캘리포늄
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1. 개요
캘리포늄은 은백색의 악티늄족 금속 원소로, 1950년 캘리포니아 대학교 버클리에서 처음 합성되었다. 캘리포늄은 +2, +3, +4의 산화수를 가지며, 20개의 방사성 동위원소가 알려져 있으며, 그중 캘리포늄-252는 강력한 중성자 방출원으로 활용된다. 이 특성으로 인해 캘리포늄은 원자로 시동, 중성자 방사화 분석, 암 치료, 연료봉 스캐닝, 폭발물 검출 등 다양한 분야에서 사용된다. 캘리포늄은 뼈에 축적되어 방사선을 방출하며, 체내에 흡수될 경우 위험하며, 캘리포늄-251은 작은 임계 질량을 가져 핵무기 사용 가능성이 있지만, 제한적으로 사용된다.
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- 캘리포늄 - 캘리포늄 동위 원소
캘리포늄은 질량수가 237에서 256에 이르는 동위 원소를 가지며, 캘리포늄-252는 자발 핵분열로 중성자를 방출하여 원자로 시동, 군사, 석유 산업, 의학 등 다양한 분야에서 활용된다. - 강자성 물질 - 가돌리늄
가돌리늄은 은백색의 연성과 전성을 가진 희토류 원소로, 특정 온도에서 강자성 또는 강한 상자성을 띠어 MRI 조영제, 중성자 차폐물, 합금, 형광체 등 다양한 분야에 응용되며, 핀란드 화학자의 이름을 딴 원소이다. - 강자성 물질 - 니켈
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토륨은 은백색의 방사성 악티늄족 금속 원소로, 높은 녹는점과 끓는점을 가지며 지구 지각에 풍부하게 존재하고 핵연료로서의 잠재력을 지니지만, 방사능으로 인해 사용이 감소하고 있다. - 악티늄족 - 플루토늄
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| 캘리포늄 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 이름 | 캘리포늄 |
| 일본어 이름 | 카리호루니우무 |
| 발음 | /ˌkælɪˈfɔːrniəm/ (칼리포니엄) |
| 원자 번호 | 98 |
| 원소 기호 | Cf |
| 왼쪽 | 버클륨 |
| 오른쪽 | 아인슈타이늄 |
| 위쪽 | Dy |
| 아래쪽 | 미확인 |
| 계열 | 악티늄족 |
| 족 | 해당 없음 |
| 주기 | 7 |
| 구역 | f |
| 겉모습 | 은백색 |
| 물리적 성질 | |
| 원자 질량 | [251] |
| 전자 배치 | [라돈|Rn] 5f10 7s2 |
| 껍질당 전자 수 | 2, 8, 18, 32, 28, 8, 2 |
| 상태 | 고체 |
| 모스 경도 | 3–4 |
| 밀도 (상온) | 15.1 g/cm³ |
| 녹는점 | 900 °C |
| 녹는점 (켈빈) | 1173 K |
| 녹는점 (화씨) | 1652 °F |
| 끓는점 (추정) | 1743 K |
| 산화 상태 | 2, 3, 4 |
| 전기 음성도 | 1.3 |
| 첫 번째 이온화 에너지 | 608 kJ/mol |
| CAS 등록 번호 | 7440-71-3 |
| 핵 성질 | |
| 동위 원소 | 질량수: 248, 반감기: 333.5 일, 붕괴 방식: α (100%), SF (2.9 × 10-3%), 붕괴 에너지: 6.369 MeV, 붕괴 생성물: 244Cm 질량수: 249, 반감기: 351 년, 붕괴 방식: α (100%), SF (5.0 × 10-7%), 붕괴 에너지: 6.295 MeV, 붕괴 생성물: 245Cm 질량수: 250, 반감기: 13.08 년, 붕괴 방식: α (99.92%), SF (0.08%), 붕괴 에너지: 6.129 MeV, 붕괴 생성물: 246Cm 질량수: 251, 반감기: 898 년, 붕괴 방식: α (100%), 붕괴 에너지: 6.172 MeV, 붕괴 생성물: 247Cm 질량수: 252, 반감기: 2.645 년, 붕괴 방식: α (96.91%), SF (3.09%), 붕괴 에너지: 6.217 MeV, 붕괴 생성물: 248Cm 질량수: 253, 반감기: 17.81 일, 붕괴 방식: β- (99.69%), α (0.31%), 붕괴 에너지: 0.29 MeV, 6.126 MeV, 붕괴 생성물: 253Es, 249Cm 질량수: 254, 반감기: 60.5 일, 붕괴 방식: SF (99.69%), α (0.31%), 붕괴 에너지: 5.930 MeV, 붕괴 생성물: 250Cm |
| 동위 원소 주석 | 출처: CRC Handbook of Chemistry and Physics (2006), p. 11.196 |
| 결정 구조 | |
| 결정 구조 | 육방 조밀 구조 (α-Cf), 체심 입방 격자 (β-Cf), 면심 입방 격자 (γ-Cf) |
| 공유 반지름 | 168 pm |
2. 특징
2. 1. 물리적 성질
캘리포늄은 은백색의 악티늄족 금속으로, 녹는점은 870~930°C이며 끓는점은 1745K로 추정된다. 순수 캘리포늄 금속은 가단성이 있고 칼로 쉽게 자를 수 있다. 캘리포늄 금속은 300°C 이상의 진공 상태에서 증발하기 시작한다.온도에 따라 캘리포늄은 다른 자기적 성질을 띤다. 51K 밑에서는 강자성 또는 준강자성을 띠며, 48~66K에서는 반강자성을 띤다. 또한 160K 이상에서는 상자성을 나타낸다. 캘리포늄은 란타넘족 원소와 합금을 생성할 수 있지만, 이에 대해 알려진 바는 많지 않다.
