Neptunium-Reihe

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,^[1] doch wird ein erheblicher Teil nach wie vor in Deponien oder Müllverbrennungsanlagen entsorgt.^[2] In heute vertriebenen Rauchmeldern findet sich 1 Microcurie oder weniger an ²⁴¹Am^[3] 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

Einzelnachweise

1. ↑ https://upgradedhome.com/how-to-dispose-of-smoke-detectors/
2. ↑ https://support.firstalert.com/s/article/The-Facts-About-Smoke-Detector-Radiation
3. ↑ https://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/fact-sheets/smoke-detectors.html
4. ↑ 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.