Transmutation

Die Transmutation (aus dem lateinischen transmutatio: Verwandlung), auch Kernumwandlung^[1][2] sowie Elementumwandlung^[3] oder kurz Umwandlung^[4][5] genannt, ist die Veränderung eines chemischen Elementes in ein anderes. Im Kern des Atoms verändert sich dabei die Protonenzahl.

Eine Elementumwandlung ist mit chemischen Mitteln nicht möglich. Sie erfolgt bei verschiedenen Arten von radioaktiven Zerfällen und Kernreaktionen; auch dies wird manchmal ganz allgemein Transmutation genannt.^[6][7][8] Elementumwandlungen durch Kernreaktionen finden im großtechnischen Maßstab vor allem bei der Energiegewinnung in Kernreaktoren als Neben-, meistens jedoch als Abfallprodukt statt. Es gibt Konzepte, radioaktive Abfälle in ihrer Gefährlichkeit durch Transmutation zu verringern.

Einige Konzepte für Kernfusionsreaktoren sehen vor, die schwierig und teuer zu beschaffenden „Brennstoffe“ wie Deuterium oder Tritium in derselben Anlage zu „erbrüten“, die auch die eigentliche Fusion vornimmt. Dies wäre gleichzeitig eine geeignete Verwendungsform der enorm hochenergetischen Neutronen wie sie zum Beispiel bei D-T-Fusion anfallen.^[9]

Auch medizinische Radionuklide für den Einsatz in der Nuklearmedizin sowie die Materialien für Thermoisotopengeneratoren („Atombatterie“) werden üblicherweise durch (gezielte) Transmutation gewonnen, wahlweise in Kernspaltungsreaktoren oder in Teilchenbeschleunigern bzw. mittels Spallation. Eine in kleinem Maßstab demonstrierte, aber bisher großtechnisch nicht ökonomische Möglichkeit ist auch die Transmutation geringwertiger oder sogar als „Abfall“ angesehener Materialien zu höherwertigen Materialien, hauptsächlich Edelmetallen. Dieser „reale Stein der Weisen“ gelang erstmals Glenn Seaborg, als er im Labormaßstab Bismut zu Gold transmutierte, jedoch zu Kosten, die den Wert des produzierten Goldes um Größenordnungen überstiegen.

Eine weitere Form der Transmutation mit nicht-radioaktiven Zielprodukten ist die Neutronen-Transmutationsdotierung, welche als spezielle Form der Dotierung bei Halbleitern großtechnisch eingesetzt wird.

1. ↑ Kernumwandlung – im Wissen.de-Lexikon, 2021
2. ↑ Kernumwandlung – DWDS, 2021
3. ↑ Transmutation – DWDS, 2021; dort auch genauer mit „Elementumwandlung“
4. ↑ Transmutation – im Wissen.de-Lexikon, 2021; „die kernphysikalische Umwandlung …“
5. ↑ Transmutation – Pons, 2021
6. ↑ F. Soddy: Nobelpreis-Vortrag 1922, Seite 372
7. ↑ J. Bleck-Neuhaus: Elementare Teilchen. 2. Auflage, Springer 2013, ISBN 978-3-642-32578-6, Seite 692
8. ↑ J.-L. Basdevant, J. Rich, M. Spiro: Fundamentals in Nuclear Physics. Springer 2004, ISBN 0-387-01672-4, Seiten 43, 247
9. ↑ https://www.iter.org/sci/FusionFuels