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Abgebrannten Kernbrennstoff Pool

Tritium

Tritium

Tritium ist ein radioaktives Wasserstoffisotop, dessen Kern aus einem Proton und zwei Neutronen besteht. Die wichtigste Anwendung von Tritium ist die Verwendung als Kernbrennstoff zur Energiegewinnung durch Kernfusion.

Es wird normalerweise mit dem Symbol T bezeichnet, obwohl es systematisch als 3H symbolisiert werden sollte. Es wurde 1934 von Rutherford, Oliphant und Harteck bei der Untersuchung des Beschusses von Deuterium mit Deuteronen entdeckt.

Tritium wird in der Atmosphäre proportional zu einem Atom pro 1017 Wasserstoff erzeugt und wird kontinuierlich in Kernreaktionen, die durch kosmische Strahlen induziert werden, in der oberen Atmosphäre gebildet. Dieses Isotop kann industriell durch Lithiumbeschuss mit energiearmen Neutronen erhalten werden.

Tritium hat eine Halbwertszeit von 12,4 Jahren und emittiert eine sehr energiearme β-Strahlung (0,018 MeV), die völlig frei von γ- Strahlung ist, so dass es praktisch keine Radiotoxizität aufweist. In Bezug auf die chemischen Eigenschaften bildet Tritium die Ausnahme von der allgemeinen Regel, dass sich die radioaktiven Isotope eines Elements aufgrund des großen Massenunterschieds, den es gegenüber Wasserstoff aufweist, analog zu ihren nicht radioaktiven Formen verhalten. Wenn es jedoch in schwere Moleküle eingebaut wird, wird dieser Unterschied unwesentlich, so dass es bei der Markierung von Molekülen weit verbreitet ist. Es fungiert ordnungsgemäß als Tracer, insbesondere beim Ersetzen von nicht labilen Wasserstoffatomen.

Abgesehen davon, dass es zur Gewinnung von Energie durch Kernfusion verwendet wird, wird es in geringerem Umfang auch zur Herstellung von Leuchtfarben verwendet, abgesehen von den bereits als Tracer erwähnten.

Tritiumstrahlungsgefahr

Tritium ist ein Wasserstoffisotop, das es ermöglicht, leicht an Hydroxylradikale zu binden, wobei tritiiertes Wasser (HTO) und Kohlenstoffatome gebildet werden.

Tritium hat eine Halbwertszeit (12,32 ± 0,02) Jahre. Bei der Zersetzungsreaktion von Tritium werden 18,59 keV Energie freigesetzt, wovon 5,7 keV auf das Elektron ( Beta-Teilchen) und der Rest auf das Antineutrino-Elektron fallen. Die gebildeten Beta-Partikel breiten sich in der Luft nur 6,0 mm aus und können nicht einmal die obere Schicht der menschlichen Haut überwinden.

Aufgrund der geringen Zersetzungsenergie von Tritium können emittierte Elektronen auch durch einfachste Barrieren wie Kleidung oder Gummihandschuhe leicht gestoppt werden. Dieses Isotop ist jedoch strahlengefährdend, wenn es eingeatmet, mit der Nahrung aufgenommen und über die Haut aufgenommen wird. Die Trinkwirkung von einmal mit Tritium kontaminiertem Trinkwasser führt nicht zu einer langfristigen Anreicherung von Tritium im Körper, da dessen Halbwertszeit 7 bis 14 Tage beträgt.

Tritium verwendet

Tritium kann in verschiedenen Anwendungen mit unterschiedlichen Zielen eingesetzt werden:

  • Autarke Beleuchtung
  • Atomwaffen
  • Kontrollierte Kernfusion
  • Analytische Chemie
  • Stromquelle

Autarke Beleuchtung

Beta-Partikel, die durch den radioaktiven Zerfall kleiner Mengen von Tritium freigesetzt werden, lassen Chemikalien, sogenannte Phosphore, leuchten. Diese Radiolumineszenz wird in autarken Beleuchtungsgeräten, so genannten Betalights, verwendet, die für die Nachtbeleuchtung von Schusswaffen, Uhren, Ausgangsschildern, Kartenlichtern, Navigationskompassen, Messern und einer Vielzahl anderer Geräte verwendet werden.

Atomwaffen

Tritium ist ein wichtiger Bestandteil von Atomwaffen. Es wird verwendet, um die Effizienz und Leistung von Kernspaltungsbomben und die Spaltungsstufen von Wasserstoffbomben in einem als Verstärkung bekannten Verfahren sowie in externen Neutroneninitiatoren für solche Waffen zu verbessern.

Kontrollierte Kernfusion

Tritium ist ein wichtiger Brennstoff für die kontrollierte Kernfusion in Kernfusionsreaktorkonstruktionen durch magnetische Begrenzung und Trägheit. Der experimentelle Fusionsreaktor ITER und die National Ignition Facility (NIF) werden Deuterium-Tritium-Brennstoff verwenden. Die Deuterium-Tritium-Reaktion ist günstig, da sie den größten Fusionsquerschnitt aufweist und diesen maximalen Querschnitt mit der niedrigsten Energie eines möglichen Fusionsbrennstoffs erreicht.

Analytische Chemie

Tritium wird manchmal als radioaktives Etikett verwendet. Es hat den Vorteil, dass fast alle organischen Chemikalien Wasserstoff enthalten, so dass es leicht ist, einen Ort zu finden, an dem Tritium in das zu untersuchende Molekül eingebracht werden kann. Es hat den Nachteil, ein relativ schwaches Signal zu erzeugen.

Stromquelle

Schließlich ist Tritium als elektrische Energiequelle zu erwähnen. Tritium kann in einem Betavoltaik-Gerät verwendet werden, um eine Atombatterie zur Stromerzeugung zu erzeugen.

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Referenzen

Geändert am: 23. Oktober 2019