アクチノイド

シーボーグの新しい列

1940年代まで、トリウム、プロトアクチニウム、ウランは周期表の本体の中、ハフニウム、タンタル、タングステンの下に置かれていた。グレン・シーボーグのチームがアメリシウムとキュリウムをつくり、それらが希土類のようにふるまうことに気づいたとき、シーボーグは最も重い元素群がランタノイドの下に第2の系列をつくると提唱した。同僚たちは、そんな考えを発表すればキャリアに傷がつくと警告した。しかしこの考えは正しいことが証明され、その後に続くすべてのアクチノイドの発見を導いた。

見つけるのではなく、つくる

自然界にまとまった量で存在するのはアクチニウム、トリウム、プロトアクチニウム、ウランだけで、ネプツニウムとプルトニウムはごく微量にとどまる。アメリシウム以降の元素はすべて、原子炉やサイクロトロンで、あるいはアインスタイニウムとフェルミウムの場合は水爆実験の残骸の中で、最初に人工的につくられた。

系列の後ろへ行くほど製造は難しくなり、崩壊も速くなる。プルトニウムはトン単位でつくられ、カリホルニウムは世界全体で年間グラム単位、そしてフェルミウムからローレンシウムまでの最も重いアクチノイドは、一度に数個の原子しかつくられたことがない。

すべてのアクチノイドは放射性

アクチノイドには安定同位体をもつものがひとつもない。トリウム232とウラン238は数十億年という非常にゆっくりとした速さで崩壊するため、地球の誕生とともにできたものの多くが今も残っている。その崩壊は地球の内部を温め、私たちが地下から採取するヘリウムの大部分を生み出している。

ほかのアクチノイドには寿命がきわめて短く、性質が理論からしかわかっていないものもある。放射能の強いアクチノイドを扱うには、グローブボックスや遠隔操作装置、遮蔽が必要である。

電力、兵器、そして煙感知器

アクチノイドを有用にしている核の性質そのものが、その廃棄物の管理を難しくしている。使用済み燃料は数千年にわたって危険なままであり、フィンランドなどの国々はそれを隔離するための地層処分場を建設している。

• ウラン：世界の電力の約10分の1をまかなう原子力発電所の燃料
• プルトニウム：核兵器、原子炉燃料、ボイジャーなどの宇宙探査機に搭載されるプルトニウム238電源
• アメリシウム：家庭用煙感知器の多くに内蔵されている電離源
• カリホルニウム：原子炉の起動や材料分析に使う可搬型中性子源
• トリウム：ウランより豊富で、将来の原子炉燃料の候補