Hallo,
'galileo' hat mich ermutigt, etwas über die Herstellung von Pu-238, das für Radionuklidbatterien (Radioisotope Thermoelectric Generators, RTG's) benötigt wird, zu berichten.
RTG's werden für die Energieversorgung (Strom, Heizung) von Raumsonden benötigt, die in Bereiche jenseits des Mars vorstossen. Dort hat man zu wenig Sonnenlicht, um aus Solarzellen genügend Energie zu beziehen. Deshalb setzt man RTG's ein, welche über den radioaktiven Zerfall von Isotopen Wärme erzeugen, die über thermoelektrische Prozesse in Strom umgewandelt wird.
Warum man gerade das Isotop Pu-238 ausgewählt hat, das kann man bei Wikipedia nachlesen. Wesentlich dafür waren die relativ lange Halbwertszeit (87,7 Jahre), die spezifische Wärmeproduktion (ca. 0,5 W/g) und die Emission von alpha-Strahlung, die wenig Anforderungen an die Strahlenabschirmung stellt.
Wie bei den meisten Elementen, so besteht auch das Element Pu aus Isotopen. Die Trennung von Isotopen eines Elements ist keine leichte Sache. Das hat man speziell bei der Separation der Uran-Isotope U-235 und U-238 gemerkt (-> Atombombenbau).
Pu-238 ist kein natürlich vorkommendes Isotop. Es wird in Kernspaltungsreaktoren erst bei hohem Abbrand des Kernbrennstoffs erzeugt, jedoch in einem Gemisch der Isotope Pu-238, Pu-239, Pu-240, Pu-241 und Pu-242. Es wäre sehr aufwändig, aus diesem Isotopen-Gemisch das Isotop Pu-238 physikalisch zu extrahieren.
Stattdessen hat man folgenden Weg eingeschlagen.
In jedem Kernreaktor mit dem Spaltmaterial U-235 entsteht notwendigerweise auch das Isotop U-236. Durch Neutroneneinfang bildet sich daraus U-237, das mit einer Halbwertszeit von 6,75 Tagen zu Np-237 zerfällt. Np-237 ist sehr langlebig (2,1*10^6 Jahre). Neptunium kann von Uran und Plutonium chemisch abgetrennt werden.
Aus dem Np-237 werden Brennstäbe gefertigt und im Kernreaktor bestrahlt. Daraus entsteht durch Neutroneneinfang das gewünschte Pu-238.
Gruss
hardy
'galileo' hat mich ermutigt, etwas über die Herstellung von Pu-238, das für Radionuklidbatterien (Radioisotope Thermoelectric Generators, RTG's) benötigt wird, zu berichten.
RTG's werden für die Energieversorgung (Strom, Heizung) von Raumsonden benötigt, die in Bereiche jenseits des Mars vorstossen. Dort hat man zu wenig Sonnenlicht, um aus Solarzellen genügend Energie zu beziehen. Deshalb setzt man RTG's ein, welche über den radioaktiven Zerfall von Isotopen Wärme erzeugen, die über thermoelektrische Prozesse in Strom umgewandelt wird.
Warum man gerade das Isotop Pu-238 ausgewählt hat, das kann man bei Wikipedia nachlesen. Wesentlich dafür waren die relativ lange Halbwertszeit (87,7 Jahre), die spezifische Wärmeproduktion (ca. 0,5 W/g) und die Emission von alpha-Strahlung, die wenig Anforderungen an die Strahlenabschirmung stellt.
Wie bei den meisten Elementen, so besteht auch das Element Pu aus Isotopen. Die Trennung von Isotopen eines Elements ist keine leichte Sache. Das hat man speziell bei der Separation der Uran-Isotope U-235 und U-238 gemerkt (-> Atombombenbau).
Pu-238 ist kein natürlich vorkommendes Isotop. Es wird in Kernspaltungsreaktoren erst bei hohem Abbrand des Kernbrennstoffs erzeugt, jedoch in einem Gemisch der Isotope Pu-238, Pu-239, Pu-240, Pu-241 und Pu-242. Es wäre sehr aufwändig, aus diesem Isotopen-Gemisch das Isotop Pu-238 physikalisch zu extrahieren.
Stattdessen hat man folgenden Weg eingeschlagen.
In jedem Kernreaktor mit dem Spaltmaterial U-235 entsteht notwendigerweise auch das Isotop U-236. Durch Neutroneneinfang bildet sich daraus U-237, das mit einer Halbwertszeit von 6,75 Tagen zu Np-237 zerfällt. Np-237 ist sehr langlebig (2,1*10^6 Jahre). Neptunium kann von Uran und Plutonium chemisch abgetrennt werden.
Aus dem Np-237 werden Brennstäbe gefertigt und im Kernreaktor bestrahlt. Daraus entsteht durch Neutroneneinfang das gewünschte Pu-238.
Gruss
hardy