Grundlagen der Radiochemie:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Frankfurt am Main
Salle u.a.
1993
|
| Ausgabe: | 3., vollst. neu bearb. Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Literaturverz. S. 308 - 313. - Bis 2. Aufl. u.d.T.: Keller, Cornelius: Radiochemie |
| Beschreibung: | XII, 332 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3793554872 3794136039 |
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Inhaltsverzeichnis
Vorwort ................................................................
χι
1 Nukleonik ........................................................ 1
1.1 Aufbau des Atomkerns .............................................. 1
1.1.1
Nukleonén
........................................................ 1
1.1.2 Nuklide .......................................................... 2
1.1.3 Stabilität der Nuklide ............................................... 4
1.1.4 Radioaktive Stoffe .................................................. 7
1.2 Eigenschaften des Atomkerns ........................................ 7
1.2.1 Ladung und Radius ................................................. 7
1.2.2 Nuklidmasse und Kernbindungsenergie ............................... 11
1.2.3 Drehimpuls, Parität, magnetisches und elektrisches Moment .............. 17
1.3 Modelle des Atomkerns ............................................ 18
1.3.1 Gestalt des Atomkerns ............................................. 21
1.4 Elementarteilchen ................................................. 23
1.4.1 Quarkmodell der Elementarteilchen .................................. 26
1.4.2 Die Elementarteilchenphysik und ihr Standardmodell .................... 30
2 Radioaktivität .................................................... 33
2.1 Gesetze des radioaktiven Zerfalls .................................... 33
2.1.1 Zeitgesetz des radioaktiven Zerfalls ................................... 33
2.1.2 Gleichgewicht des radioaktiven Zerfalls ............................... 38
2.1.3 Dualer Zerfall ..................................................... 42
2.1.4 Rechenbeispiele zum radioaktiven Zerfall .............................. 43
2.2 Arten des radioaktiven Zerfalls ...................................... 44
2.2.1
α
-Zerfall ......................................................... 47
2.2.2 ß-Zerfall ......................................................... 49
2.2.3 Emission von
γ
-Quanten
........................................... 55
2.2.4 Spontanspaltung .................................................. 60
2.2.5 Protonenzerfall ................................................... 64
2.2.6 Zerfall unter Emission mittelschwerer Teilchen ......................... 64
2.2.7 Verzögerte Emission schwerer Teilchen ............................... 65
VI
3 Wechselwirkung von Kernstrahlung mit Materie ....................... 70
3.1 Wechselwirkung von
α
-Strahlen ..................................... 70
3.2 Wechselwirkung von ß-Strahlen ..................................... 72
3.3 Wechselwirkung von
γ
-Strahlen
..................................... 75
3.4 Dosis und Dosisleistung ............................................ 78
4 Messung von Kernstrahlung ........................................ 83
4.1 lonisationsdetektoren .............................................. 84
4.1.1 Ionisationskammer ................................................ 84
4.1.2 Proportionalzähler ................................................ 84
4.1.3 Geiger-Müller-Zähler............................................... 87
4.1.4 Halbleiterzähler ................................................... 90
4.2 Szintillationsdetektoren ............................................ 93
4.3 Photographische Nachweisverfahren ................................. 96
4.4 Kernspurdetektoren ............................................... 96
4.5 Nebelkammer und Blasenkammer .................................... 98
4.6 Thermolumineszenz ............................................... 98
4.7 Dosismessung .................................................... 98
4.8 Koinzidenz- und Antikoinzidenzmessungen ............................ 99
4.9 Messung von Neutronen .......................................... 100
4.10 Begrenzung der Meßgenauigkeit durch statistische Schwankungen ....... 102
5 Kernreaktionen .................................................. 106
5.1 Wirkungsquerschnitte und Anregungsfunktionen für Kernreaktionen ...... 107
5.2 Kernreaktionen mit geladenen Projektilen ............................ 109
5.3 Kernreaktionen mit Neutronen ...................................... 111
5.4 Streuprozesse ................................................... 113
5.5 Kernspaltung .................................................... 114
5.5.1 Mechanismen der Kernspaltung .................................... 115
5.5.2 Spaltprodukte ................................................... 116
5.5.3 Energiebilanz der Kernspaltung ..................................... 118
5.6 Ausbeuteberechnungen bei Kernreaktionen ........................... 120
6 Wechselwirkungen zwischen Atomkern und Elektronenhülle ............ 125
6.1 Beeinflussung der Halbwertszeit durch die chemische Bindung ........... 126
6.2 Beeinflussung der Emission von Strahlung durch die chemische Bindung .. 128
6.3 Der Mößbauer-Effekt.............................................. 128
VII
7
Die
radioaktiven Elemente ......................................... 134
7.1
Die
natürlichen radioaktiven Elemente ............................... 134
7.2 Die künstlichen radioaktiven Elemente ............................... 135
7.2.1 Technetium ..................................................... 135
7.2.2 Promethium ..................................................... 136
7.2.3 Die Transuranelemente ........................................... 136
7.2.3.1 Aufbau von Transuranelementen in Kernreaktoren ..................... 138
7.2.3.2 Aufbau von Transuranelementen in Kernexplosionen ................... 142
7.2.3.3 Aufbau von Transuranelementen durch Beschüß mit schweren Ionen...... 142
7.2.3.4 Eigenschaften und Handhabung der Transuranelemente ................ 147
7.2.4 Zur Frage nach den Superschweren Elementen ........................ 157
7.3 Nichtklassische Atome ............................................ 162
