… aber nie gefragt haben.

Ein Freund fragte mich letztens, wie üblich, was ich denn so den ganzen Tag lang gemacht hätte und ich antwortete ihm „Erzeugungs- und Freimengen von Tritium ausgerechnet“. Damit wollte ich nicht anderes sagen, als „hab den ganzen Tag langweilig vorm Rechner gesessen und Zahlen hin- und hergeschubst“, aber er hängte sich irgendwie an dem Tritium auf und meinte, dass solche Wörter nur was in Science Fiction und Superhelden Büchern und Filmen zu suchen hätten, nicht aber im Büroalltag.

OK, nach einiger Diskussion musste ich mich schließlich geschlagen geben und zugestehen, dass Tritium doch ganz interessant ist und ihm eine kurze Erklärung geben, die ich hier für die Allgemeinheit wiederholen will.

Tritium ist ein Wasserstoffisotop und gehört damit zu den einfacheren Atomen. Ein Proton mit einem Elektron ist normaler Wasserstoff, ein Proton mit einem Elektron und einem Neutron nennt man Deuterium und ein Proton mit einem Elektron und zwei Neutronen nennt man Tritium … oder eben in der langweiligeren Schreibweise, die ich ich bisher hier im Blog benutzt habe, H1, H2 und H3. Chemisch verhalten sie sich (wie die meisten Isotope) recht ähnlich, aber da ich beim Wasserstoff mal eben das Atomgewicht verdoppel, haben die Isotope hier wesentlich interessantere Auswirkungen, als bei wesentlich schwereren Elementen.

Deuterium ist nicht radioaktiv, hat aber auch interessante Eigenschaften über die ich sicher noch sprechen werde, wenn ich euch von meinem Abenteuer berichte Schwerwasser in Indien zu bestellen.

Tritium hingegen ist sehr wohl radioaktiv und ein sogenannter weicher Betastrahler. Grundsätzlich heißt das, dass sich ein Neutron in ein Proton wandelt und ein Elektron und ein Antineutrino als Strahlung ausgesandt werden. Die Beta-Strahlung hat hier sehr niedrige Energien (ca. 20keV) was zu recht interessanten Effekten führt. Diese Beta-Strahlung ist recht leicht abzuschirmen, reicht in Luft nur wenige Zentimeter weit und vermag es nicht Plastik oder ähnliche Materialien zu durchdringen. Daher kann man Tritium nur sehr schlecht messen und nachweisen, denn wenn ich wie üblich eine Ionenkammer dafür verwenden will, dann muss die Strahlung durch die Wand der Kammer ja erst mal dort hinein und das kann sie nicht, wenn sie schon von sehr dünnen Schichten abgeschirmt wird. Nun ist Tritium, wie die anderen Wasserstoffisotope auch, ein Gas, so dass ich es direkt in die Ionenkammer füllen kann, was aber aus mehreren Gründen recht unpraktisch ist. Die Methode, die am häufigsten benutzt wird ist die Flüssigszintillation. Dabei wird, in einer Flüssigkeit gelöstes Tritium, mit einem Farbstoff versetzt, der in Verbindung mit radioaktiver Strahlung leuchtet. Durch die Leuchtaktivität, die ich wesentlich einfacher nachweisen kann, schließe ich dann Rückschlüsse auf die Aktivität meiner Probe. Diese Nachweise müssen in so ziemlich jeder Anlage geführt werden, die sich mit Kernprozessen auseinandersetzt, denn vom Fusionsreaktor über den Teilchenbeschleuniger, bis zum Atomkraftwerk … überall entsteht Tritium.

 

Ist das nun gefährlich? Joa, ein bischen.

Tritium kommt kaum durch die menschliche Haut hindurch, so dass Tritium von außen ziemlich harmlos ist. Nun ist es aber halt ein Gas, dass man einatmen oder in gelöstem Zustand inkorporieren kann, und da würde es dann wieder eine ähnliche Wirkung entfalten, wie inkorporierte Alpha-Strahlung (die ja auch nicht durch die Haut kommt).

Jetzt kommt aber die nächste besondere Eigenschaft von Tritium zum tragen, es diffundiert überall hindurch. Genauso, wie normaler Wasserstoff ist Tritium recht flüchtig und entweicht sogar durch Edelstahl und ähnliche Behältnisse hindurch. In Verbindung mit unserem inkorporiertem Tritium heißt das, dass es zwar schnell in einen menschlichen Körper hineingelangen kann, aber auch ziemlich schnell wieder hinaus … solange es nicht eingearbeitet wird. Grundsätzlich kann nämlich Tritium überall dort chemisch eingearbeitet werden, wo normaler Wasserstoff auch hin kann, sprich in Plastik, Wasser, Kohlehydrate, DNS und viele andere Dinge.