캘리포늄은 표준 대기압에서 이중 육방정계 구조(α형)와 면심 입방 격자 구조(β형)의 두 가지 결정 구조를 가진다. α형은 600~800°C 이하에서 존재하며 밀도는 15.10 g/cm3이고, β형은 600~800°C 이상에서 존재하며 밀도는 8.74 g/cm3이다. 48GPa 이상의 압력에서는 β형이 사방정계 구조로 변하는데, 이는 원자의 5f 전자가 비편재화되어 결합에 참여할 수 있게 되기 때문이다.
캘리포늄의 부피 탄성 계수는 45~55GPa로, 3가 란타넘족 원소와 유사하며 알루미늄(70GPa)보다는 낮다.
2. 2. 화학적 성질 및 화합물
캘리포늄은 +2, +3, +4의 산화수를 가질 수 있으며, 화학적 성질은 다른 3가 악티늄족 원소 및 디스프로슘(Dy)과 유사할 것으로 예상된다.[2] 캘리포늄은 공기 중에서 느리게 변색되며, 습기가 많으면 변색 속도가 빨라진다. 가열 시 수소(H), 질소(N), 칼코젠(16족 원소)과 반응하며, 마른 수소 및 수분을 함유한 무기산과의 반응은 매우 빠르게 진행된다.캘리포늄은 +3 양이온 형태로만 수용성이며, 수용액에서 Cf3+ 이온을 산화 또는 환원시키려는 시도는 실패했다. 수용성인 염화물, 질산염, 과염소산염, 황산염을 생성하고, 플루오린화물, 옥살산염, 수산화물은 앙금을 형성한다. 캘리포늄은 캘리포늄 보레이트(Cf[B6O8(OH)5])에서처럼 공유 결합 특성을 나타내는 가장 무거운 악티늄족 원소이다.[2]
대표적인 캘리포늄 화합물은 다음과 같다.
| 상태 | 화합물 | 화학식 | 색깔 |
|---|---|---|---|
| +2 | 캘리포늄(II) 브로마이드 | CfBr | 노란색 |
| +2 | 캘리포늄(II) 아이오다이드 | CfI | 짙은 보라색 |
| +3 | 캘리포늄(III) 산화물 | CfO | 황록색 |
| +3 | 캘리포늄(III) 플루오라이드 | CfF | 밝은 녹색 |
| +3 | 캘리포늄(III) 클로라이드 | CfCl | 에메랄드 녹색 |
| +3 | 캘리포늄(III) 브로마이드 | CfBr | 연한 녹색 |
| +3 | 캘리포늄(III) 아이오다이드 | CfI | 레몬색 |
| +3 | 캘리포늄(III) 폴리보레이트 | Cf[BO(OH)] | 연한 녹색 |
| +4 | 캘리포늄(IV) 산화물 | CfO | 흑갈색 |
| +4 | 캘리포늄(IV) 플루오라이드 | CfF | 녹색 |
2. 3. 동위원소
캘리포늄은 20개의 방사성 동위원소가 알려져 있으며, 가장 안정한 것은 반감기가 898년인 캘리포늄-251이다. 캘리포늄-249(반감기 351년), 캘리포늄-250(반감기 13.08년), 캘리포늄-252(반감기 2.645년)가 그 뒤를 잇는다. 나머지 동위원소들은 반감기가 1년 미만이며, 대부분 20분을 넘지 않는다. 캘리포늄 동위원소의 질량수는 237에서 256까지이다.캘리포늄-249는 버클륨-249의 베타 붕괴로 생성되며, 다른 대부분의 캘리포늄 동위원소는 원자로에서 버클륨 동위원소에 중성자를 흡수시켜 생성한다. 캘리포늄-251은 가장 안정한 동위원소임에도 불구하고 중성자 흡수 및 다른 입자와의 상호작용 경향 때문에 생산량이 적다.
