Californium

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Californium
BerkéliumCaliforniumEinsteinium
Dy
   
 
98
Cf
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Cf
Uqo
Tableau completTableau étendu
Informations générales
Nom, symbole, numéro Californium, Cf, 98
Série chimique Actinides
Groupe, période, bloc L/A, 7, f
Masse volumique 15,1 g·cm-3 [1]
Couleur Argentée
No CAS 7440-71-3 [2]
Propriétés atomiques
Masse atomique 251 u
Configuration électronique [Rn] 5f10 7s2
 
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 18, 32, 28, 8, 2
État(s) d’oxydation 2, 3, 4
Propriétés physiques
État ordinaire Solide
Point de fusion 900 °C [1]
Point d’ébullition 1 469,85 °C, 1 743
Divers
Électronégativité (Pauling) 1.3
Énergies d’ionisation[3]
1re : 6,2817 eV 2e : 11,8 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
248Cf {syn.} 333,5 j α
FS
6,361
244Cm
PF
249Cf {syn.} 351 a α
FS
6,295
245Cm
PF
250Cf {syn.} 13,08 a α
FS
6,128
246Cm
PF
251Cf {syn.} 898 a α 6,176 247Cm
252Cf {syn.} 2,645 a α
FS
6,217
248Cm
PF
253Cf {syn.} 17,81 j β-
α
0,285
6,124
253Es
249Cm
254Cf {syn.} 60,5 j α
FS
5,926
250Cm
PF
Précautions
Élément radioactif
Élément radioactif
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le californium est un élément chimique de symbole Cf et de numéro atomique 98. C'est le sixième transuranien synthétisé. Métal radioactif particulièrement dispendieux[4], 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 245Cf par une réaction (α,n) :

\mathrm{^{242}_{\ 96}Cm+{}^4_2He\to{}^{246}_{\ 98}Cf^*\to{}^{245}_{\ 98}Cf+{}^1_0n}

Formation[modifier | modifier le code]

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 249Bk).

L'isotope 251Cf 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 252Cf dans le matériau nucléaire ; ce 252Cf se désintègre rapidement en une série d'isotopes du curium, lesquels sont susceptibles de redonner à leur tour du californium par capture neutronique.

Propriétés[modifier | modifier le code]

L'isotope 252Cf est un puissant émetteur de neutrons, ce qui le rend particulièrement dangereux. Chaque microgramme de 252Cf émet spontanément 2 314 000 neutrons par seconde[5], tandis qu'un gramme dégage 39 W de chaleur somme de la chaleur des désintégrations alpha et de celle émise par les fissions spontanées [6]. Le taux de fissions spontanées par désintégration alpha est de 3,09 %; le nombre de neutrons émis est de 3,73 en moyenne par fission.

L'isotope 251Cf 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[7]. 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 251 serait de l'ordre de 1011 [réf. nécessaire], rendant peu efficient son usage pour l'armement.

Notes[modifier | modifier le code]

  1. a et b (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc,‎ 2009, 90e éd., Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)
  2. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  3. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC,‎ 2009, 89e éd., p. 10-203
  4. Plusieurs dizaines de millions de dollars par gramme
  5. (en) R. C. Martin, J. B. Knauer, P. A. Balo, « Production, Distribution, and Applications of Californium-252 Neutron Sources », Applied Radiation and Isotopes, vol. 53,‎ 1999, p. 785–792 (lien DOI?, lire en ligne)
  6. Encyclopædia Britannica Transuranium Element – Nuclear Properties.
  7. Site de l'IRSN (Institut de Radioprotection et de Sureté Nucléaire)

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1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
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8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
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  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


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