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95Am 아메리슘 Americium |
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| 분류 | 악티늄족 | 상태 | 고체 |
| 원자량 | 243.0614 | 밀도 | 13.67 g/cm3 |
| 녹는점 | 1176 °C | 끓는점 | 2610 °C |
| 용융열 | // kJ/mol | 증발열 | // kJ/mol |
| 원자가 | // | 이온화에너지 | // kJ/mol |
| 전기음성도 | 1.13 | 전자친화도 | // kJ/mol |
| 발견 | 시보그 등 (1944) | ||
| CAS 등록번호 | 7440-35-9 | ||
| 이전 원소 | 플루토늄(Pu) | 다음 원소 | 퀴륨(Cm) |
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| 악티늄족 | ||||||||||||||
| 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 |
| Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr |
1. 개요
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| 아메리슘의 모습[1] |
원소의 일종으로, 원자번호 95번.
UC 버클리의 글렌 시보그[2]가 원자로를 이용해 플루토늄에 중성자를 조사해서 생성한 인공 원소이다. 은색의 광택이 있는 금속으로, 원소명의 유래는 아메리카 대륙, 더 거슬러 올라가면 이 대륙이 신대륙임을 밝혀낸 인물인 아메리고 베스푸치이다. 또한 주기율표상 바로 위에 위치한 것이 유로퓸이다 보니 맞추려는 의도도 있었다. 여기부터는 인간이 합성하기 전까지는 지구에 아예 절멸됐으며[3] 실생활에서 접할 수 있는 가장 번호가 큰 원소.
2. 용도
아메리슘 중에서 Am-241은 자동화재탐지설비 중 이온화식 연기 감지기에 쓰이고 있다.안개상자
보통 다른 방사성 동위원소보다 아메리슘-241이 상대적으로 적은 양으로 많은 알파선을 내므로 알파선원으로 적합하다. 아메리슘 붕괴시에 방출되는 알파선에 의해 탐지기에 전기가 발생하고, 이온 챔버로 들어온 연기의 그을음 등이 전류치를 낮추면 알람이 울리도록 되어 있다. 또, 연기가 사라지면 전류치가 돌아오기 때문에 알람도 멈추도록 만들어져 있다. 탐지기 1개당 150 마이크로그램의 아메리슘 박막이 사용되고 금박으로 싸여있다.
화재 경보기에 사용되는 아메리슘은 워낙 사용량이 미량이라 문제가 되지 않을 뿐이지 사실은 아메리슘은 단위 중량으로는 플루토늄보다 훨씬 강력한 방사능을 내고 또 인체 독성도 플루토늄 못지않다. 다만 일상적으로 유용하게 사용하는 양이 매우 적을 뿐이다. 다시말해 맹독성의 방사능 원소라도 양만 적으면 별로 두려워 할 필요없이 안전하게 일상용품에 쓸 수 있다. 화재경보기의 아메리슘은 금박으로 감싸 보호하여 사람이 삼켜도 위산에 녹지 않으므로, 자살하려고 연기 탐지기의 아메리슘을 먹은 한 남자는 다행히 목숨은 건졌다고 한다.
영 셸든에서 셸든 쿠퍼가 못쓰는 연기 감지기에서 모은 아메리슘으로 원자로를 만들려고 하는 에피소드가 있다.
한국군에서 사용하는 화학작용제 탐지장치인 KM43A1에도 아메리슘이 들어간다.
3. 동위원소
아메리슘의 동위 원소는 231Am에서 249Am까지 합성되었으나 주요 동위 원소는 241~243Am이다.241Am은 반감기 432년으로 극소량이 연기 탐지기등으로 쓰이고 있다.