캘리포늄-252는 강력한 중성자 방출원으로, 방사성이 강하고 위험하다.[3][4][5] 캘리포늄-252의 96.9%는 알파 붕괴를 통해 퀴륨-248을 생성하고, 3.1%는 자발 핵분열을 한다. 1 마이크로그램(μg)의 캘리포늄-252는 초당 230만 개의 중성자를 방출하며, 자발 핵분열 당 평균 3.7개의 중성자를 방출한다.[6] 대부분의 다른 캘리포늄 동위원소들은 알파 붕괴를 통해 퀴륨(원자번호 96) 동위원소로 붕괴된다.
3. 역사
캘리포늄은 1950년 2월 9일경 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스의 방사선 연구소에서 물리학 연구원 스탠리 제럴드 톰슨, 케네스 스트리트 주니어, 앨버트 기오르소, 글렌 T. 시보그에 의해 최초로 생성되었다.[7][8] 이것은 발견된 여섯 번째 초우라늄 원소였으며, 연구팀은 1950년 3월 17일에 그 발견을 발표했다.
캘리포늄을 생산하기 위해, 퀴륨-242 ()의 마이크로그램 크기 표적에 버클리의 지름 1.52m 사이클로트론에서 35 MeV의 알파 입자()를 충돌시켰는데, 이는 캘리포늄-245 ()와 하나의 자유 중성자()를 생성했다.[7]
: + → +
원소를 확인하고 분리하기 위해 이온 교환과 흡착 방법이 사용되었다.[7][9] 이 실험에서 생성된 캘리포늄 원자는 약 5,000개에 불과했고, 이 원자들의 반감기는 44분이었다.
발견자들은 새로운 원소의 이름을 캘리포니아 대학교와 캘리포니아주의 이름을 따서 지었다. 이것은 주기율표에서 바로 위에 있는 원소의 이름을 따서 명명하는 관례를 따랐던 95번에서 97번 원소와는 다른 방식이었다. 그러나 주기율표에서 98번 원소 바로 위에 있는 원소인 디스프로슘의 이름은 "구하기 어려운"이라는 의미를 가지고 있기 때문에 연구원들은 비공식적인 명명 관례를 따르지 않기로 결정했다. 그들은 "우리가 할 수 있는 최선은 1세기 전의 연구자들이 캘리포니아에 도달하기 어려웠다는 점을 지적하는 것뿐이다"라고 덧붙였다.
가늠할 수 있는 양의 캘리포늄은 처음으로 아이더호 국립 연구소에서 플루토늄 표적을 조사하여 생산되었으며, 이러한 결과는 1954년에 보고되었다.[10] 이 샘플에서 캘리포늄-252의 높은 자발적 핵분열률이 관찰되었다. 농축된 형태의 캘리포늄을 사용한 최초의 실험은 1958년에 이루어졌다. 1960년, 캘리포니아 대학교 로렌스 방사선 연구소의 버리스 커닝햄과 제임스 월맨은 캘리포늄을 수증기와 염산으로 처리하여 최초의 캘리포늄 화합물인 염화 캘리포늄(III), 산화 염화 캘리포늄(III), 산화 캘리포늄을 생성했다.[11]
일본에서는 1973년, 일본원자력연구소가 캘리포르늄의 합성 및 검출에 성공했다고 발표했다. 아메리슘 241에 46일간 중성자를 조사한 후, 중성자를 흡수하여 성장한 물질을 화학적 방법으로 분리하여, 이를 농축한 물질에서 캘리포늄-250과 캘리포늄-252를 검출한 것이다.[34]
3. 1. 발견
캘리포늄은 1950년 2월 9일경 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스의 방사선 연구소에서 스탠리 제럴드 톰슨(Stanley Gerald Thompson), 케네스 스트리트 주니어(Kenneth Street Jr.), 앨버트 기오르소(Albert Ghiorso), 글렌 T. 시보그(Glenn T. Seaborg)에 의해 최초로 생성되었다.[7][8] 캘리포늄은 발견된 여섯 번째 초우라늄 원소였으며, 연구팀은 1950년 3월 17일에 그 발견을 발표했다.
