Kernchemie und Herstellung von Isotopen

Zusammenfassung

Die verschiedenen Isotope eines bestimmten Elements haben zwar die gleiche Kernladung und Elektronenstruktur, unterscheiden sich aber im Atomgewicht, d.h. die Kerne enthalten eine verschiedene Anzahl von Neutronen. Dies bewirkt, daß die äußeren Eigenschaften der Atome nicht ganz identisch sind. Der Unterschied im Verhalten zweier Isotope ist mit der Wurzel aus den Atomgewichten oder einer Funktion davon verknüpft, weshalb der sog. Isotopieeffekt für Wasserstoff am größten ist. Er ist jedoch auch für die schwersten Elemente noch von praktischer Bedeutung. Im Folgenden werden einige spezielle Methoden angegeben, die die Unterschiede in physikalischen oder chemischen Eigenschaften zur Anreicherung oder Reindarstellung eines Isotops ausnutzen:

• 1. Diffusion Erwärmt man eine Flüssigkeit oder ein Gas, so diffundiert eine leichte Komponente schneller als eine schwerere; ebenso ist die Diffusionsgeschwindigkeit durch poröse Membranen von der Masse abhängig. Der Effekt in einer Stufe ist sehr klein, kann aber durch Serienschaltung einer großen Anzahl von Elementarstufen zu einer bedeutenden Anreicherung führen.

• 2. Elektromagnetische Trennung. Eine vollständige Trennung verschiedener Isotope kann erreicht werden, wenn das betreffende Element oder eine geeignete Verbindung ionisiert wird und die Ionen nach Durchfliegen eines elektrischen und magnetischen Felds getrennt durch feine Spalte gesammelt werden.