„Spaltprodukt“ – Versionsunterschied
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Physik Buch Klasse 10 |
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Als '''Spaltprodukte''' werden die bei der [[Kernspaltung]] entstehenden [[Nuklid]]e bezeichnet. Kernspaltungen lassen sich im Labormaßstab mittels [[Neutronenquelle]]n hervorrufen. In großem Maßstab
[[Datei:Brennstab 1.png|miniatur|Beim Abbrand eines schwach angereicherten Reaktorbrennelements (links) sinkt der Anteil an <sup>235</sup>U, neue Elemente entstehen]]
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Durch mehrfachen Betazerfall entstehen die stabilen Endprodukte Ru-101 und Cs-133.
Die bei der Spaltung
== Eigenschaften ausgewählter Spaltprodukte ==
Die häufigsten Spaltprodukte aus [[Leichtwasserreaktor]]en sind [[Isotop]]e von Iod, Cäsium, Strontium, Xenon und [[Barium]]. Viele Spaltprodukte zerfallen schnell in stabile Nuklide, aber ein bedeutender Rest hat Halbwertszeiten von mehr als einem Tag, bis hin zu Millionen Jahren. Einige Nuklide mit kurzen bis mittleren Halbwertszeiten finden in der Medizin oder Industrie Verwendung. Bemerkenswert ist, dass kein einziges der bei der Kernspaltung entstehenden Nuklide eine Halbwertszeit zwischen 100 und 200.000 Jahren hat. Diese Lücke führt dazu, dass die Gesamtaktivität des Gemischs der Spaltprodukte in den ersten Jahrhunderten noch deutlich zurückgeht, im Wesentlichen bis das in diesem Zeitraum dominierende Isotop <sup>137</sup>Cs zerfallen ist. Danach bleibt die Restaktivität (die freilich um Größenordnungen geringer ist als die Aktivität der kürzerlebigen Nuklide) über historische Zeiträume (viele Jahrtausende) praktisch unverändert. In abgebrannten Brennstäben finden sich allerdings neben den Spaltprodukten auch [[Transurane]], die diese „Lücke“ in den Halbwertszeiten schließen.
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Unter den Spaltprodukten finden sich drei [[Cäsium]]-Isotope. <sup>134</sup>Cs (Halbwertszeit ca. 2 Jahre) entsteht nicht direkt, weil die Zerfallsreihe der Kerne mit Massenzahl 134 bereits beim stabilen Nuklid <sup>134</sup>Xe endet, sondern indirekt durch Neutroneneinfang aus dem stabilen Spaltprodukt <sup>133</sup>Cs. <sup>135</sup>Cs hat eine sehr lange Halbwertszeit (2,3 Mio. Jahre) und ist somit nur mäßig radioaktiv. Das bedeutendste Cäsiumisotop ist <sup>137</sup>Cs mit einer Halbwertszeit von ca. 30 Jahren. Es ist nach dem Zerfall der kurzlebigen Isotope über viele Jahrhunderte hinweg das am stärksten strahlende Nuklid im Gemisch der Spaltprodukte.
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Nach dem Zerfall des <sup>137</sup>Cs ist <sup>99</sup>Tc (Halbwertszeit 211.100 Jahre) das am stärksten strahlende Isotop der verbliebenen Spaltprodukte (insgesamt gibt es sieben Spaltprodukte mit sehr langen Halbwertszeiten). [[Technetium]] hat kein stabiles Isotop und kommt deshalb in der Natur fast nicht vor.
<sup>99</sup>Tc ist neben <sup>129</sup>I ein Hauptkandidat für die [[Transmutation]], seine Beseitigung würde die Strahlung in ferner Zukunft (nach dem Zerfall der kürzerlebigen Isotope) um ca. 90 % reduzieren.
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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 <sup>85</sup>Kr (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.
=== Strontium ===
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[[Palladium]] entsteht in etwas geringeren Mengen (1,6 % bei Spaltung von <sup>235</sup>U). Es enthält neben den stabilen Isotopen <sup>105</sup>Pd, <sup>106</sup>Pd, <sup>108</sup>Pd und <sup>110</sup>Pd auch das leicht radioaktive <sup>107</sup>Pd (Halbwertszeit 6,5 Mio. Jahre), was die Verwendbarkeit stark einschränkt.
== Einzelnachweise ==
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