Trotz, oder gerade wegen, dieses paradoxen Zustandes sind die Freimengen für Tritium relativ hoch. Bei Uran liegt sie bei 10000 Zerfällen pro Sekunde und bei Tritium bei 1000000000 Zerfällen, also gut hundertausendmal höher. Die biologische Wirkung wird als wesentlich geringer eingeschätzt, als bei schweren Elementen.

Tritium wird auf natürlichem Wege in der Atmosphäre gebildet und künstlich überall dort, wo Neutronen herumfliegen. Wenn Neutronen auf Deuterium treffen, produzieren sie Tritium, wenn sie auf Beryllium treffen produzieren sie Tritium und wenn sie auf Stickstoff treffen … na ihr wisst schon. Generell ist das Tritium dann erst mal in dem Stoff, in dem es produziert worden sind eingebettet bzw. gelöst. Das geht soweit, dass sogar von Berylliumkugeln aus Fusionsreaktoren berichtet wurde, die nach langer Lebenszeit zu ca. 50 Atomprozent aus Tritium bestanden. In einem Metall ist das auch erstmal kein größeres Problem, aber z.B. in gefrorenem Methan (also Methaneis) bilden sich dann Wasserstoffbläschen, die beim sog Burp-Effekt (engl. für Rülpsen) aus dem Eis ausbrechen und dabei Druck aufbauen und Dinge kaputt machen können. Etwas makaber ist es ja schon, aber ich finde es generell schon lustig, wenn das Stinkegas anfängt im Neutronenmoderator zu rülpsen.

Ach ja, brennbar (wie Raketentreibstoff bzw. Knallgas) ist das ganze natürlich auch noch, wenn man Sauerstoff dran kommen lässt.

Eigentlich wollte ich ja auch noch was den ganzen Anwendungen von Tritium berichten (leuchtende Farbe, Notausgangsschilder etc. pp.) aber da dann der Artikel mal wieder doppelt so lang werden würde, wie ich es eigentlich geplant hatte, werde ich den Nutzen und die Anwendung von Tritium wohl mal an einem späteren Zeitpunkt behandeln. Nur sei an dieser Stelle noch kurz erwähnt, dass Tritium eine Halbwertszeit von 12 Jahren hat. Dadurch nimmt Tritium-Farbe innerhalb unserer Lebenszeit deutlich an Aktivität ab und Tritium-Atommüll muss man nur 120 Jahre stehen lassen, bis es wieder harmlos ist. Zumindest letzteres ist für Mutter Erde eine gute Nachricht.

Kommentare (15)

  1. #1 A-P-O
    17. Februar 2015

    Guter Artikel, danke.
    Ich verfolge deine Beiträge von Beginn an und freue mich über die nun größere Themenvielfalt hier auf scienceblogs.de.

    Warum ist β-Strahlung überhaupt gefährlich? Sind doch nur Elektronen, könnte man argumentieren. Wohl vergleichbar mit einer “Verbrennung” durch Strom.

    Und selbst wenn H³ inkorporiert und eingearbeitet würde, würde doch nur schweres Wasser, “normales” Wasser und ein e entstehen.

  2. #2 Tobias Cronert
    17. Februar 2015

    Das Problem an β-Strahlung ist, dass die Elektronen (oder Positronen) mit einer sehr hohen Energie unterwegs sind. Das unterscheidet sie im Allgemeinen von Elektronen im Stromkabel, die da “einfach nur faul herumliegen”.

    In einer Zelle haben β-Strahlen eine sehr ähnliche Auswirkung wie Gammas, die ja eigentlich auch “nur” Lichtteilchen sind.

  3. #3 Ludger
    17. Februar 2015

    Schweizer Armbanduhren haben oft Leuchtziffern mit Tritium. Weißt Du, wie die das herstellen? Immerhin ein Fortschritt verglichen mit den Radium-Leuchtziffern von ca. 1950.

  4. #4 haarigertroll
    17. Februar 2015

    @APO: Im übrigen zerfällt Tritium nicht zu anderen Wasserstoffen, sondern zu Helium-3, das wäre dann schon etwas unglücklich für das jeweilige Molekül, in das es eingebaut war.

  5. #5 Andy
    15. März 2015

    @Ludger
    Einen schweizer Marktführer für sogn. Trigalighs
    zivil wie mil. (infarot gaslichtquellen) pp.
    zu finden unter:

    http://www.mbmicrotec.com/

    Viel Spass.