캘리포늄을 생산하기 위해 퀴륨-242 ()의 마이크로그램 크기 표적에 버클리의 지름 1.52m 사이클로트론에서 35 MeV의 알파 입자()를 충돌시켰는데, 이는 캘리포늄-245 ()와 하나의 자유 중성자()를 생성했다.[7]
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원소를 확인하고 분리하기 위해 이온 교환과 흡착 방법이 사용되었다.[7][9] 이 실험에서 생성된 캘리포늄 원자는 약 5,000개에 불과했고, 이 원자들의 반감기는 44분이었다.
발견자들은 새로운 원소의 이름을 대학교와 주의 이름을 따서 지었다. 일본에서는 1973년, 일본원자력연구소가 캘리포르늄의 합성 및 검출에 성공했다고 발표했다. 아메리슘 241에 46일간 중성자를 조사한 후, 중성자를 흡수하여 성장한 물질을 화학적 방법으로 분리하여, 이를 농축한 물질에서 캘리포늄-250과 캘리포늄-252를 검출한 것이다.[34]
3. 2. 명명
캘리포늄이라는 이름은 캘리포니아 대학교와 캘리포니아주의 이름을 따서 지어졌다.[33] 이는 주기율표에서 바로 위에 있는 원소의 이름을 따르는 관례와는 다른 방식이었다.[7][8] 발견자들은 "1세기 전 연구자들이 캘리포니아에 도달하기 어려웠다는 점을 지적하는 것뿐이다"라고 덧붙였다.[9]
3. 3. 초기 연구
캘리포늄은 1950년 2월 9일경 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스의 방사선 연구소에서 물리학 연구원 스탠리 제럴드 톰슨, 케네스 스트리트 주니어, 앨버트 기오르소, 글렌 T. 시보그에 의해 최초로 생성되었다.[7][8] 이것은 발견된 여섯 번째 초우라늄 원소였으며, 연구팀은 1950년 3월 17일에 그 발견을 발표했다.
캘리포늄을 생산하기 위해, 퀴륨-242 ()의 마이크로그램 크기 표적에 버클리의 지름 1.52m 사이클로트론에서 35 MeV의 알파 입자()를 충돌시켰는데, 이는 캘리포늄-245 ()와 하나의 자유 중성자()를 생성했다.[7]
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원소를 확인하고 분리하기 위해 이온 교환과 흡착 방법이 사용되었다.[7][9] 이 실험에서 생성된 캘리포늄 원자는 약 5,000개에 불과했고, 이 원자들의 반감기는 44분이었다.
가늠할 수 있는 양의 캘리포늄은 처음으로 아이더호 국립 연구소에서 플루토늄 표적을 조사하여 생산되었으며, 이러한 결과는 1954년에 보고되었다.[10] 이 샘플에서 캘리포늄-252의 높은 자발적 핵분열률이 관찰되었다. 농축된 형태의 캘리포늄을 사용한 최초의 실험은 1958년에 이루어졌다. 1960년, 캘리포니아 대학교 로렌스 방사선 연구소의 버리스 커닝햄과 제임스 월맨은 캘리포늄을 수증기와 염산으로 처리하여 최초의 캘리포늄 화합물인 염화 캘리포늄(III), 산화 염화 캘리포늄(III), 산화 캘리포늄을 생성했다.[11]
일본에서는 1973년, 일본원자력연구소가 칼리포르늄의 합성 및 검출에 성공했다고 발표했다. 아메리슘 241에 46일간 중성자를 조사한 후, 중성자를 흡수하여 성장한 물질을 화학적 방법으로 분리하여, 이를 농축한 물질에서 칼리포르늄 250과 칼리포르늄 252를 검출한 것이다.[34]
4. 생성
캘리포늄은 자연 상태에서는 존재하지 않으며, 인공적으로 합성해야 한다. 캘리포늄은 원자로와 입자가속기에서 생산된다. 캘리포늄-250은 버클륨-249 (Bk)에 중성자를 충돌시켜 중성자 포획(n,γ)을 통해 버클륨-250 (Bk)을 생성하고, 이것이 다시 빠르게 베타 붕괴(β)하여 만들어진다.
