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Grundwissen

Nuklidkarte

Aufgaben Aufgaben
Die Nuklidkarte ist ein Ordnungsschema für die Isotope aller natürlichen und aller künstlich herstellbaren Elemente. Die bei uns meist verwendete Karlsruher Nuklidkarte enthält sämtliche derzeit experimentell bekannten Nuklide - deren Halbwertszeiten, Zerfallsarten sowie die Energien der wichtigsten emittierten Strahlungsarten. Zur Zeit sind 111 Elemente und ca. 2770 Nuklide enthalten. Für Kernphysiker ist die Nuklidkarte ein unverzichtbares Arbeitsmittel. Aber auch in der Nuklearmedizin, wo Radionuklide für diagnostische und therapeutische Zwecke eingesetzt werden, sowie in der Materialforschung, wo sie bei Verschleißmessungen und zur Materialkontrolle Anwendung finden, wird die Nuklidkarte regelmäßig benutzt.

In der Nuklidkarte sind alle Nuklide mit ihren Zerfallsarten, Halbwertzeiten, Zerfallsenergien u.ä. dargestellt. Die Kernladungszahl Z ist senkrecht und die Neutronenzahl N waagerecht aufgetragen. Isotope des selben Elements (gleiche Kernladungszahl Z) liegen auf einer waagerechten Geraden.

Farbgebung:

  • Die stabilen Kerne sind in der Karte schwarz markiert und liegen auf der Linie der Stabilität, die für kleine Nuklidzahlen mit der Winkelhalbierenden des I. Quadranten etwa übereinstimmt, also N = Z. Für größere Nuklidanzahl biegt sie nach unten ab, dort gilt N > Z.
  • Alphastrahler sind gelb markiert.
  • β-- Strahler sind blau markiert.
  • Bei künstlich erzeugten radioaktiven Kernen treten auch noch β+- Strahler. Diese Kerne senden beim Zerfall kein Elektron, sondern ein Positron aus, das die gleiche Masse wie das Elektron trägt, jedoch eine positive Elementarladung besitzt. β+- Strahler sind in der Karte rot markiert.

stark vereinfachte Darstellung!

Beim Alpha-Zerfall sinkt die
Protonenzahl Z um 2
Neutronenzahl N um 2
die Massezahl A um 4

Beim Beta-Minus-Zerfall
steigt die Protonenzahl Z um 1
sinkt die Neutronenzahl N um 1
bleibt die Massezahl A erhalten
Beim Beta-Plus-Zerfall
sinkt die Protonenzahl Z um 1
steigt die Neutronenzahl N um 1
bleibt die Massezahl A erhalten
  • Kerne mit Beta-Minus-Zerfall sind unterhalb der Stabilitätslinie, Kerne mit Beta-Plus-Zerfall oberhalb der Stabilitätslinie angesiedelt. Mit Hilfe der obigen Diagramme erkennt man, dass die Beta-Zerfälle stets in Richtung der Stabilitätslinie erfolgen.
  • Alpha-Zerfälle treten vor allem bei sehr schweren Nukliden auf.