Tritium

Tritium
Symbool	H
Aantal protonen	1
Aantal neutronen	2
Halveringstijd	12.32 jaren
Verval soort	β-
Verval energie	0.018590 MeV
Verval product	Helium-3
Spin	+½
Bindingsenergie	8,481.821 KeV
Afwijking	0.001
Overtollige energie	14,949.794 KeV
Afwijking	0.004
Portaal    Scheikunde

Waterstof, deuterium en tritium

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. De atoommassa bedraagt 3,016 049 u. Tritium is bij standaardtemperatuur en -druk een gas, net als waterstof.

Tritium is radioactief (bètaverval, ca. 18,6 keV) 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

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) is. Tritium vervalt naar helium-3 via de reactie

³₁T → ³₂He + e− + ν_e

waarbij 18,6 keV energie vrijkomt. 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

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

Chemische eigenschappen

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 van de analoge verbindingen van waterstof.

Toepassingen

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, 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 in Engeland zelfs in sleutelhangers.

Uurwerk met tritiumverlichting

Kernfusie

Met deuterium kan tritium versmelten tot helium, waarbij een neutron en energie vrijkomt:

D + T ⇒ ⁴He + n + 17,6 MeV

Deze reactie is dé kandidaat voor energieopwekking in fusiereactoren: kernfusie.

Geschiedenis

Tritium werd in 1934 voor het eerst gemaakt uit deuterium door Ernest Rutherford, die samenwerkte met Marcus L. 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 bv. toepassingen heeft bij wijnjaren en grondwatermonsters. De techniek is analoog aan koolstofdatering. Atmosferische kernproeven veroorzaakten in de jaren zestig een duidelijke piek in de hoeveelheid tritium in de atmosfeer.

Wettelijk toegestane activiteit in drinkwater

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.

• Canada: 7000 Bq/L.
• VS: 740 Bq/L of 20000 pCi/L (Safe Drinking Water Act)
• World Health Organization: 10000 Bq/L.
• EU: 'onderzoeks'limiet van 100* Bq/L.

Externe links

• (en) Nuclear Data Evaluation Lab
• (en) Literatuuroverzicht over tritium in de Alsos Digital Library
• (en) NLM Hazardous Substances Databank – Tritium, Radioactieve gegevens over giftigheid van tritium

Mediabestanden