:(n,γ) → + β
Cf에 중성자를 충돌시키면 Cf와 Cf가 생성된다.
아메리슘, 퀴륨, 플루토늄을 중성자로 장시간 조사하면 밀리그램 단위의 Cf와 마이크로그램 단위의 Cf가 생성된다. 2006년 기준으로, 244에서 248까지의 퀴륨 동위원소는 특수 원자로에서 중성자로 조사되어 주로 캘리포늄-252와 소량의 249에서 255까지의 동위원소를 생성한다. 캘리포늄-252(Cf)를 생산하는 곳은 미국 오크리지 국립 연구소와 러시아 디미트로브그라드의 원자로 연구소 두 곳뿐이다.
우라늄-238이 총 15개의 중성자를 포획하는 과정에서, 캘리포늄 동위원소가 생산될수 있다. Cf는 우라늄-238로 시작하여 여러 플루토늄 동위원소, 아메리슘 동위원소, 퀴륨 동위원소, 버클륨 동위원소와 249에서 253까지의 캘리포늄 동위원소를 포함하는 생산 과정의 끝에 있다.
일본에서는 1973년, 일본원자력연구소가 아메리슘 241에 46일간 중성자를 조사한 후, 화학적 방법으로 캘리포늄 250과 캘리포늄 252를 검출하는 데 성공했다.[34]
캘리포늄의 존재 흔적은 이 원소를 이용하는 설비 근처에서 발견된다. 이 원소는 물에 불용성이지만 일반 흙에 잘 들러붙는다. 대기권 핵실험 낙진에서도 소량이 발견된다.
5. 용도
캘리포늄은 강력한 중성자원으로 다양한 분야에서 활용된다.
캘리포늄-252(,/Californium-252영어252Cf)는 매우 강력한 중성자 방출원으로, 마이크로그램당 분당 1억 3900만 개의 중성자를 생성한다.[6] 이러한 특성으로 인해 일부 원자로의 시동 중성자원으로 사용되며,[23] 시료 내 미량 원소를 검출하기 위한 휴대용 중성자 방사화 분석 장비의 중성자원으로도 활용된다.[23] 1990년까지 캘리포늄-252는 크기가 작고 열과 가스 발생량이 적기 때문에 플루토늄-베릴륨 중성자원을 대체했다.
또한, 캘리포늄에서 나오는 중성자는 다른 방사선 치료가 효과가 없는 특정 자궁경부암과 뇌종양 치료에도 사용된다.[23] 1969년 조지아 공과대학교는 새버너 강 유역 사이트에서 119 μg의 252Cf를 대여받아 교육용으로 사용하기도 했다.
중성자가 물질에 침투하는 특성을 이용하여 캘리포늄은 연료봉 스캐너[23], 항공기 및 무기 부품의 중성자 방사선 사진을 통해 부식, 불량 용접, 균열 및 갇힌 수분을 검출하는 장비, 공항의 중성자 활성화 폭발물 검출기 및 휴대용 금속 탐지기[24], 중성자 수분 측정기, 금과 은 탐사[25], 지하수 이동 감지[25] 등 다양한 분야에 활용된다.
석탄 및 시멘트 산업에서 온라인 원소 석탄 분석기와 벌크 재료 분석기에도 캘리포늄이 사용된다. 1982년 252Cf의 주요 용도는 원자로 시동(48.3%), 연료봉 스캐닝(25.3%), 활성화 분석(19.4%)이었다. 1994년에는 대부분의 252Cf가 중성자 방사선 사진(77.4%)에 사용되었으며, 연료봉 스캐닝(12.1%)과 원자로 시동(6.9%)은 중요하지만 부차적인 용도였다.251Cf는 약 5 kg의 매우 작은 계산된 임계 질량을 가지며,[27] 높은 치사율과 비교적 짧은 기간의 독성 환경 방사선을 갖는다. 2006년 10월, 러시아 두브나의 핵 공동 연구소에서 캘리포늄-249에 칼슘-48을 충돌시켜 오가네손(원소 118)을 합성하는 데 사용되었다.[29][30][31] 캘리포늄은 로렌슘과 같이 다른 초우라늄 원소를 생산하는 데에도 사용된다.[32]
5. 1. 중성자원
캘리포늄-252(,/Californium-252영어252Cf)는 매우 강력한 중성자 방출원으로, 마이크로그램당 분당 1억 3900만 개의 중성자를 생성한다.[6] 이러한 특성으로 인해 일부 원자로의 시동 중성자원으로 사용되며,[23] 시료 내 미량 원소를 검출하기 위한 휴대용 중성자 방사화 분석 장비의 중성자원으로도 활용된다.[23] 1990년까지 캘리포늄-252는 크기가 작고 열과 가스 발생량이 적기 때문에 플루토늄-베릴륨 중성자원을 대체했다.또한, 캘리포늄에서 나오는 중성자는 다른 방사선 치료가 효과가 없는 특정 자궁경부암과 뇌종양 치료에도 사용된다. 1969년 조지아 공과대학교는 새버너 강 유역 사이트에서 119 μg의 252Cf를 대여받아 교육용으로 사용하기도 했다.
