Die Neptunium-Reihe ist die natürliche Zerfallsreihe des Neptuniumisotops 237Np. Ihr Endnuklid ist das Thalliumisotop 205Tl; lange Zeit glaubte man, das Bismutisotop 209Bi sei stabil und der Endpunkt der Reihe. Die Reihe kann auch über das Neptunium hinaus zu noch schwereren Transuranen fortgesetzt werden. Die Darstellung wird hier jedoch nur bis zu 241Pu fortgesetzt, das in kleinen Mengen in Kernreaktoren entsteht (Verlängerung in violett). 241Pu entsteht dabei häufiger, wenn MOX-Brennelemente verwandt werden als bei Verwendung "gewöhnlichen" Uran-Brennstoffs.
Die Neptuniumreihe wird auch als „prähistorische“ Reihe bezeichnet, da das bei der Entstehung der Erde vorhandene 237Np schon gänzlich zerfallen ist. Auch das im Naturreaktor Oklo entstandene Neptunium-237 (bzw. Americium-241) ist längst bis zum (äußerst langlebigen) Bismuth-209 zerfallen. Heute existiert die Neptuniumreihe – allerdings auf künstlichem Wege – wieder, weil Anfangsnuklide wie 241Pu, 237Np und 237U in Kernreaktoren als Neben- oder Hauptprodukte erbrütet werden. Wenn Thorium als "Brennstoff" in Kernreaktoren verwendet wird, wird hierbei durch Neutroneneinfang das spaltbare 233U "erbrütet", welches ein weiteres, relativ langlebiges, Glied der Kette an Zerfällen der Neptunium-Reihe ist. Da 241Am – besonders im angloamerikanischen Raum – Anwendung in Rauchmeldern findet, kann es bzw. sein Zerfallsprodukt 237Np durch unsachgemäße Entsorgung in die Umwelt gelangen. Zwar wird auf Americium-haltigen Rauchmeldern auf den Gehalt an radioaktiven Material hingewiesen, und es gibt inzwischen Programme, das Altgerät kostenlos zum Hersteller einschicken zu können, doch wird ein erheblicher Teil nach wie vor in Deponien oder Müllverbrennungsanlagen entsorgt. In heute vertriebenen Rauchmeldern findet sich 1 Microcurie oder weniger an 241Am was weniger als 300 Nanogramm entspricht. Selbst wenn die gesamte Weltbevölkerung von heute rund 8 Milliarden Menschen seit 1945 bis 2020 jedes Jahr einen Rauchmelder pro Person unsachgemäß entsorgt hätte und sämtliche enthaltenen radioaktiven Materialien in die Umwelt gelangt wären, betrüge die Gesamtmasse nur gut 175 Kilogramm. Realistischerweise ist aber von einer Lebensdauer von Rauchmeldern von mindestens zehn Jahren auszugehen.
Natürliche radioaktive Zerfallsreihen: Neptunium-Reihe (violett) |
4n+1 Reihe Bearbeiten
Die sehr seltenen Zerfälle über die Nuklide 221Ra und 217Rn sowie der Zerfall von 209Bi sind nicht dargestellt.
| Nuklid | Zerfall | Halbwerts- zeit | E (MeV) | Zerfalls- produkt |
|---|---|---|---|---|
| 241Pu | β− 99,9975 % α 0,0025 % | 14,4 a | 0,021 5,14 | 241Am 237U |
| 241Am | α | 432,2 a | 5,638 | 237Np |
| 237U | β− | 6,75 d | 0,519 | 237Np |
| 237Np | α | 2,144 · 106 a | 4,959 | 233Pa |
| 233Pa | β− | 26,967 d | 0,571 | 233U |
| 233U | α | 1,592 · 105 a | 4,909 | 229Th |
| 229Th | α | 7880 a | 5,168 | 225Ra |
| 225Ra | β− | 14,9 d | 0,357 | 225Ac |
| 225Ac | α | 10,0 d | 5,935 | 221Fr |
| 221Fr | α 99,9 % β− 0,1 % | 4,9 min | 6,458 0,312 | 217At 221Ra |
| 221Ra | α | 28,0 s | 6,886 | 217Rn |
| 217At | α 99,99 % β− 0,01 % | 32,3 ms | 7,202 0,740 | 213Bi 217Rn |
| 217Rn | α | 0,54 ms | 7,889 | 213Po |
| 213Bi | β− 97,91 % α 2,09 % | 45,49 min | 1,426 5,982 | 213Po 209Tl |
| 213Po | α | 4,2 ms | 8,537 | 209Pb |
| 209Tl | β− | 2,20 min | 3,980 | 209Pb |
| 209Pb | β− | 3,253 h | 0,644 | 209Bi |
| 209Bi | α | 1,9 · 1019 a | 3,137 | 205Tl |
| 205Tl | stabil |
Einzelnachweise Bearbeiten
- https://upgradedhome.com/how-to-dispose-of-smoke-detectors/
- https://support.firstalert.com/s/article/The-Facts-About-Smoke-Detector-Radiation
- https://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/fact-sheets/smoke-detectors.html
- Pierre de Marcillac, Noël Coron, Gérard Dambier, Jacques Leblanc & Jean-Pierre Moalic: „Experimental detection of α-particles from the radioactive decay of natural bismuth“, in: Nature, 2003, Volume 422, Number 6934, S. 876–878; doi:10.1038/nature01541.