transmutaties

Transmutatie is het proces waarbij een atoomkern verandert in een andere kern, waardoor een ander element of een andere isotop ontstaat. In tegenstelling tot chemische reacties, die uitsluitend de elektronen beïnvloeden, betreft transmutatie de kern en gaat vaak gepaard met straling. Transmutaties kunnen natuurlijk optreden, bijvoorbeeld door radioactief verval, en ook kunstmatig worden opgewekt in kerninstallaties en laboratoria.

Mechanismen: Natuurlijke transmutatie vindt plaats door radioactief verval (α-, β-verval). Kunstmatige transmutatie ontstaat wanneer kernen worden blootgesteld aan neutronen of andere deeltjes in kernreactoren, versnellers of andere bronnen. Voorbeelden: neutronenvangst kan een nucleus veranderen in een zwaardere isotop; U-238 kan via een serie stappen Pu-239 worden; Th-232 kan via Pa-233 en vervolgens U-233 eindigen. Daarnaast kunnen (n,γ) reacties leiden tot opname van neutronen en daaropvolgende verval of splitsing.

Toepassingen: productie van medische isotopen en fissiele materialen; transmutatie als methode voor verwerking van kernafval, met als doel lange halfwaardetijden te verminderen door omzetting naar korterlevende of stabiele isotopen, vaak met versnellers of snelle kernreactoren. Breeder-reactoren tonen aan hoe transmutatie verweven is met energieproductie en afvalbeheer.

Historisch: het idee van transmutatie gaat terug tot de oude alchemie, maar pas in de twintigste eeuw, met de ontwikkeling van kernfysica en kernreacties, werd transmutatie wetenschappelijk vastgesteld en kreeg zij praktische toepassingen in industrie en geneeskunde.

Zie ook: kernfysica; nucleaire transmutatie; kernafval; medische isotopen; kernenergie.