Spontanzerfall

Spontanzerfall - eine Form der Kernumwandlung

Radioaktive Nuklide wandeln sich völlig spontan unter Aussendung radioaktiver Strahlung in neue Kerne um. Diese Form der Kernumwandlung wird als Spontanzerfall bezeichnet, da sie ohne jeglichen Einfluss von außen vonstatten geht.
Von den in der Natur vorkommenden 91 Elementen sind ca. 300 natürliche Nuklide bekannt, von denen etwa 50 radioaktiv sind, also spontan zerfallen.
Beim spontanen Zerfall tritt

$\alpha -\text{Strahlung}\text{, }\beta \text{-Strahlung und }\gamma \text{-Strahlung auf}\text{.}$

Der Spontanzerfall und die damit verbundene Radioaktivität in unserer Umwelt führt dazu, dass wir ständig einer schwachen radioaktiven Strahlung ausgesetzt sind.

Beispiele für Spontanzerfall

Zu den natürlichen Radionuklide n gehören z. B. Uran-238, Radium-226, Polonium-214, Caesium-137 oder Kohlenstoff-14. Wir betrachten nachfolgend einige charakteristische Beispiele.

1. Es wird beim spontanen Zerfall Alphastrahlung ausgesendet:
   
   ${}_{88}{}^{26}\text{R}\text{a}\to {}_{\text{86}}{}^{\text{222}}\text{R}\text{n + }{}_{\text{2}}{}^{\text{4}}\alpha$
    
2. Es wird beim spontanen Zerfall Betastrahlung ausgesendet:
   
   $\begin{array}{l}{}_{19}{}^{40}\text{K}\to {}_{\text{20}}{}^{\text{40}}\text{C}\text{a}+{}_{-1}{}^0\text{e}\text{ (Elektron)}\\ {}_{\text{15}}{}^{\text{30}}\text{P}\to {}_{14}{}^{30}\text{S}\text{i}+{}_{+1}{}^0\text{e}\text{ (Positron)}\end{array}$
    
3. Es wird beim spontanen Zerfall Gammastrahlung ausgesendet:
   
   ${}_{56}{}^{137}\text{B}\text{a}\to {}_{56}{}^{137}\text{B}\text{a}+\gamma$

Durch Bestrahlung von Atomkernen lassen sich Radionuklide auch künstlich herstellen. Die Anzahl der gegenwärtig bekannten künstlichen Radionuklide liegt bei etwa 2 700. Auch diese Radionuklide zerfallen spontan.

Zerfallsreihen

Bei in der Natur vorkommenden Radionukliden sind die entstehenden Folgekerne häufig wieder radioaktiv, sodass in der Natur ganze Zerfallsreihen existieren. Viele natürliche Radionuklide lassen sich in eine der vier Zerfallsreihen einordnen:

• Uran-Radium-Reihe,
• Thorium-Reihe,
• Uran-Actinium-Reihe,
• Neptunium-Reihe.

Als Beispiel betrachten wir die Uran-Radium-Reihe. Ausgangspunkt ist das Uranisotop Uran-238. Es zerfällt unter Abgabe von Alphastrahlung, der Folgekern ist ein Betastrahler usw. Schließlich entsteht nach einer Reihe von Kernumwandlungen das stabile Blei-206.