Spaltprodukte

Welche Spaltprodukte entstehen in einem Atomreaktor? Wie gefährlich sind diese für Menschen?

Uranatome haben sehr viele Neutronen. Bei der Kernspaltung zur Energieerzeugung entstehen leichtere Atome. Diese sind häufig instabil und zerfallen weiter, in kleinere Atome.
Die Gefährlichkeit eines Spaltproduktes hängt von verschiedenen Faktoren ab. Einige Faktoren kann ich hier aufzählen, allerdings ohne Gewähr auf Vollständigkeit:

• Art der beim Zerfall entstehenden Strahlung
• Beständigkeit des betreffenden Isotops, diese ist umgekehrt proportional zur Halbwertszeit des Zerfalls
• Bioverfügbarkeit, d.h. wie leicht wird das Isotop vom Körper aufgenommen und dort evtl. auch eingelagert wird
• Giftigkeit des Elements

Weiterhin muss man noch beachten, dass Strahlung die verschiedenen Gewebe des Körpers in unterschiedlicher Weise schädigt. Während die Haut etwas mehr Strahlung aushält, sind z.B. Keimdrüsen besonders empfindlich. Die aufgenommene Strahlungsdosis sollte also noch entsprechend der verschiedenen Organe gewichtet werden. In diesem Zusammenhang wird  dann manchmal von effektiver Dosis gesprochen.

Im Nachfolgenden werde ich Ihnen einige Isotope auflisten, die bei der Kernspaltung entstehen und im Zusammenhang mit dem Reaktorunfall von Fukushima immer wieder durch die Medien geistern. Dazu noch einige Erklärungen zur Gefährlichkeit.

Cäsium
Natürliches Cäsium besteht zu 100% aus dem Isotop ¹³³_55Cs. 
Cäsium-137 (¹³⁷55Cs, beta^--Zerfall) hat eine Halbwertszeit von 30,23 Jahren.
Cäsium-134 (¹³⁴55Cs, beta^--Zerfall) hat eine Halbwertszeit von 2,046 Jahren.
Cäsium wird vom Körper leicht aufgenommen, da es in seinen Eigenschaften dem Kalium stark ähnelt. Kalium ist ein so genanntes Mengenelement. Wir nehmen dieses mit unserer Nahrung täglich auf und brauchen es zur Aufrechterhaltung der Membranpotenziale in unserem Körper, es ist ein essentielles Mineral.

Strontium
Beim Strontium gibt es vier natürlich vorkommende Isotope. Hauptanteil hat das Isotop ⁸⁸₃₈Sr mit 82,58 Gewichtsprozent.
Künstlich erzeugtes Strontium-90 (⁹⁰₃₈Sr) hat eine Halbwertszeit von 28 Jahren und 289 Tagen und zerfällt unter beta^--Zerfall. Das ebenfall künstliche Strontium-89 (⁸⁹₃₈Sr)   hat eine Halbwertszeit von 50 Tagen, 12 Stunden und 30 Minuten und zerfällt unter beta^--Zerfall. 

Dieses Element hat ähnliche Eigenschaften wie Calcium. Die meisten Strontiumverbindungen sind in Wasser gut löslich. Daher kann es vom Körper leicht aufgenommen werden und anstelle von Calcium in den Knochen eingelagert werden.

Iod
Natürlich vorkommendes Iod besteht ausschließlich aus dem Isotop ¹²⁷₅₃I.
Das künstlich erzeugte ¹³¹₅₃I  ("Iod-131") zerfällt etwa innerhalb einer Woche mit einer Halbwertszeit von 8,07 Tagen unter beta^--Zerfall.
Iod wird vom Körper leicht aufgenommen, gespeichert und zur Bildung des Schilddrüsenhormons verwendet. Das macht das Iod-131 so gefährlich.

Xenon und Krypton
Xenon-132 (¹³²₅₄Xe) hat eine Halbwertszeit von 5,27 Tagen und zerfällt unter  beta^--Zerfall.   
Krypton-85 (⁸⁵₃₆Xe, beta^--Strahler) hat eine Halbwertszeit von 10,76 Jahren.
Beides sind Edelgase, die als solche fast völlig unreaktiv sind und vom Körper daher nicht aufgenommen oder gespeichert werden können. Xenon-132 entweicht bei einer Beschädigung des Reaktorkerns Erstes und wird daher häufig als Indikator für Reaktorunfälle betrachtet.

Tellur
Tellur-132 (¹³²₅₂Te, beta^--Strahler) hat eine Halbwertszeit von 3 Tagen.
Das Element ist wenig flüchtig und wird vom Körper nur schlecht aufgenommen.Aus diesen Gründen ist es nicht ganz so gefährlich.

Ruthenium
Ruthenium-106  (¹⁰⁶₄₄Ru, beta^--Strahler) hat eine Halbwertszeit von 1 Jahr, 8 Tagen und 10 Stunden.  
Dieses Element ist ein Edelmetall. Als solches wird es vom Körper nur schlecht aufgenommen und kann als weniger gefährlich betrachtet werden. 


Plutonium
Plutonium-238 bis Plutonium-241sind allesamt giftige, radioaktive Schwermetalle.
Da es sich hierbei um ein extrem schweres Element handelt, tritt dieses nur bei hohem Druck oder einer Explosion aus dem Reaktor aus und wird in der Luft nur über sehr kurze Strecken transportiert. Plutonium erzeugt alpha-Strahlung die die Haut nicht durchdringt und nur auf kurze Entfernung wirkt.
Zwischen 1945 und 1962 wurden zahlreiche Kernwaffentests in der Atmosphäre durchgeführt. Dabei wurden auch große Mengen an Plutonium freigesetzt. Man schätzt, das dabei ca. 3 bis 5 Tonnen (!!!) Plutonium gleichmäßig über den Planeten verteilt wurden. Winzige Spuren dieses Elementes kann man daher heute an vielen Stellen der Erde nachweisen.


Siehe auch den Wikipedia-Eintrag "Spaltprodukt".
Ausführliche Informationen zu den verschiedenen Nukliden findet man auf den Seiten zum Periodensystem der Elemente von René Rausch. Die Seiten ziehen demnächst um nach www.periodensystem-online.de.