Spaltprodukt
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Als Spaltprodukte werden bei einer Kernspaltung entstehenden Atomkerne bezeichnet. Spaltprodukte entstehen, wenn ein Atomkern eines spaltbaren Isotops (Uran-235, Uran-233, Plutonium-239) durch Einfang eines Neutrons gespalten wird. Kernspaltungen lassen sich im Labormaßstab durch Neutronenquellen oder in großem Maßstab in einem Kernreaktor hervorrufen.
Die entstehenden Spaltprodukte besitzen einen relativen Neutronenüberschuss; sie sind daher normalerweise instabil, und zerfallen unter Aussendung von ionisierender Strahlung in andere Atomkerne.
Die anfängliche Zusammensetzung der entstehenden Spaltproduke hängt von Reaktortyp (Spaltmaterial, Neutronenenergie) sowie der Verweildauer der Spaltprodukte im Reaktor (Dauer weiterer Neutronenbestrahlung) ab. Nach der Entnahme aus dem Reaktor bestimmen Halbwertszeit und Zerfallsprodukte der einzelnen Spaltprodukte die weitere Zusammensetzung.
Spaltprodukte können gasförmig (z. B. Xenon-133, Krypton-85), flüchtig (z. B. Iod-131) oder fest (z. B. Cäsium-137, Strontium-90) sein.
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[Bearbeiten] Eigenschaften ausgewählter Spaltprodukte
Die häufigsten Spaltprodukte thermischer Leichtwasserreaktoren sind Isotope von Iod, Cäsium, Strontium, Xenon und Barium. Viele Spaltprodukte zerfallen schnell in stabile Isotope, aber ein bedeutender Rest hat Halbwertszeiten von mehr als einem Tag. Einige Isotope vom kurzen bis mittleren Halbwertszeiten finden in der Medizin oder Industrie Verwendung.
[Bearbeiten] Krypton
Radioaktives Krypton entsteht in geringen Mengen in Kernreaktoren. Während einer Wiederaufarbeitung abgebrannten Spaltmaterials, etwa zur Extraktion von Plutonium und verbleibendem Uran, wird das Edelgas Krypton 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 geheimgehaltener Bearbeitungen (gewöhnlich zur Herstellung von Atomwaffen) abzuschätzen.
[Bearbeiten] Strontium
Der Anteil von Strontium in den Spaltprodukten ist gering. Da Strontium aber biologisch ähnlich wie Calcium wirkt, ist radioaktives Strontium eines der potentiell gesundheitsschädlichsten Spaltprodukte. 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 wirklich gefährliche am Strontium-90 ist das Tochternuklid Yttrium-90 das ebenfalls zerfällt wobei seine Betastrahlung die vierfache Energie derjenigen des Strontium-90 aufweisst.
Die bevorzugte Aufnahme von Strontium in die Knochen wird bei Knochenkrebs therapeutisch oder palliativ genutzt: Durch die bevorzugte Einlagerung im Knochen kann Strontium-89 zur Bekämpfung von Tochtertumoren eingesetzt werden.
[Bearbeiten] Literatur
- J. Hala and J.D. Navratil : Radioactivity, Ionizing Radiation and Nuclear Energy
