Aktivierungsprodukte

Aktivierungsprodukte sind radioaktive Isotope, die durch Bestrahlung stabiler Kerne entstehen. Sie bilden sich vor allem durch Neutronenaktivierung in Kernreaktoren, Beschleunigern oder anderen hochenergetischen Strahlungsfeldern, wenn Materialien oder Luftkernprozesse Neutronen oder andere Teilchen ausgesetzt sind. Die entstehenden Radionuklide nennt man Aktivierungsprodukte.

Die Entstehung erfolgt typischerweise durch Reaktionen wie Neutroneneinfang (n,γ) oder weitere Reaktionswege wie (n,p) oder (n,α). Die Aktivierungsrate wird durch die Neutronenflussdichte Φ, die Anzahl Zielatome N und den Reaktionsquerschnitt σ beschrieben. Nach dem Abschalten sinkt die Aktivität gemäß der jeweiligen Halbwertszeit des Produkts. Die erzeugten Isotope unterscheiden sich stark in Halbwertszeit, Gammaspektrum und chemischer Verfügbarkeit, was ihre Dosiswirkung und Handhabung beeinflusst.

Zu den typischen Beispielen zählen 60Co aus Kobalt-59, 41Ar aus Argon-40, 16N, das in Kühlwassersystemen kurzzeitig auftreten kann, sowie 24Na aus Natrium-23. Diese Aktivierungsprodukte haben Halbwertszeiten von Sekunden bis Jahren und bestimmen die Dosisbelastung nach Betriebsschluss, die Abklingzeiten von Bauteilen und die Planung von Wartung, Stilllegung und Entsorgung. Die unterschiedlichen Eigenschaften erfordern eine sorgfältige Bewertung in der Materialwahl und Sicherheitsplanung.

Anwendungen und Bedeutung liegen in der Sicherheitsevaluierung von Kernanlagen, der Auswahl von Niedrig-aktivierenden Materialien, der Abklingzeitplanung und der Entsorgung kontaminierter Bauteile. Aktivierungsprodukte werden mit speziellen Codes (z. B. ORIGEN, FISPACT) modelliert, um Aktivitäten, Dosen und Entsorgungskosten abzuschätzen. Maßnahmen zur Minimierung umfassen Reduzierung des Neutronenflusses, Einsatz kompatibler Materialien und geeignete Abklingzeiten.