7.3.1 Hadronische und Müonische Atome ................................. 163
7.3.2 Positronium- und Müonium-Atome .................................. 165
8 Chemische Reaktionen nach Kernumwandlungen ...................... 168
8.1 Rückstoßenergie nach
α-, β-
und
γ
-Emission
.......................... 169
8.2 Rückstoßreaktionen (Szilard-Chalmers-Reaktionen) ..................... 173
8.3 Praktische Anwendungen von Rückstoßreaktionen ..................... 175
8.3.1 Darstellung neuer Verbindungen .................................... 175
8.3.2 Direktmarkierung mit Rückstoßatomen ............................... 177
8.4 Rückstoßeffekte in der Biochemie ................................... 179
9 Gewinnung und Nutzung von Kernenergie ........................... 183
9.1 Isotopenbatterien ................................................ 183
9.2 Fusionsreaktoren ................................................ 186
9.2.1 Grundlagen der Kernverschmelzung ................................. 186
9.2.2 Aufbau eines Fusionsreaktors ...................................... 188
9.2.3 Brennstoffkreislauf eines Fusionsreaktors ............................. 192
9.2.4 Kernverschmelzung durch Trägheitseinschluß ......................... 194
9.3 Kernreaktoren ................................................... 195
9.3.1 Neutronenbilanz von Kernreaktoren ................................. 196
9.3.2 Aufbau von Kernreaktoren ......................................... 199
9.3.3 Kernreaktortypen ................................................ 202
9.3.4 Konversions- und Brutprozesse ..................................... 204
9.3.5 Abbrand ....................................................... 205
VIII
9.4
Chemie
in der Kernreaktortechnik: Der Kernbrennstoffkreislauf........... 206
9.4.1 Versorgung der Kraftwerke ........................................ 206
9.4.2 Entsorgung der Kernkraftwerke ..................................... 209
9.4.2.1 Wiederaufarbeitung.............................................. 211
9.4.2.3 Behandlung und Endlagerung des radioaktiven Abfalls.................. 212
9.4.2.4 Direkte Endlagerung bestrahlter Kernbrennstoffe ...................... 213
9.4.3 Kernernergie heute ............................................... 215
10 Herstellung von Radionukliden und von markierten Verbindungen ........ 218
10.1 Herstellung wichtiger Radionuklide .................................. 218
10.1.1 Tritium (3H) ..................................................... 219
10.1.2 Radioaktive Kohlenstoffisotope ..................................... 221
10.1.3 Fluor-18 ........................................................ 225
10.1.4 Phosphor-32 und Schwefel-35 ...................................... 225
10.1.5 Rubidium-81 und
КгурЮп-біт
..................................... 226
10.1.6 Molybdän-99 für
Тесппеиит-ЭЭт
................................... 227
10.1.7 Radioaktive lodisotope ............................................ 229
10.1.8 Transurannuklide ................................................ 231
10.2 Radionuklid-Generatoren .......................................... 233
10.2.1
адмо-ЭЭтТс-СепегаЮг
............................................ 235
10.2.2 eiRb-eimKr-Generator............................................. 237
10.2.3 Die Thorium-Kuh ............................................... 237
10.3 Markierung von Verbindungen durch Radionuklide ..................... 238
11 Anwendung von Radionukliden .................................... 245
11.1 Radiochemische Arbeitsweisen ..................................... 246
11.2 Anwendung von Radionukliden in der Chemie ......................... 249
11.2.1 Indikatormethode ................................................ 249
11.2.2 Radiochemische Altersbestimmungen ............................... 250
11.2.2.1 Bestimmung des Alters geologischer Proben .......................... 251
11.2.2.2 Radiokohlenstoffmethode ......................................... 252
11.2.3 Radiochemische Analysenmethoden................................. 255
11.2.3.1 Analyse aufgrund natürlicher Radioaktivität ........................... 255
11.2.3.2 Verdünnungsanalyse ............................................. 256
11.2.3.3 Aktivierungsanalyse .............................................. 257
11.3 Radionuklide in der Medizin ........................................ 263
11.3.1 Diagnostik mit Radionukliden ...................................... 264
11.3.2 Therapie mit Strahlung und Radionukliden ............................ 271
11.4 Anwendung von Radionukliden in der Technik ........................ 273
IX
12 Radioaktivität und Umweit, Biologische Strahlenwirkung ............... 277
12.1 Radioaktive Stoffe in der Umwelt und daraus resultierende
Strahlenexposition ............................................... 279
12.1.1 Natürliche radioaktive Stoffe ....................................... 279
12.1.2 Die natürliche Strahlenexposition ................................... 281
12.2 Kosmogene Radionuklide .......................................... 283
12.3 Künstliche Radionuklide und Strahlenquellen ......................... 284
12.3.1 Radioaktive Stoffe in der Kerntechnik ................................ 284
12.3.2 Strahlung und Technik ............................................ 286
12.3.3 Radioaktivität aus Kernwaffentests .................................. 286
12.3.4 Strahlenexposition durch medizinische Anwendung .................... 287
12.4 Radioökologie und Radiopharmakologie von Radionukliden .............. 288
12.4.1 Verhalten von Strontium-90 ........................................ 288
12.4.2 Verhalten von Radioiod-Isotopen.................................... 289
12.4.3 Verhalten von Cäsium-137 ......................................... 291
12.4.4 Verhalten von Plutonium .......................................... 291
12.5 Wirkung ionisierender Strahlung auf biologische Systeme ............... 295
13 Lösungen ....................................................... 307
14 Literatur........................................................ 308
15 Anhang ........................................................ 314
Sachregister .................................................... 316
Bildanhang...................................................... 325
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