Kernreaktionsgleichungen für Entstehung von Pu-239

Physikschülerin99 · Anmeldungsdatum: 13.05.2018 Beiträge: 25

Hallo,

ich muss die Kernreaktions- bzw. Zerfallsgleichungen für die Entstehung von Pu-239 angeben sowie Risiken, die aus dessen Entstehung resultieren.

Ich weiß, dass der U-238 Atomkern ein Neutron fängt, sodass es U-239 gibt. Aus U-239 wird durch

-Zerfall Np-239. Aus Np-239 wird wieder durch

-Zerfall Pu-239.

Meine Gleichung dazu wäre die im Anhang.

Ich hab aber mal gelesen, dass es

^{+}[/latex]-Zerfall und

^{-}[/latex]-Zerfall gibt und jetzt weiß ich nicht, wo und wie ich die in der Gleichung unterbringen kann.

Und gibt es eigentlich mehrere Gleichungen dazu oder nur eine?

Und was sind die aus dieser Entstehung entstehenden Risiken?
Ich weiß, dass Plutonium radioaktiv und durch die Eigenschaft als Schwermetall auch chemisch giftig ist, aber das ist ja nicht durch die Entstehung bedingt, oder?

Muss die Aufgaben leider heute Abend/Nacht (auf den 15.) fertig haben, sodass ich sie am Dienstag mit in die Schule nehmen kann, und hoffe sehr, dass mir jemand helfen kann ...

elbilo · Anmeldungsdatum: 12.02.2018 Beiträge: 152

Der Beta-Minus-Zerfall entsteht durch einen relativen Neutronenüberschuss; beim Zerfall wird ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino emittiert.
Der Beta-Plus-Zerfall entsteht durch einen relativen Protonenüberschuss; beim Zerfall wird ein Positron und ein Elektron-Neutrino emittiert.
Versuch das nun in deine Zerfallsgleichung einzubringen.

Wurde Uran-239 denn als Ausgangskern angegeben? Schau mal auf eine geeignete Nuklidkarte (http://www.periodensystem-online.de/index.php?id=isotope&el=93&mz=238&show=nucard&sel=), dort kannst du ja sehen, durch welche Zerfälle Pu-239 entstehen kann.

Bei der Entstehung wird ja logischerweise radioaktive Strahlung frei, das könnte man denke ich mal als Risiko ansehen.

Physikschülerin99 · Anmeldungsdatum: 13.05.2018 Beiträge: 25

Was ist denn ein Antineutrino? habe das noch nie gehört, im Buch steht auch nichts darüber. Vielleicht zur Info: bin in der 10. Klasse Gymnasium BW.

Würde die Gleichung dann so stimmen?

In der Aufgabe an sich nicht, aber es steht als Beispiel im Buch bei den Seiten, die wir dazu lesen sollten. Es steht aber in der Aufgabe, dass es Gleichungen sind, also wohl mehrere.
Allerdings verstehe ich diese Nuklidkarte leider überhaupt nicht. Wie muss man die lesen?

Inwiefern wird radioaktive Strahlung frei? Ich dachte, es entsteht "einfach" ein neuer, radioaktiver Stoff ...

elbilo · Anmeldungsdatum: 12.02.2018 Beiträge: 152

Man schreibt das Beta über den Reaktionspfeil, denn es ist ja der Vorgang, durch welches das Edukt zum Produkt wird.

Das Neutrino ist auch erstmal nicht so wichtig, zumindest wenn es nicht in deinen Unterlagen genannt wird.

Zu den anderen Sachen kann ich dir erst später was schreiben, habe gerade kaum Zeit.

elbilo · Anmeldungsdatum: 12.02.2018 Beiträge: 152

Physikschülerin99 · Anmeldungsdatum: 13.05.2018 Beiträge: 25

Hallo,
hab grad die Nachricht bekommen, dass ich bis Freitag Zeit habe. Ich les mir deine Antworten morgen in Ruhe durch und meld mich dann nochmal, falls ich noch Fragen haben sollte.
Vielen Dank auf jeden Fall schon mal!

Physikschülerin99 · Anmeldungsdatum: 13.05.2018 Beiträge: 25

Dritter Versuch mit der Gleichung. Hoffe, es stimmt jetzt.