원자력 발전의 사용후 핵폐기물 연료나 실험용 원자로에서 대량 형성되므로 원자력 전지 용도로도 쓰일 예정이었으나 알파선과 동시에 감마선도 방출하기 때문에 상당히 제한이 따르므로 실제로는 매우 제한적으로 이용된다. 두툼한 차폐제를 써야 하기 때문에 우주 탐사선용으로 이용하려면 조금 까다로운 편. 다만 플루토늄 239의 재고가 상당히 부족해 활용이 고려되고 있다고 한다.
242Am은 241Am이 중성자를 하나 흡수하면 형성되고 대부분 242Cm으로 붕괴한다.
242m1Am은 반감기 141년으로 241Am이 중성자를 쬐어 생성된다. 핵분열 효율이 좋지만 원자로 안에서 생성되어봤자 대부분 소멸하기에 극미량만 남아 대부분은 따로 원자로에 돌리는 방법으로 생성한다.
243Am도 알파선에 감마선을 내뿜으므로 핵폐기물에 불과하지만 중성자를 하나 흡수하면 244Am이 되고 244Cm으로 붕괴하므로 244Cm 생산에 사용되고 있다.
4. 아메리슘 총알
5g으로 핵분열을 일으킬 수 있다고 해서 소총 탄환에 아메리슘을 넣은 소총용 핵탄두가 가끔 소설에 등장한다. 국내에서 출판된 최초의 통신소설로 알려진 '아틀란티스 광시곡 '[4] 에서 처음 등장하며, 북한이 가지고 있다고 주장하는 사람들도 있다. 이 설정을 이용한건지는 알 수 없으나 탁탁탁하다오줌싼놈의 김탁봉의 빵이오하자드에서도 이 소총용 핵탄두가 나온다.아메리슘-242m1이 핵분열성 동위체이기 때문에 이러한 소설이 등장한 것이지만 실제로 사실과 다르다. 아메리슘-242m은 극소량 생성되기 때문에 임계질량이 12kg이나 되어 핵무기로 제조하기에도 효율이 떨어진다.[5]
이론상으로 두터운 철로 감싸지고 철 안에 물을 넣은 반사재가 있고 중성자를 모두 열중성자로 바꾼다면 임계질량을 16.7g까지 줄일 수 있다. 현실적으로는 핵분열하고 막 나온 중성자는 고속중성자이고 이걸 30cm의 두꺼운 철안에 가둔다면 4.6kg까지 임계질량을 줄일 수는 있다. 대신 무게는...
자세한 사항은 아메리슘 총알 문서 참고.
비슷한 예로 하프늄 폭탄 논란이 있는데 하프늄 1그램의 잠재위력이 TNT 330kg의 정도라고하니 재래식 무기보다는 월등히 강하지만 핵무기와는 비교도 못하게 약하다.
[1]
광택이 있는 은백색 금속으로, 공기 중에서 산화 속도가 빠르다.
[2]
그의 이름을 딴 '
시보귬'이란 원소가 있다.
[3]
우주에서는 아메리슘 이후의 원소들도
초신성 폭발에서 합성 가능할 것으로 예측되며,
퀴륨 등 일부 원소는 지구 생성 초창기에는 있었으나
절멸 핵종이 되었다.
[4]
아틀란티스 광시곡과 스핑크스의 저주 두 작품 모두 이성수 씨가 통신망에서 연재하였던 내용을 출판한 것이다. 스핑크스의 저주에 앞서서 출간된 아틀란티스 광시곡에서, '플라리늄'이라는 가상의 금속을 합성하기 위해 아메리슘이 소개되는데, 그 때 총알 크기의 핵탄두 제작이 가능하다면서 소개하는 장면이 있다. 아틀란티스 광시곡에서는 진짜로 만들어 신나게 써먹었는데(근데 위력이 수류탄만큼도 안 됐다는 게 함정), 스핑크스의 저주에서는 특공대원들이 출동 중에 자기네 총에 장전되어 있다고 잡담했을 뿐 한 발도 못 쏴보고 전멸당했다.
[5]
플루토늄-239보다 더 높다.