Basiswissen

Tritium ist ein radioaktives Wasserstoff-Atom mit einem Proton und zwei Neutronen im Kern. In der Atomhülle befindet sich genau ein Elektron. Das Tri in dem Namen deutet an, dass der Atomkern aus insgesamt drei Kernbauteilen besteht. Das ist hier näher erklärt.

Tritium in Zahlen

6,032099 Gramm pro Mol molare Masse ↗

3,0160495 u (ganzes Atom) Atommasse ↗

Gasförmig Aggregatzustand ↗

−252,5 Grad Celsius Schmelzpunkt ↗

−248,1 Grad Celsius Siedepunkt ↗

0,000269 g/cm³ Dichte ↗

12,32 Jahre Halbwertszeit [Betazerfall] ↗

Tritium als Wasserstoffisoptop

Normaler Wasserstoff besteht in seinem Atomkern nur aus einem Proton ↗

Bei Tritium gibt es im Atomkern jedoch zwei Neutron[en] ↗

In der Atomhülle befindet sich genau ein Elektron ↗

Neutronen und Protonen sind in etwa gleich schwer^[1].

Neutronen und Protonen sind sehr viel schwerer als Elektronen^[2].

Tritium ist deshalb in etwa dreimal so schwer wie normaler Wasserstoff ↗

Eine häufige Abkürzung für das Isotop ist ein großes T ↗

Die Abkürzung für molekulares Tritium ist T₂ ↗

Was ist ein Isotop?

Als Isotope eines Elementes bezeichnet man Atome mit derselben Anzahl von Protonen aber mit unterschiedlich vielen Neutronen im Kern. Das Tritium ist eines der Wasserstoffisotope ↗

Natürliche Quellen von Tritium

Tritium entsteht in der Natur in der Stratosphäre (oberhalb etwa 10 km Höhe) der Erdatmoshäre. Dort treffen schnelle Protonen, etwa aus dem Sonnwind auf Materie und erzeugen zunächst freie Neutronen^[3]. Diese treffen dann auf Stickstoff-14. Stickstoff 14 ist ein Isotop mit 7 Protonen und 7 Neutronen im Kern. Die Neutronen zerlegen den Kern in je einen Kohlenstoff-12 Kern mit 6 Protonen und 6 Neutronen sowie einen Tritiumkern mit einem Proton und zwei Neutronen.

MERKSATZ:

1.0 Eine Quelle von natürlichen Tritium ist die Stratosphäre.

Das so in der Stratosphäre entstandene Tritium zerfällt aber recht bald wieder, mit einer Halbwertszeit von 12,32 Jahren. Es stellt sich letztendlihc ein Fließgleichgewicht ein, bei dem immer etwa 3,5 Kilogramm Tritium in den unteren Bereichen der Troposphäre (nahe der Erdoberfläche) verteilt über die ganze Erdoberfläche vorhanden sind. Siehe auch Fließgleichgewicht ↗

Tritium in der Kernfusion

Für gegenwärtig geplante Reaktoren für eine Kernfusion von zwei Wasserstoffkernen zu einem einem Heliumkern ist zumindest für den Beginn einer Reaktion Tritium in ausreichend großer Menge nötig. Ist die Kernfusion einmal gestartet, kann das Tritium dann durch die Fusion selbst hergestellt werden.

MERKSATZ:

2.0 Tritium ist für eine technische sinnvolle Kernfusion zur Energiegewinnung notwendig.

Natürlich entstandenes Tritium existiert mit etwa 3,5 Kilogramm in der unberen Erdatmosphäre: die Menge ist so gering, dass sie weder technisch noch wirtschafltich sinnvoll gewonnen werden kann. Als Quellen für Tritium kommen nur klassische Atomkraftwerke (Kernspaltung) oder eine Erzeugung in Fusionsreaktoren selbst vor. Beides ist technisch möglich. Siehe dazu auch Wasserstofffusion ↗

Fußnoten

[1] Ein Proton hat eine Masse von rund 1,672621898 mal 10 hoch minus 27 Kilogramm. Ein Neutron hat rund 1,674927471 mal 10 hoch -27 kg an Masse, also etwas mehr (dritte Nachkommastelle) als das Proton. Siehe auch Neutronenmasse ↗

[2] Ein Proton hat in etwa 1836 mal so viel Masse wie ein Elektron. Ein Neutron hat in etwa 1838 mal so viel Masse wie ein Neutron. Damit spielen die Elektronen in der Hülle des Atoms kaum eine Rolle für die Gesamtmasse eines Atoms. Siehe auch Atommasse ↗

[3] Als frei bezeichnet man ein Neutron, das nicht in einem Kern gebunden ist. Siehe mehr unter freies Neutron ↗

[4] Ist eine technische Kernfusion einmal in Gang gesetzt, so entsteht Tritium als Zwischenprodukt im Laufe der Reaktion. Siehe mehr dazu unter Wasserstofffusion ↗