un article de 2008 présenté à une conférence européenne sur l’énergie spatiale, K. Stephenson et T. Blancquaert, des scientifiques de l’ESA basée aux Pays-Bas, a déclaré que le plutonium était la source de combustible privilégiée en raison de sa puissance élevée et de sa demi-vie de 88 ans. L’isotope du plutonium qui est nécessaire pour un tel espace sions est très chère avec une offre extrêmement limitée et des réglementations restrictives. L’américium-241, en revanche, ne produit qu’environ un quart de la puissance de sortie du plutonium, mais il a une demi-vie plus longue (433 ans), plus facile à produire, et peut potentiellement réduire les coûts et le poids d’environ un troisième.

Un autre groupe de scientifiques en Israël mène des tests sur des batteries alimentées par l’américium-242, selon un article de 2008 présenté au Congrès des sociétés nucléaires par M. Kurtzhand, et al., un groupe de Ingénieurs nucléaires israéliens. Les chercheurs ont déclaré que l’américium-242 a une puissance de sortie élevée et, selon un article publié sur The Future of Things à propos du projet, pourrait alimenter la Station spatiale internationale pendant 80 jours. La batterie alimentée par l’américium-242 fait face à certaines difficultés en raison du fait que l’américium-242 est plus difficile à produire que l’américium-241, mais l’isotope conduit à des propriétés de batterie idéales telles que la capacité d’être incroyablement mince (environ un micron) et sans pièces mobiles conduisant à une source d’énergie robuste et fiable.