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Tritium



3H Tritium
Kernspin 1/2+
Halbwertszeit 12,32 a
Atommasse 3,01605 u
Schmelzpunkt -252,5 ºC
Siedepunkt -248,1 ºC
Zerfall
Zerfallsart Energie Produkt
beta 19 keV 3He gs

  Tritium (von griechisch tritós »der Dritte«) ist neben Protium und Deuterium ein natürliches Isotop des Wasserstoffes. Sein Atomkern wird auch Triton genannt.

Das chemische Symbol ist 3H, vereinfacht wird häufig auch T geschrieben. Im Gegensatz zum Deuterium besitzt es neben dem Proton nicht nur ein Neutron im Atomkern, sondern zwei. Dieser Atomkern ist aber instabil und zerfällt mit einer Halbwertszeit von 12,32 Jahren durch Emission eines Elektrons in 3He (Betazerfall). Tritium ist also radioaktiv. Tritiumoxid (überschweres Wasser) T2O hat eine Siedetemperatur von 101,51 °C und eine Schmelztemperatur von 4,48 °C.

Inhaltsverzeichnis

Entstehung und Herstellung

Tritium entsteht auf natürliche Weise durch Neutronen-Beschuss auf Stickstoffkerne aus der kosmischen Strahlung in den oberen Schichten der Atmosphäre. Außerdem gelangt es mit dem Sonnenwind in die Erdatmossphäre.

14N + n12C + 3H oder auch: 14N + n12C + T

Tritium gelangt vor allem als HT (Tritiumwasserstoff) durch Konvektionsströmungen zur Erdoberfläche. Es gibt auf der Erde ca. 3,5 kg Tritium aus natürlicher Produktion[1], das sich zu 99 % in oberflächennahen Schichten der Ozeane befindet[2].

Künstlich wird Tritium in Kernreaktoren hergestellt. Dies geschieht durch:

  • Beschuss eines 6Li-Targets mit Neutronen im Reaktorkern
  • Extraktion aus dem Kühlwasser von Schwerwasserreaktoren, bei dem es als „Abfallprodukt“ anfällt.

Verwendung

Unter anderem in der Biologie, Chemie und Medizin wird Tritium als sog. Tracer zur Markierung bestimmter Substanzen verwendet.

Als Leuchtmittel wird gasförmiges Tritium zusammen mit einem Fluoreszenzmittel in versiegelten Borsilikatglasröhrchen verwendet. Die Betastrahlung des Tritiums regt die Beschichtung innen auf dem Glasröhrchen zu einem schwachen, fluoreszierenden Leuchten an. Diese »kalten Leuchten« haben eine theoretische Lebensdauer von mehreren Jahrzehnten und sind in verschiedenen Farben unter dem Handelsnamen Traser zu finden.

Tritium wird auch als Leuchtmittel z. B. auf Uhrenzifferblättern und -zeigern verwendet. Bei der Herstellung und Lagerung von größeren Mengen können allerdings gesundheitliche Risiken nicht ausgeschlossen werden. Daher wird es hier durch nicht radioaktive Leuchtmittel wie z. B. Superluminova ersetzt.

Tritium ist ein entscheidender Bestandteil bestimmter Kernwaffen. Werden geringe Mengen von rund zwei bis drei Gramm gasförmigen Tritiums in die Waffe eingebracht, kann es die Sprengstoffwirkung von Kernspaltwaffen um den Faktor zwei bis zehn verstärken. Man spricht hier auch vom „boosting“. Für die Wasserstoff- oder Neutronenbombe ist Tritium sogar essentiell zur Funktion notwendig; hier werden jedoch größere Mengen von bis zu 20 Gramm Tritium pro Sprengkopf benötigt. [3]

In zukünftigen Fusionskraftwerken soll ein Gemisch aus Deuterium und Tritium als Brennstoff dienen.

Gegenwärtig wird der Einsatz von Tritium zur autarken Energieversorgung von Mikroprozessoren aus Silizium durch die Ausnutzung der beim Beta-Zerfall freiwerden Wärme diskutiert. An der Universität von Pittsburgh wurde im Jahr 2006 ein Verfahren entwickelt, durch Beschuss einer Quarzoberfläche mit einem energiereichen ultravioletten Laserstrahl Tritiumatome bis zu einer Tiefe von acht Mikrometern in die Quarzschicht einzubauen. Für die Anwendung des Verfahrens in Silizium muss diese Methode allerdings noch mit der in der Industrie zur Herstellung von Schaltkreisen eingesetzten Photolithographie kombiniert werden.

Nachweis

Der Nachweis von Tritium erfolgt unter anderem über Flüssigszintillatoren oder offene Ionisationskammern.

Quellennachweis

  1. D. Lal und B. Peters: Cosmic ray produced radioactivity on the earth. Handbuch der Physik, Band 46/2, Seiten 551-612, Springer, Berlin, 1967.
  2. http://epic.awi.de/Publications/BerPolarforsch1998256.pdf Jürgen Sültenfuß: Das Radionuklid Tritium im Ozean: Meßverfahren und Verteilung von Tritium im Südatlantik und im Weddellmeer, S. 3
  3. L. Colschen und M.B. Kalinowski: Tritium. Zeitschrift Wissenschaft & Frieden, Heft 4/91, BdWi-Verlag, 1991.

Siehe auch

 
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Tritium aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.
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