Isotopentrennung
Isotopentrennung ist die allgemeine Bezeichnung für Verfahren, mit denen die in einem natürlichen chemischen Element enthaltenen Isotope voneinander getrennt werden können. Es muss sich dabei nicht um Radioisotope handeln.
Durch die Trennverfahren erhält man praktisch nie ein reines Isotop, sondern das Verfahren teilt die ursprüngliche Stoffmenge in zwei Teilmengen (Fraktionen), von denen die eine an dem interessierenden Isotop angereichert und die andere entsprechend abgereichert ist. Durch mehrfache Wiederholung des jeweiligen Verfahrens mit der angereicherten Teilmenge lassen sich höhere Anreicherungsgrade erreichen.
Die Isotope eines und desselben Elementes unterscheiden sich in chemischer Hinsicht fast nicht voneinander. Die Isotopentrennverfahren beruhen daher fast immer auf physikalischen Prozessen. Ausnahmen hiervon gibt es nur bei sehr leichten Elementen wie Wasserstoff und Lithium, wo der relative Massenunterschied der Atome so groß ist, dass er sich im chemischen Verhalten bemerkbar macht.
Verfahren
Zur Isotopentrennung lassen sich folgende Verfahren anwenden:[1]
- Massenspektrometrie (für analytische Zwecke)
- Zentrifugieren mit Gaszentrifugen
- Gasdiffusionsverfahren nach dem Membranverfahren
- Trenndüsenverfahren
- fraktionierte Destillation (z. B. Quecksilberisotope, schweres Wasser)
- Elektrolyse (z. B. Anreicherung von Deuterium)
- Photochemisch über selektive Anregung von Isotopen in einem Gemisch mit Laserlicht, wobei die angeregten Isotope reaktiver sind und über Folgereaktionen entfernt werden können.[2]
- Thermophorese, Thermodiffusion, Trennrohr nach Clusius und Dickel
Anwendungen
Die mengenmäßig bei weitem wichtigste Isotopentrennung ist die Uran-Anreicherung, die Erhöhung des Gehalts an Uran-235, zur Herstellung des Kernbrennstoffs für Kernkraftwerke. Für Kernwaffenzwecke wird auch Lithium an Lithium-6 angereichert. Für Kernfusionsreaktoren wird auf die Dauer ebenfalls angereichertes Lithium benötigt werden, um in deren Blanket den Fusionsbrennstoff Tritium zu erbrüten. Hier wird auch die Trennung der Wasserstoffisotope Protium, Deuterium und Tritium voneinander notwendig.
Weitere Anwendungen von (fast) reinen Isotopen oder isotopisch angereicherten Stoffen gibt es für Forschungszwecke. Im Rahmen des Avogadroprojektes werden Massennormale aus Silicium hergestellt, das an Silicium-28 hoch angereichert ist.
Siehe auch
Einzelnachweise
- ↑ Römpp: Basislexikon Chemie, Georg Thieme Verlag 1998, ISBN 3-13-115711-9
- ↑ Hans Güsten: Isotopentrennung durch Laser-Photochemie, Chemie in unserer Zeit, 11. Jahrg. 1977, Nr. 2, S. 33, ISSN 0009-2851