  6. #6 Both
    21. Januar 2017

    Hallo, keine Ahnung ob das hier noch gelesen wird.
    Bin Sportschütze und habe mir eine Tritium Visierung -Kimme/korn auf meine Pistole gebaut. Hefsteller ist Trijocon USA. Ost das eventuell gesundheitsgefährdend?
    Viele Grüsse
    Frank

  7. #7 Tobias Cronert
    23. Januar 2017

    Hallo Frank,

    jup, hier wird noch alles gelesen (spätestens nach ein oder zwei Tagen). Also erstmal ist vernünftig verbautes verbautes Tritium relativ harmlos. Es ist ein sog. weicher Betastrahler und die Strahlung wird schon von Plastik oder ein paar cm Luft aufgehalten. Zu einer Kontamination bzw. “Kontakt zu Strahlung” könnte es nur kommen, wenn das Bauteil, in dem das Tritium verbaut ist, kaputt geht und dann die Tritiumfarbe eingeatmet oder gegessen (also über den Mund in den Magen) wird.
    Sprich nicht dran lecken und alles ist in Ordnung.

    Ansonsten is die “Menge an Strahlung” (sprich die Aktivität), die in einem solchen Licht verbaut ist, auch von vornherei rel. gering (weit unter der Freigrenze), sonst dürfte es gar nicht per Post verschickt oder ohne gesetzliche Auflagen benutzt werden.

    Gruß
    Tobi

  8. #8 Viktor
    7. Juli 2017

    Zitat:
    oder eben in der langweiligeren Schreibweise, dich ich bisher hier im Blog benutzt habe

    “die ich” verkürzt zu “dich ich”.

  9. #9 Tobias Cronert
    7. Juli 2017

    merci

  10. #10 Antonius Theiler geb.1941
    Winzer
    23. Juli 2017

    Aus: http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/fukushima-roboter-bilder-zeigen-moeglichen-brennstoff-a-1159293.html

    Der Betreiber hatte zuletzt mit dem Plan für Schlagzeilen gesorgt, radioaktiv belastetes Wasser aus Sammeltanks ins Meer abzulassen. Das Wasser enthalte nur noch radioaktives Tritium, ein Ablassen sei in kleinen Mengen ungefährlich, so die Argumentation. Auch von anderen AKWs in Japan werde Tritium ins Meer abgelassen, erklärte ein Tepco-Manager.

    In kleinen Mengen passiert das auch bei Kraftwerken in Deutschland.

    Wessen Brot du frisst, dessen Lieder du singst. ( auf Teilzeit)

  11. #11 Tobias Cronert
    24. Juli 2017

    Tritium ist bei sowas immer ein echt großes Thema. Einerseits sind die Freigrenzen (zumindest in Deutschland) relativ hoch, aber da kommt man als Betreiber eines KKWs halt auch echt schnell drüber. Eine Grenze von 10^9 Bq ist für den Ottonormalanwender zwar eine hohe Messlatte, aber ein Kraftwerk reißt diese innerhalb von Minuten normalen Betriebs.

    Ich war letzte Woche noch in einem Forschungszentrum in Japan und die machen sich da um Tritiumproduktion viele Gedanken und die Auflagen sind auch noch mal ein kleines bischen härter, als in Deutschland… ob jetzt aber für Kraftwerke im Allgemeinen und TEPCO im speziellen andere Regeln gelten weis ich leider nicht.

    Eine “gute” Sache hat das Ablassen von Tritium für einen Betrieber sicherlich. Das kann von dem Ottonormalanwender nicht mal so eben nachgemessen und kortrolliert werden. Für Tritium braucht es halt, wie oben beschrieben, eben spezielle Mestechnik.

    Aber eine gute Nachricht für unseren Planeten gibt es auch noch: In 120 Jahren ist alles weg. Für die Menschen bringt das natürlich nichts, aber für die Natur ist Tritium wwesentlich besser, als so manch anderes Zeug, was aus Fukushima herauskommt.

  12. #12 Maria
    Cofrentes
    15. August 2017

    Danke für die Erklärungen, das ist ja sehr interessant. Habe zuletzt versehentlich im Fluss bei cofrentes gebaded, die betreiben direkt hinterm Berg noch zusätzlich zum AKW ein Wasserwerk mit Turbinen. Das AKW ist soweit ich gehört habe baugleich mit Fukushima. Das Abwasser wird in zwei offenen Sammelbecken gesammelt, bevor es dann direkt in den Fluss geht. Es hat überaus komisch gerochen und sich seltsam angefühlt darin zu schwimmen, auf dem Grund lag sehr viel Staub. Ehrlich gesagt war es mir direkt unheimlich, dabei wußte ich zu dem Zeitpunkt nichts vom AKW. Ich wäre sonst niemals dareingesprungen. Aber die haben das ganz nett gestaltet mit Badesteg etc. wäre niemals auf die Idee gekommen, dass da außer einem Wasserwerk noch was anderes steht. Seltsam war auch dass die ganze Gegend ausgestorben war auf der anderen Seite; die Erde hatte eine lila-grüne Färbung, es gab kaum noch Vegetation, Häuser verlassen etc. Also als ich das dann später sah, wurde mir schon kurz schlecht, ob ich nun den größten Fehler überhaupt gemacht habe. Zudem kontrolliert sich das AKW doch selbst, oder? Hab noch etwas Wasser von dort in einer Kunststoffflasche. Wie kann ich nun herausfinden ob ich in irgendeiner Form belastet bin? Muss mir mit irgendetwas die Angst nehmen, die teilweise auch durch Unwissenheit besteht, so. Fand ich diesen Artikel. Hier in Spanien wird nicht wie in D alles so korrekt abgewickelt, da fließen schon mal Gelder, sieht man ständig in den Nachrichten. Hier vertraut man nicht so auf Autoritäten, das muss man hinzudenken, um meine Angst zu verstehen. Würde mich sehr über eine Antwort freuen!

