4. Production et utilisation
Deux méthodes permettent la synthèse des noyaux de numéro atomique 98. La première consiste à accumuler dans un noyau de grande stabilité, comme 238U ou même 242Pu, plusieurs neutrons supplémentaires avant qu'une désintégration intervienne. Cela est possible dans un réacteur à haut flux ou au cours d'une explosion thermonucléaire. On forme alors 252Pu ou 254Pu. Par une série de désintégrations β-, le numéro atomique passe ensuite de 94 à 98. De même, on produit des grammes de 252Cf par irradiation neutronique de 244Cm. La seconde est due à un développement de la chimie nucléaire. En bombardant 23892U par 126C, on forme un noyau de fusion 25098Cf qui évapore quelques neutrons. En bombardant par 147N, on forme l'élément 99 qui peut évaporer un proton et quatre neutrons et conduit à 247Cf.
Les captures de neutrons cumulatives ont probablement lieu dans certaines étoiles et, en particulier, dans les supernovae. On a émis l'hypothèse que l'on pouvait ainsi atteindre un noyau de 164 neutrons. Le californium 254 (56 jours de demi-vie) serait formé en assez grande quantité et on a rapproché cette demi-vie de fission spontanée de la décroissance de la lumière qui suit l'explosion des supernovae de type I avec une demi-vie de 56 jours.
Les sources de californium 252 sont très demandées. Un milligramme de 252Cf produit environ un milliard de fissions par seconde. De plus, chaque fission libère 3,7 neutrons en moyenne, donc un de plus que l'uranium 235. Cela conduit à une source de neutrons de très faibles dimensions et pourtant déjà très intense. De plus, comme chaque fission projette deux fragments d'énergie moyenne totale de plus de 180 MeV, une telle source dégage spontanément 1 000 ergs par heure.
Pour ces raisons, les États-Unis et l'ex-U.R.S.S. ont un programme de production de californium dans les réacteurs à haut flux de neutrons. Les applications en analyse par activation, en hydrologie, en biologie et en médecine sont importantes.
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