概要
キュリウムは、記号Cm、原子番号96の人工化学元素である。周期表ではアクチノイド系列に属し、超ウランの放射性金属に分類される。自然界には実質的に存在せず、専用の核研究施設や原子炉で生産される。
発見と名称
キュリウムは1940年代の研究の中で最初に合成され、同定された。発見は一般に、粒子加速器や中性子照射の技術を用いた研究チームに帰せられている。この元素名は、放射能研究への貢献をたたえて、先駆的科学者であるマリー・キュリーとピエール・キュリーを記念して付けられた。
生産と同位体
実験室での生産は、軽いアクチノイドへの照射や、粒子加速器での標的への衝突が典型的である。たとえば、衝突によって、プルトニウム標的にアルファ粒子（ヘリウムイオンまたはイオン）を当てることでキュリウム原子核が作られてきた。原子炉内では、プルトニウムやアメリシウムを親核種として、複数回の中性子捕獲とベータ崩壊によってもキュリウム同位体が生成される。キュリウムには多数の同位体があり、比較的短寿命のものもあれば、実験研究や限定的な用途に十分な半減期をもつものもある。
特徴
- 外観: 銀白色の金属だが、試料は酸化によってすぐに変色する。
- 化学: 他のアクチノイドと同様にふるまい、多くの化合物で通常は+3酸化状態を示す。
- 放射能: アルファ粒子を放出し、自発核分裂も起こす。高い放射能は、取扱い、保管、そして実施できる実験の種類に影響する。
用途と重要性
キュリウムの強い放射能と中性子放出は、商業利用よりも主として科学研究に価値を持つ。代表的な用途は次のとおりである。
- 小規模用途や検出器の較正における中性子源として;
- より重い超ウラン元素の合成における標的または前駆体として;
- アクチノイド化学と核特性の基礎研究において。
この元素は放射性同位体の熱源としても検討されたが、取扱い上の理由や中性子放出に関する考慮から、多くの放射性同位体熱電発電機の設計では通常、プルトニウム238などの同位体がより好まれる。
安全性・規制・注目点
キュリウムは、放射能と中性子放出のため、遮へいの後ろで遠隔操作して扱わなければならない。生産または保管される場所では、グローブボックス、ホットセル、厳格な規制管理が用いられる。希少性、高コスト、放射線上の危険性により、キュリウムは特殊施設に限られる。アクチノイド系列の一員であり、人工の超ウラン元素であるキュリウムは、核科学と放射性元素発見の歴史の中で独特の位置を占めている。