중성자가 물질에 침투하는 특성을 이용하여 캘리포늄은 연료봉 스캐너, 항공기 및 무기 부품의 중성자 방사선 사진을 통해 부식, 불량 용접, 균열 및 갇힌 수분을 검출하는 장비, 공항의 중성자 활성화 폭발물 검출기 및 휴대용 금속 탐지기[24], 중성자 수분 측정기, 금과 은 탐사[25], 지하수 이동 감지[25] 등 다양한 분야에 활용된다.
1982년 252Cf의 주요 용도는 원자로 시동(48.3%), 연료봉 스캐닝(25.3%), 활성화 분석(19.4%)이었다. 1994년에는 대부분의 252Cf가 중성자 방사선 사진(77.4%)에 사용되었으며, 연료봉 스캐닝(12.1%)과 원자로 시동(6.9%)은 중요하지만 부차적인 용도였다.251Cf는 약 5 kg의 매우 작은 계산된 임계 질량을 가지며,[27] 높은 치사율과 비교적 짧은 기간의 독성 환경 방사선을 갖는다.
5. 2. 산업적 이용
캘리포늄-252는 강력한 중성자 방출체로, 마이크로그램당 분당 1억 3900만 개의 중성자를 생성한다.[6] 이러한 특성 덕분에, 캘리포늄-252는 일부 원자로의 시동 중성자원으로 사용된다.[23] 또한, 시료 내 미량 원소를 검출하기 위한 휴대용 중성자 방사화 분석의 중성자원으로도 유용하다. 1990년까지 캘리포늄-252는 크기가 작고 열과 가스 발생량이 적어 플루토늄-베릴륨 중성자원을 대체했다. 캘리포늄에서 나오는 중성자는 다른 방사선 치료가 효과가 없는 특정 자궁경부암과 뇌종양 치료에도 사용된다.[23]중성자가 물질에 침투하는 특성을 이용하여, 캘리포늄은 연료봉 스캐너와 같은 검출 장치에 유용하게 사용된다.[23] 항공기 및 무기 부품의 중성자 방사선 사진을 통해 부식, 불량 용접, 균열 및 갇힌 수분을 검출하는 데 사용된다. 공항의 중성자 활성화 폭발물 검출기 및 휴대용 금속 탐지기에도 캘리포늄이 사용된다.[24] 중성자 수분 측정기는 캘리포늄-252를 사용하여 유정에서 물과 석유층을 찾고, 현장 분석을 위한 금과 은 탐사의 휴대용 중성자원으로 활용되며,[25] 지하수 이동을 감지하는 데도 사용된다.[25]
석탄 및 시멘트 산업에서 온라인 원소 석탄 분석기와 벌크 재료 분석기에도 캘리포늄이 사용된다. 1982년 캘리포늄-252의 주요 용도는 원자로 시동(48.3%), 연료봉 스캐닝(25.3%), 활성화 분석(19.4%)이었다. 1994년에는 대부분의 캘리포늄-252가 중성자 방사선 사진(77.4%)에 사용되었으며, 연료봉 스캐닝(12.1%)과 원자로 시동(6.9%)은 중요하지만 부차적인 용도였다.
