Zeitliche Änderung der Isotopenzusammensetzung von Natururan
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Natürliches Uran besteht aus drei Isotopen und zwar Uran 234, Uran 235 und Uran 238. Hiervon ist Uran 234 ein Zerfallsprodukt des Uran 238, dessen Häufigkeit in einem festen Verhältnis zum Uran 238 steht. Die Häufigkeit des Uran 235 ist unabhängig von der Häufigkeit des Uran 238. Da Uran 238 und Uran 235 mit unteschiedlich langer Halbwertszeit zerfallen, ändert sich somit das Verhältnis der Isotopenzusammensetzung von natürlichen Uran. Dies hat durchaus drastische Konsequenzen:
Vor 2 Milliarden Jahren existierte im Oklo-Gebiet im heutigen Gabun eine natürliche durch normales Wasser moderierte Reaktorzone. Das natürliche Uran enthielt seinerzeit ca. 3% Uran 235, so viel wie in einem Brennstab für einen Druckwasserreaktor.
Heute enthält das natürliche Uran nur noch 0,72% Uran 235. Eine Kettenreaktion ist in normalem Wasser heute nicht mehr möglich. Es ist eine Anreicherung oder schweres Wasser als Moderator nötig.
Sollte es in einigen Milliarden Jahren, noch bevor die Sonne zum roten Riesen wird, irgendwo in unserem Sonnensystem intelligentes Leben geben, so ist unwahrscheinlich, daß es die Kernspaltung nutzen kann.
Die Entwicklung der Isotopenzusammensetzung des Urans kann wie folgt berechnet werden:
Menge von Uran235 in Abhängigkeit der Zeit t
Menge von Uran238 in Abhängigkeit der Zeit t
Menge von Uran234 in Abhängigkeit der Zeit t
Der folgenden Tabelle können die exakten Werte für Haufigkeit und Halbwertszeit der 3 natürlich vorkommenden Uran-Isotope entnommen werden
| Isotop | Häufigkeit | Halbwertszeit |
|---|---|---|
| Uran238 (U238) | 99.2739 % | 4510000000 Jahre |
| Uran235 (U235) | 0.7205 % | 710000000 Jahre |
| Uran234 (U234) | 0.0056 % | 254000 Jahre |
Konzentration von Uran 235 zum Zeitpunkt t
Konzentration von Uran 238 zum Zeitpunkt t
Konzentration von Uran 234 zum Zeitpunkt t
Zeitlicher Verlauf der Zusammensetzung des natürlichen Urans
| Zeit (Millionen Jahre) | Uran 238 | Uran 235 | Uran 234 |
|---|---|---|---|
| -5000 | 69.26852 % | 30.72757 % | 0.00391 % |
| -4500 | 77.27535 % | 22.72029 % | 0.00436 % |
| -4000 | 83.68689 % | 16.30839 % | 0.00472 % |
| -3500 | 88.55684 % | 11.43817 % | 0.00500 % |
| -3000 | 92.10948 % | 7.88532 % | 0.00520 % |
| -2500 | 94.62553 % | 5.36913 % | 0.00534 % |
| -2000 | 96.37030 % | 3.62426 % | 0.00544 % |
| -1500 | 97.56263 % | 2.43187 % | 0.00550 % |
| -1000 | 98.36929 % | 1.62516 % | 0.00555 % |
| -500 | 98.91133 % | 1.08309 % | 0.00558 % |
| heute | 99.27390 % | 0.72050 % | 0.00560 % |
| 500 | 99.51568 % | 0.47871 % | 0.00561 % |
| 1000 | 99.67658 % | 0.31780 % | 0.00562 % |
| 1500 | 99.78351 % | 0.21086 % | 0.00563 % |
| 2000 | 99.85451 % | 0.13986 % | 0.00563 % |
| 2500 | 99.90162 % | 0.09274 % | 0.00564 % |
| 3000 | 99.93287 % | 0.06149 % | 0.00564 % |
| 3500 | 99.95360 % | 0.04076 % | 0.00564 % |
| 4000 | 99.96734 % | 0.02702 % | 0.00564 % |
| 4500 | 99.97645 % | 0.01791 % | 0.00564 % |
| 5000 | 99.98249 % | 0.01187 % | 0.00564 % |
