Tritium

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Tritium
Schematische voorstelling van protium, deuterium en tritium
Schematische voorstelling van protium, deuterium en tritium
Algemeen
Element Waterstof (H)
Aantal protonen 1
Aantal neutronen 2
Nuclidische gegevens
Nuclidenmassa 3,01604927767 u
Spin 1/2+
Bindingsenergie 2,827266 MeV
Massa-overschot 14,949806 MeV
Vervalgegevens
Type verval β-verval
Halveringstijd 12,32 jaar
Vervalenergie 18,591 keV
Vervalproduct helium-3
Isotopen van waterstof
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde
Natuurkunde

Tritium (symbool T of 3H) is een isotoop van waterstof met in de atoomkern een proton en twee neutronen, in plaats van alleen maar een proton (bij protium). De atoommassa bedraagt 3,016 u. Tritium is bij standaardtemperatuur en -druk een gas, net als waterstof.

Tritium is radioactief (vervalt middels bètaverval naar helium-3) met een halveringstijd van ongeveer 12,26 jaar. De laag-energetische elektronen (bètastralen) van tritium dringen niet door de menselijke huid heen. Het is alleen gevaarlijk als het in grote hoeveelheden wordt opgenomen. De lage energie van de straling maakt het ook moeilijk deze te detecteren.

Verval[bewerken]

Voor tritium zijn verschillende experimentele waarden voor de halveringstijd in omloop. Het Amerikaanse National Institute of Standards and Technology (NIST) stelt dat deze (4500 ± 8) dagen (ongeveer 12,32 jaar) bedraagt.[1] Tritium vervalt naar helium-3 via de kernreactie:

\mathrm{^{3}_{1}H\ \longrightarrow\ ^{3}_{2}He\ +\ e^-\ +\ \bar{\nu}_e}

De vervalenergie bedraagt 18,6 keV. Het elektron heeft een gemiddelde kinetische energie van 5,7 keV. Het haast niet detecteerbare elektron-antineutrino gaat ervandoor met de resterende energie. De geringe energie van de bètastraling wordt toegepast met gelabelde verbindingen bij liquid scintillation counting.

Productie[bewerken]

Tritium komt in de natuur voor door de interactie van kosmische straling met deuteriumkernen in waterdamp in de atmosfeer; het ontstaat in kernreactoren als 6Li-kernen aan een neutronenbron worden blootgesteld.

Chemische eigenschappen[bewerken]

De chemische eigenschappen van tritium zijn nagenoeg gelijk aan die van waterstof. Door de, ten opzichte van waterstof, driemaal zo grote atoommassa zijn de fysische eigenschappen van veel tritiumverbindingen echter meetbaar verschillend.

Toepassingen[bewerken]

Uurwerk met tritiumverlichting

Het wordt wel gebruikt in atoomwapens en in experimentele installaties voor kernfusie omdat het relatief makkelijk kernfusie ondergaat. Het vindt ook toepassing in lichtgevende stoffen (bv. horlogewijzers en vluchtwegsignalering), waarbij natuurlijk de stralingshygiëne bepaalde eisen aan de verwerkingstechniek stelt.

Toepassingen zijn verder veelal in militair materiaal. Dit vooral als lichtbron voor het richten van wapens, tactical devices, in militaire horloges (zoals Traser en Luminox) en tegenwoordig ook in sleutelhangers, lichtgevende buisjes (bètalights) en zaklampjes zonder batterij.

Kernfusie[bewerken]

Met deuterium kan tritium versmelten tot helium-4, waarbij een neutron en energie (17,6 MeV) vrijkomt:

\mathrm{^{2}_{1}H\ +\ ^{3}_{1}H\ \longrightarrow\ ^{4}_{2}He\ +\ ^1n}

Deze reactie is de grote kandidaat voor energieopwekking in fusiereactoren.

Geschiedenis[bewerken]

Tritium werd in 1934 voor het eerst gemaakt uit deuterium door Ernest Rutherford, die samenwerkte met Mark Oliphant en Paul Harteck. Rutherford kon het tritium niet zuiver verkrijgen, een taak waar later Luis Alvarez wel in slaagde. Alvarez deduceerde ook dat de substantie radioactief moest zijn, wat juist bleek. W.F. Libby ontdekte dat tritium kon worden gebruikt om de ouderdom van waterlagen vast te stellen, wat bijvoorbeeld toepassingen heeft bij wijnjaren en grondwatermonsters. De techniek is analoog aan koolstofdatering. Atmosferische kernproeven veroorzaakten in de jaren '60 van de 20e eeuw een duidelijke piek in de hoeveelheid tritium in de atmosfeer.

Wettelijk toegestane activiteit in drinkwater[bewerken]

De wettelijke regels voor toegestane concentraties van tritium in drinkwater wisselen. De Amerikaanse limiet wordt berekend uit een toegestane dosis van 4 millirem (of 40 microsievert in SI-eenheden) per jaar.

Externe links[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. Comprehensive Review and Critical Evaluation of the Half-Life of Tritium, National Institute of Standards and Technology