Danke für die Links wegen der Nuklidkarte. Habs allerdings immer noch nicht verstanden. Gibt es denn jetzt noch andere Elemente, aus denen Pu-239 entstehen kann?

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8581

92 + 0 = 92 - 1
93 - 1 = 94
??

Interessant.... aber hast ja bis Freitag Zeit...

elbilo · Anmeldungsdatum: 12.02.2018 Beiträge: 152

Nein, stimmt so immer noch nicht.

I. Wenn du U-238 mit einem Neutron beschießt, ist dies kein Beta-Minus-Zerfall. Das Neutron gelangt in den Kern, wodurch der Kern instabil ist - das hat erstmal gar nichts mit einem Zerfall zutun.

II. Uran-239 zerfällt dann Beta-Minus (also nicht Beta-Plus, so wie du es da stehen hast) in Np-239, in ein Elektron und in ein (Elektron-Antineutrino). Das Elektron steht also nicht auf der Edukt, sondern auf der Produkt Seite.
Das Gleiche gilt dann auch für den letzten Zerfall, wo du den Zerfall über dem Reaktionspfeil nicht symbolisiert hast.

Ich schau gleich mal in die Nuklidkarte bzgl. weiterer Entstehungsmöglichkeiten.

Physikschülerin99 · Anmeldungsdatum: 13.05.2018 Beiträge: 25

Ich muss es am Freitag abgeben, hab also bis Donnerstagnacht Zeit.

Also muss ich ß- auf den Pfeil hin zu Np239 machen und ß+ auf den Pfeil hin zu Pu239?

Danke!

elbilo · Anmeldungsdatum: 12.02.2018 Beiträge: 152

Genau.

Auf den zweiten Pfeil kommt ein Beta-Minus und auf den dritten ebenfalls, auf den ersten kommt jedoch kein Zerfallssymbol, da es sich nicht um einen Zerfall handelt.

Pu-239 kann, wenn ich mich nicht täusche, über...

- electron-capture von Am-239
- einen Alpha-Zerfall von Cm-243
- einen Beta-Minus-Zerfall von Np-239

... entstehen. Ich denke jedoch, dass nur die Entstehung des Isotops aus U-239 relevant ist.

PS: Du solltest dich evtl. intensiver mit Radioaktivität auseinandersetzen und die Aufgaben nicht auf den letzten Drücker bearbeiten.. dann findest du deine Fehler selbst. Es gilt, dass die Nukleonenanzahl auf beiden Seiten der Zerfallsgleichung identisch sein muss.

Physikschülerin99 · Anmeldungsdatum: 13.05.2018 Beiträge: 25

O Gott, danke!!! Das mit dem Alpha-Zerfall und dem Beta-Zerfall hab ich verstanden smile

Hoff ich zumindest.

Aber woher weiß man z. B., dass es nicht noch mehr Möglichkeiten gibt? Dass man z. B. über mehrere Ecken wie bei der ersten Gleichung gehen kann? Die drei jetzt sind ja einfache ß-/ß+ und Alpha-Zerfalle. Oder?

PS: Mach ich auf jeden Fall in den Ferien. War halt 5 Wochen krank und ich hatte das Thema vorher nie und hatte auch nur 1 Woche Zeit, die Aufgaben zu bearbeiten.

Das mit der Nukleonenzahl hab ich nicht verstanden. Bei der langen Gleichung ist die doch auch nicht identisch ...

Eine letzte Frage noch: Sind die aus den Gleichungen resultierenden Gefahren bei allen 4 Gleichungen gleich oder unterscheiden die sich?

elbilo · Anmeldungsdatum: 12.02.2018 Beiträge: 152

Physikschülerin99 · Anmeldungsdatum: 13.05.2018 Beiträge: 25

Hier steht das aber mit dem Beta+ Zerfall: https://www.leifiphysik.de/kern-teilchenphysik/radioaktivitaet-einfuehrung/nuklidkarte

elbilo · Anmeldungsdatum: 12.02.2018 Beiträge: 152

Das ist aber keiner, es kommt nur dasselbe dabei raus wie bei einem Beta-Plus-Zerfall.. Es handelt sich definitiv um electron-capture, um genau zu sein mit fast 100%tiger Wahrscheinlichkeit:

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Americium