  13. #13 Tobias Cronert
    15. August 2017

    Hallo Maria,

    also grundsätzlich kommen da jetzt eine ganze Menge Sachen zusammen. Also das Tritium ist bei der ganzen Sache eher ein kleines Problem. Wie gesagt kommt die Strahlung des Tritiums nicht durch deine Haut durch und das, was du ggf. mit dem Wasser aufgenommen hast ist auch schnell wieder aus dem Organismus heraus. Was eher ein Problem sein könnte sind andere radioaktive Nuklide, die da noch im Wasser sein könnten.

    Wahrscheinlich wird das Abwasser vom Betreiber kontrolliert und ich habe absolut keine Erfahrungen, wie das in Spanien tatsächlich gehandhabt wird. Außerdem kann sich natürlich in dem See schon über Jahrzehnte Sachen angesammelt haben.

    Eine gute Nachricht ist, dass der Reaktor relativ neu ist (ja Baujahr 84 ist für ein AKW sehr neu) und daher über modernere Überwachungssysteme u.ä. verfügt. Das das Gebiet abgestorben aussieht wird auch eher mit dem Wärme des Abwassers und anderen Faktoren zusammen hängen, als mit Radioaktivität. Wenn Radioaktivität so stark ist, dass sie Vagetation nachhaltig schädigt, dann gibt es echt ein riesen Problem und das würde überall in Europa direkt die Behörden auf den Plan rufen, denn so viel Radioaktivität würde man auch noch zwei Ländr weiter messen können. In Tschernobyl z.B. ist es verdammt grün und lebendig (von den Pflanzen und Tieren her). Die Natur ist halt schon verdammt resistent, gegenüber dem Quatsch, den wir so veranstalten.

    OK, was kann ich dir jetzt raten? Also grundsätzlich dich selber und alle Klamoten waschen, die du mithattest. Aber das wirst du ja wahrscheinlich schon getan haben. Die Wasserprobe könntest du in ein Labor einschicken und eine Gamma Spetroskopie machen lassen, aber das wird vermutlich recht viel Geld kosten.

    Du könntest dir selber einen Strahlungsmesser (ca. 60€) kaufen und nachmessen, aber die funktionieren nur bei höheren Strahlendosen. Das heißt du könntest ausschließen, dass du viel Strahlung abbekommen hast, aber davon würde ich sowieso ausgehen. Das heißt wahrscheinlich wäre es herausgeschmissenes Geld und nur zur Beruhigung gut.

    Hilft das irgendwie weiter? Ich bin mir recht unsicher, was für Tips für dich sinnvoll sind.

  14. #14 Maria
    cofrentes
    23. August 2017

    Vielen Dank Tobias, Du hast mich schon sehr beruhigt. War etwas panisch, als ich schrieb. Also ich habe rausgefunden, dass die Vegetation dort wirklich wegen eines großen Waldbrandes 2012 so verheerend ist. Was wohl damals auch ziemlich gefährlich war, aber noch mal gut gegangen ist. Leider liegt es im Erdbebegebiet. Naja… Das ganze hat auch sein Gutes, da ich mich mal eingehend mit AKWs in Europa beschäftigt habe und mir der möglichen Gefahren in vielerlei Hinsicht bewußt geworden bin. Auch verstehe ich nun was Tritium ist! Bin und bleibe deshalb absoluter Verfechter regenerativer Energien. Egal ob die Anlagen für viele laut oder häßlich sind, sie sind für den Menschen ungefährlich und man kann daraus auch keine Waffen bauen 😉 Danke nochmal für deine Zeit und Mühe mir aus dieser Lage zu helfen, du hast mir mit deinen Infos in vielerlei Hinsicht geholfen!

  15. #15 Tobias Cronert
    23. August 2017

    Hi Maria freut mich helfen zu können. In Zukunft auch gerne immer wieder.