Nucléide primordial

Un radionucléide est appelé primordial ( latin pour «premier ordre») s'il était déjà présent lorsque la terre s'est formée et ne s'est pas encore complètement désintégrée. Il se produit donc dans la nature sans être reconstitué par des processus naturels ou techniques. Le terme «radionucléide primordial» est généralement abrégé en «nucléide primordial».

En supposant un âge de la Terre de 4,6 milliards d'années, la demi-vie d' un nucléide doit être supérieure à 50 millions d'années pour qu'il y ait une chance de détection. Cela signifie qu'un maximum de 288 nucléides est possible. Selon l'état actuel des connaissances, ceux-ci sont divisés en 253 stables et 35 primordiaux. La liste, triée par demi-vie décroissante, se termine par

Les pourcentages indiquent la part qui est toujours présente après 4,6 milliards d'années contre 100% à l'origine. L'isotope du plutonium 244 Pu (demi-vie 80 millions d'années) a pu être détecté comme radionucléide en 1971 en utilisant la méthode de spectrométrie de masse . Sa demi-vie a expiré plus de 57 fois au cours des âges , ce qui en fait le nucléide primordial le plus éphémère. Sa concentration initiale était environ 1,5 · 10 17 fois plus élevée qu'aujourd'hui. Sa fraction massique dans certains minerais est de 10 -18 . Cependant, des mesures ultérieures avec des méthodes plus sensibles n'ont détecté aucune trace de 244 Pu dans les mêmes échantillons .

Les nucléides primordiaux sont majoritairement mélangés avec d'autres isotopes, parfois stables, du même élément. D'autres nucléides primordiaux importants en plus de ceux déjà mentionnés ci-dessus sont par ex. B. 190 Pt , 204 Pb , 209 Bi et 40 K . Ce dernier - contenu dans tous les organismes vivants - a une demi-vie de 1,28 milliard d'années.

La distinction entre les (radio) nucléides stables et primordiaux est difficile en raison des longues demi-vies. Pour certains nucléides théoriquement instables, la désintégration n'a pas encore été prouvée expérimentalement. Un exemple est le nucléide métastable 180m Ta , dont la désintégration dans l'état fondamental 180 Ta n'a pas encore été observée. Les demi-vies les plus longues observées sont de l'ordre de quadrillions d'années ( 128 Te avec 7,2 · 10 24  a).

Avec certains nucléides primordiaux - en particulier 235 U , 238 U et 232 Th  - le produit de désintégration («nucléide fille») n'est pas stable mais également radioactif. C'est le cas des nucléides précités sur plusieurs générations de nucléides filles. Si, comme pour les nucléides mentionnés ci-dessus, les nucléides filles ont des demi-vies plus courtes que le nucléide parent, un équilibre séculaire s'établit après une période de temps plus longue , dans laquelle l'activité des nucléides filles est égale à l'activité des nucléides parents. Dans les roches non perturbées contenant de l' uranium ou du thorium , tous les nucléides filles des séries de désintégration uranium-radium et uranium-actinium ou de la série de désintégration du thorium sont donc toujours inclus.

Dans certaines cartes de nucléides, les radionucléides primordiaux sont spécialement marqués, par ex. B. dans la carte des nucléides de Karlsruhe par une barre noire en haut de son champ coloré.

Les nucléides primordiaux dont la durée de vie est la plus longue sont ceux qui ne peuvent se transformer que par le rare processus de désintégration bêta double , alors qu'une désintégration bêta simple n'est pas possible avec eux. Le «détenteur du record» est le Tellurium-128 mentionné avec une demi-vie de 7,2 · 10 24  ans (voir liste des isotopes / numéro atomique 51 au numéro atomique 60 ); c'est environ 520 trillions de fois l'âge de l'univers.

Le thorium-232, l'uranium-238, l'uranium-235 et le potassium-40 sont d' une importance pratique - en termes techniques ou dans le cadre d'une exposition naturelle aux rayonnements terrestres .

Littérature

  • Hanno Krieger: Physique des rayonnements, dosimétrie et radioprotection. Principes de base du volume 1 . 4e édition, Springer 1998, ISBN 978-3-519-33052-3 .
  • Winfried Koelzer: Lexique sur l'énergie nucléaire 2017 . KIT Scientific Publishing, ISBN 978-3-7315-0631-7 , p. 167.
  • Hans Volker Klapdor-Kleingrothaus et Andreas Staudt: Physique des particules sans accélérateurs. Teubner 1995, ISBN 978-3-519-03088-1 .

Preuve individuelle

  1. ↑ Liste des isotopes / numéro atomique 91 au numéro atomique 100 # 94 plutonium
  2. ↑ DC Hoffman, FO Lawrence, JL Mewherter, FM Rourke: Détection du plutonium-244 dans la nature. Dans: Nature . Vol.234, 1971, pages 132-134 ( doi: 10,1038 / 234132a0 ).
  3. ↑ J. Lachner: Tentative de détection du 244 Pu primordial sur Terre . Dans: Physical Review C . 85, 2012, page 015801. doi : 10.1103 / PhysRevC.85.015801 .


Voir également