„Spaltprodukt“ – Versionsunterschied

Als '''SpaltenvorgangängenSpaltprodukte''' werden die durch [[Kernspaltung]] entstehenden SchwänzeStoffe bezeichnet. Sie entstehen in größeren Mengen in [[Kernreaktor]]en. Einige der in Spaltprodukten enthaltenen [[Radionuklid]]e haben nützliche Anwendungen, aber für die Hauptmenge ist eine sichere Entsorgung wichtig. Einige Spaltprodukte sind stabil, andere wiederum zerfallen mit sehr kurzer Halbwertszeit zu stabilen Isotopen. Für einige der verbliebenen langlebigen Spaltprodukte ist die [[Transmutation]] als Möglichkeit der dauerhaften Unschädlichmachung bereits im Labormaßstab erprobt, wird jedoch (Stand 2022) großtechnisch weltweit nicht eingesetzt.

Die unmittelbar entstehenden (sog. ''primären'') Spaltprodukt-Atomkerne oder ''Spaltfragmente'' haben einen hohen [[Neutronenüberschuss]]; sie sind daher instabil ([[Radioaktivität|radioaktiv]]) und wandeln sich durch aufeinander folgende [[Betazerfall|Beta-Minus-Zerfälle]] in andere Atomkerne um. Da beim Betazerfall die Massenzahl des Atomkerns gleich bleibt, bilden die nacheinander entstehenden Nuklide sogenannte [[Isobar (Kernphysik)|Isobarenkette]]n. Jede dieser Zerfallsketten setzt sich fort bis zu einem stabilen Nuklid. Im Wesentlichen handelt es sich bei diesen Endprodukten der Kernspaltung um Metalle mit Massenzahlen um 90 (im [[Periodensystem]] von Zirkon bis Palladium) und einige Elemente mit Massenzahlen um 140 (Tellur bis Samarium; mit Ausnahme von Tellur, RadionIod und Xenon ebenfalls Metalle).

Einige Spaltprodukte haben erheblichen Einfluss auf die Funktionsweise eines Kernreaktors. Insbesondere sind dies Spaltprodukte, die Neutronen erst verzögert freisetzen und es überhauptdeutlich erst ermöglichenerleichtern, einen Reaktor zu [[Kritikalität|regeln]], sowie Nuklide, die Neutronen stark [[Neutronengift|absorbieren]], insbesondere [[Xenonvergiftung|¹³⁵Xe]].

Genaue Zahlenwerte für die Ausbeute der verschiedenen Isobarenketten bei der Spaltung sind in einer Datensammlung der Internationalen Atomenergieorganisation angegeben.<ref>[httphttps://www-nds.iaea.org/sgnucdat/c1.htm Datensammlung der Internationalen Atomenergieorganisation]</ref>

:<math>\mathrm{^{133}_{\ 52}Te\ \xrightarrow [12{12,}5} \ {\ ,min}]{\beta^{-}} \ {}^{133}_{\ 53}I\ \xrightarrow [20{20,}8} \ {\ ,h}]{\beta^{-}} \ {}^{133}_{\ 54}Xe\ \xrightarrow [5{5,}243} \ {\ ,d}]{\beta^{-}} \ {}^{133}_{\ 55}Cs } </math>

:<math>\mathrm{^{101}_{\ 40}Zr\ \xrightarrow [2{2,}3} \ {\ ,s}]{\beta^{-}} \ ^{101}_{\ 41}Nb\ \xrightarrow [7{7,}1} \ {\ ,s}]{\beta^{-}} \ {}^{101}_{\ 42}Mo\ \xrightarrow [14{14,}61} \ {\ ,min}]{\beta^{-}} \ {}^{101}_{\ 43}Tc\ \xrightarrow [14{14,}22} \ {\ ,min}]{\beta^{-}} \ ^{101}_{\ 44}Ru } </math>

Radioaktives [[Krypton]] entsteht in geringen Mengen in Kernreaktoren. Während einer [[Wiederaufarbeitung]] abgebrannten Spaltmaterials, etwa zur Extraktion von Plutonium und verbleibendem Uran, wird das relativ langlebige Kryptonisotop ⁸⁵Kr (Halbwertszeit 10,756 Jahre) freigesetzt und entweicht in die Atmosphäre. Die Menge an radioaktivem Krypton in der Erdatmosphäre gibt daher einen Anhaltspunkt über die Menge an bearbeitetem Spaltmaterial. Die Differenz zwischen dem aus bekannten Bearbeitungen entstandenen und gemessenem Krypton erlaubt es, die Menge geheim gehaltener Bearbeitungen (gewöhnlich zur Herstellung von [[Kernwaffe]]n) abzuschätzen.

Da [[Strontium]] biologisch ähnlich wie [[Calcium]] wirkt, ist das radioaktive Strontiumisotop ⁹⁰Sr eines der potentiell gesundheitsschädlichsten Spaltprodukte, denn es lagert sich nach Aufnahme in den Organismus in den Knochen ab und verbleibt bis zu seinem Zerfall im Körper. Da die Halbwertszeit etwa 30 Jahre beträgt, trägt man das Strontium für den Rest des Lebens in sich. Das eigentlich Gefährliche am ⁹⁰Sr ist das Tochternuklid ⁹⁰Y, das ebenfalls zerfällt, wobei seine Betastrahlung die vierfache Energie derjenigen des ⁹⁰Sr aufweist.

Bei der Kernspaltung entstehen in unterschiedlichen Mengen die [[Iod]]-Isotope ¹²⁷I (0,12 % aller Spaltungen bei der Spaltung von ²³⁵U in einem thermischen Reaktor<ref>[httphttps://atom.kaeri.re.kr/tonnuchart/nuc6.html Nuklidtabelle], [[Nuklidkarte]]</ref>), ¹²⁹I (0,7 %) und ¹³¹I (2,9 %). ¹²⁷Iod ist nicht radioaktiv (natürliches Iod besteht ausschließlich aus¹²⁷I); ¹²⁹Iod ist wegen seiner langen Halbwertszeit (15,7 Mio. Jahre) nur schwach radioaktiv. Eine besondere Gefahr geht hingegen von ¹³¹I aus, da Iod aufgrund seiner physikalisch-chemischen Eigenschaften in der Umwelt sehr mobil ist – es wird auch bei einem Unfall besonders leicht freigesetzt – und zudem als essentielles Spurenelement vom menschlichen Organismus aktiv aufgenommen wird. Vor allem die [[Schilddrüse]] enthält hohe Konzentrationen an Iod.