Neutronenaktivierung

Neutronenaktivierung ist ein Vorgang, bei dem Materialien durch Neutronenstrahlung radioaktiv werden.

Die Kernreaktion, auf der die Aktivierung beruht, ist meist der Einfang eines thermischen Neutrons. Das dadurch entstehende nächst schwerere Isotop des betreffenden Elements ist in vielen Fällen radioaktiv. Auch andere Kernreaktionen können – meist durch schnelle Neutronen ausgelöst − zu radioaktiven Produktkernen führen. Durch die Halbwertszeit dieser radioaktiven Produkte und das Energiespektrum ihrer Gammastrahlung (siehe Gammaspektroskopie) sind die Ausgangselemente qualitativ und quantitativ gut bestimmbar.

In Umgebungen mit starkem Neutronenfluss (z. B. im Zentralbereich von Kernspaltungs- und Fusionsreaktoren) führt die Neutronenaktivierung dazu, dass davon betroffene Materialien während der Betriebszeit ausgetauscht und danach als radioaktiver Abfall entsorgt werden müssen. Manche Elemente lassen sich leichter aktivieren, da ihre Kerne besonders leicht Neutronen einfangen. Es ist daher wichtig, diese Materialien für Reaktorbauteile zu meiden und stattdessen solche mit kleinem Neutroneneinfang zu wählen, um diese Probleme zu reduzieren.

Anwendungsfälle/Beispiele

• Die z. B. in einer Aluminiumfolie hervorgerufene Neutronenaktivierung kann zum Nachweis freier Neutronen dienen.
• Die nachhaltige Strahlung einer Atombombe ist hauptsächlich auf die Neutronenaktivierung des im Explosionsbereich befindlichen Materials zurückzuführen.
• Die Neutronenaktivierung wird für den Nachweis von Spurenelementen eingesetzt (siehe Neutronenaktivierungsanalyse). Dazu ist die Entnahme oder gar das Auflösen einer Probe unnötig. Das Verfahren kann daher auch für Objekte angewendet werden, die nicht beschädigt werden dürfen (z. B. wertvolle Kunstwerke). Das Objekt wird dabei zwar radioaktiv, aber diese Aktivität kann meist sehr gering gehalten werden. In diesem Sinn ist die Neutronenaktivierung eine zerstörungsfreie Analysemethode. Die Nachweisgrenze ist für jedes Element spezifisch; bei Eisen beträgt sie 10⁻⁷g, bei Gold 10⁻¹³g.

Weblinks

• Handbook on Nuclear Activation Cross-Sections, IAEA, 1974 (englisch; PDF-Datei; 5,88 MB)