5. 3. 기타
캘리포늄-252는 강력한 중성자 방출체로, 마이크로그램당 분당 1억 3900만 개의 중성자를 생성하여[6] 여러 특수한 용도로 사용된다. 일부 원자로의 시동 중성자원으로 사용되며, 휴대용 중성자 방사화 분석의 중성자원으로도 유용하다.[23] 1990년까지 캘리포늄-252는 크기가 작고 열과 가스 발생량이 적어 플루토늄-베릴륨 중성자원을 대체했다. 캘리포늄에서 나오는 중성자는 다른 방사선 치료가 효과가 없는 특정 자궁경부암과 뇌종양 치료에도 사용된다. 1969년 조지아 공과대학교가 새버너 강 유역 사이트에서 캘리포늄-252를 대여받은 이후 교육용으로도 사용되고 있다.[33]중성자가 물질에 침투하는 특성 때문에 캘리포늄은 연료봉 스캐너, 항공기 및 무기 부품의 중성자 방사선 사진을 통해 부식, 불량 용접, 균열 및 갇힌 수분을 검출하고,[26][27] 공항의 중성자 활성화 폭발물 검출기 및 휴대용 금속 탐지기에 사용된다.[24] 중성자 수분 측정기는 캘리포늄-252를 사용하여 유정에서 물과 석유층을 찾고, 현장 분석을 위한 금과 은 탐사의 휴대용 중성자원으로,[25] 지하수 이동을 감지하는 데 사용된다.[25]
캘리포늄-251은 매우 작은 임계 질량을 갖지만,[27] 높은 치사율과 독성 때문에 핵무기 사용은 제한적이다. 2006년 10월, 러시아 두브나의 핵 공동 연구소에서 캘리포늄-249에 칼슘-48을 충돌시켜 오가네손(원소 118)을 합성하는 데 사용되었다.[29][30][31] 캘리포늄은 로렌슘과 같이 다른 초우라늄 원소를 생산하는 데에도 사용된다.[32]
6. 안전성
뼈 조직에 생물축적되는 캘리포늄(Californium)은 방사선을 방출하여 신체의 적혈구 생성 능력을 저해한다.[16] 이 원소는 강한 방사능과 환경 내 낮은 농도로 인해 어떤 생물체에서도 자연적인 생물학적 역할을 하지 않는다.[16]
캘리포늄은 오염된 음식이나 음료를 섭취하거나, 캘리포늄 입자가 부유하는 공기를 흡입하여 체내로 들어올 수 있다. 체내에 들어온 캘리포늄의 0.05%만 혈류에 도달한다. 그중 약 65%는 골격에, 25%는 간에, 나머지는 다른 장기에 축적되거나, 주로 소변으로 배설된다. 골격과 간에 축적된 캘리포늄의 절반은 각각 50년과 20년 후에 사라진다. 골격에 축적된 캘리포늄은 뼈 표면에 달라붙은 후 천천히 뼈 전체로 이동한다.[16]
이 원소는 체내에 흡수될 경우 가장 위험하다. 또한, 캘리포늄-249(249Cf)와 캘리포늄-251(251Cf)은 감마선 방출을 통해 외부에서 조직 손상을 일으킬 수 있다. 뼈와 간에 축적된 캘리포늄에서 방출되는 전리 방사선은 암을 유발할 수 있다.[16]
6. 1. 방사능
캘리포늄은 뼈 조직에 생물축적되어 방사선을 방출하며, 이는 신체의 적혈구 생성 능력을 저해한다.[16] 강한 방사능과 환경 내 낮은 농도로 인해 생물체에서 자연적인 생물학적 역할을 하지 않는다.[16]캘리포늄은 오염된 음식이나 음료 섭취, 또는 캘리포늄 입자가 부유하는 공기 흡입을 통해 체내로 들어올 수 있다. 체내에 들어온 캘리포늄의 0.05%만 혈류에 도달하며, 그 중 약 65%는 골격에, 25%는 간에, 나머지는 다른 장기에 축적되거나 주로 소변으로 배설된다.[16] 골격과 간에 축적된 캘리포늄의 절반은 각각 50년과 20년 후에 사라진다. 골격에 축적된 캘리포늄은 뼈 표면에 달라붙은 후 천천히 뼈 전체로 이동한다.[16]
체내에 흡수될 경우 가장 위험하며, 캘리포늄-249(249Cf)와 캘리포늄-251(251Cf)은 감마선 방출을 통해 외부에서 조직 손상을 일으킬 수 있다.[16] 뼈와 간에 축적된 캘리포늄에서 방출되는 전리 방사선은 암을 유발할 수 있다.[16]
7. 기타
캘리포늄은 광물 탐사 및 의료 치료에 사용되는 시설 근처에서 발견될 수 있다.[16] 캘리포늄은 물에 잘 녹지 않지만, 일반 토양에 잘 달라붙는 성질이 있어 토양 입자 주변의 물보다 500배 더 높은 농도를 보인다.[16] 1980년 이전 대기 중 핵실험으로 인한 핵낙진은 환경에 소량의 캘리포늄을 배출했으며,[16] 핵폭발 후 공기 중에서 채취한 방사성 먼지에서 캘리포늄-249, -252, -253, -254가 관찰되었다.[17]
캘리포늄은 한때 초신성에서 생성되는 것으로 여겨졌으나,[18] 이후 연구에서 캘리포늄 스펙트럼을 확인하지 못했고,[19] 초신성 광도 곡선은 니켈-56의 붕괴를 따르는 것으로 밝혀졌다. 아메리슘부터 페르뮴까지, 캘리포늄을 포함한 초우라늄 원소들은 오클로의 자연 핵분열 원자로에서 자연적으로 생성되었지만, 현재는 더 이상 생성되지 않는다.[20] 2008년 프리빌스키의 별에서 캘리포늄의 스펙트럼 선이 검출되었다.[21]
참조
[1]
서적
Advances in Inorganic Chemistry
Academic Press
[2]
학술지
Unusual structure, bonding and properties in a californium borate
http://hal.in2p3.fr/[...]
2014-05-01
[3]
학술지
Multiplicity of Neutrons from the Spontaneous Fission of Californium-252
http://www.escholars[...]
1955
[4]
학술지
Spontaneous-Fission Neutrons of Californium-252 and Curium-244
1955
[5]
학술지
Energy Spectrum of Neutrons from Spontaneous Fission of Californium-252
1955
[6]
학술지
Production, Distribution, and Applications of Californium-252 Neutron Sources
http://www.osti.gov/[...]
1999
[7]
학술지
Chemical Properties of Californium
https://apps.dtic.mi[...]
2011-02-20
[8]
서적
Journal of Glenn T. Seaborg, 1946–1958: January 1, 1950{{snd}} December 31, 1950
https://books.google[...]
Lawrence Berkeley Laboratory, University of California
[9]
학술지
Element 98
http://escholarship.[...]
1950
[10]
학술지
Identification of Californium Isotopes 249, 250, 251, and 252 from Pile-Irradiated Plutonium
1954
[11]
뉴스
Element 98 Prepared
1960-12
[12]
웹사이트
The High Flux Isotope Reactor
http://web.ornl.gov/[...]
Oak Ridge National Laboratory
2010-08-22
[13]
웹사이트
Plutonium and Aldermaston – an Historical Account
http://www.mod.uk/NR[...]
UK Ministry of Defence
2001-09-04
[14]
학술지
Crystal Structure and Melting Point of Californium Metal
1974
[15]
학술지
On Californium Metal
1975
[16]
웹사이트
Human Health Fact Sheet: Californium
https://web.archive.[...]
Argonne National Laboratory
2005-08
[17]
학술지
Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris
1956
[18]
학술지
Supernovae and Californium 254
http://authors.libra[...]
1956-08
[19]
학술지
Emission Spectrum of Californium
http://www.escholars[...]
1962-02-01
[20]
서적
Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements
Oxford University Press
2011
[21]
학술지
Identification of absorption lines of short half-life actinides in the spectrum of Przybylski's star (HD 101065)
2008-05-15
[22]
웹사이트
DOE Certified Radioactive Materials Transportation Packagings
https://web.archive.[...]
United States Department of Energy
2008
[23]
학회발표
Applications and Availability of Californium-252 Neutron Sources for Waste Characterization
https://web.archive.[...]
2000-09-24
[24]
웹사이트
Will You be 'Mine'? Physics Key to Detection
http://www.pnl.gov/n[...]
Pacific Northwest National Laboratory
2000-10-25
[25]
학술지
Ground-Water Tracers – A Short Review
2006
[26]
학술지
Wireless information transfer with fast neutrons
2022
[27]
웹사이트
Evaluation of nuclear criticality safety data and limits for actinides in transport
https://web.archive.[...]
Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire
[28]
학술지
Facts and Fallacies of World War III
https://books.google[...]
1961-07
[29]
학술지
Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the californium-249 and 245Cm+48Ca fusion reactions
2006
[30]
뉴스
Heaviest element made – again
Nature
2006-10-17
[31]
웹사이트
Elements 116 and 118 Are Discovered
https://web.archive.[...]
American Institute of Physics
2006-10-17
[32]
학술지
Element 103 Synthesized
1961-04
[33]
서적
元素111の新知識
講談社
1998
[34]
뉴스
カリフォルニウムを合成
朝日新聞
1973-01-26
[35]
서적
The Chemistry of the actinide elements
http://books.google.[...]
Chapman and Hall
[36]
웹인용
Chart of Nuclides
http://www.nndc.bnl.[...]
National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory
2010-03-01
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