Radiokarbonmethode


Dass die Härte bei sinkendem Cobalt-Gehalt zunimmt, leuchtet schnell ein: Freilich müssen sie dazu alle Register ziehen, die weit über die genannten Grund-Zusammenhänge hinaus gehen. Auch in anorganische Stoffe kann Radiokohlenstoff gelangen. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz neutronenabsorbierender Materialien wie Bor , die diese vor möglichen neuen Spaltungsreaktionen abfangen.

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Weitere Mengen wurden durch verschiedene unbeabsichtigte Ereignisse und Unfälle freigesetzt. Plutonium entsteht unvermeidlich in den mit U-reichen Isotopengemischen betriebenen Kernkraftwerken. Dabei wird ein Teil des eingesetzten U durch Einfang eines Neutrons und nachfolgenden Betazerfall in Pu umgewandelt.

Weil jedoch das spaltbare Pu eine sehr kurze Halbwertszeit hat 5 h , ist ein weiterer Neutroneneinfang, der meistens zur Spaltung oder — in selteneren Fällen — zur Erzeugung von Plutonium Pu führt, unwahrscheinlich.

Da jede Stufe dieser aufeinander aufbauenden Kernreaktionen eine gewisse Zeit braucht, ändern sich im Laufe der Zeit die relativen Mengen der Isotope im Reaktorkern. Die Raten, mit der die Kernreaktionen ablaufen, hängen von der Geschwindigkeitsverteilung der Neutronen ab.

Das leichtere Isotop Pu wird bei Bedarf gezielt hergestellt. Angeregte U-Kerne können jedoch auch durch Emission von Gamma-Strahlung in den langlebigen Grundzustand übergehen. Das Neptunium wird nun in Form von reinen Neptunium-Brennstäben wieder in einen Reaktor eingefügt und mit Neutronen bestrahlt. Es wandelt sich dabei durch Neutroneneinfang in Np um, das durch Betastrahlung zu Pu zerfällt.

Die so behandelten Brennstäbe enthalten auch schwerere Plutoniumisotope. Wird Pu durch schnelle , also nicht abgebremste Neutronen gespalten, ist die durchschnittliche Zahl neu freigesetzter Neutronen pro gespaltenem Atomkern besonders hoch.

In einem solchen Reaktor kann daher theoretisch mehr U in neues Pu umgewandelt werden, als gleichzeitig durch Spaltung verbraucht wird. Das Plutonium befindet sich nach der Herstellung zusammen mit den Spaltprodukten und unverbrauchtem Rest-Kernbrennstoff in den abgebrannten Brennelementen. Dazu wird das Material zunächst in Salpetersäure gelöst und das Plutonium und Uran mit Tri-n-butyl-phosphat extrahiert. Die Spaltprodukte und anderen Bestandteile bleiben dabei zurück.

Es bestimmt, wer unter welchen Bedingungen Plutonium in Deutschland befördern und besitzen darf. Das Metall kristallisiert abhängig von der Temperatur in insgesamt sechs allotropen Modifikationen. Diese unterscheiden sich zum Teil deutlich in ihren Dichten. Dadurch sind keine Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt erreichbar.

Plutonium ist ein unedles und sehr reaktives Metall. An der Luft reagiert es schnell mit Sauerstoff und Luftfeuchtigkeit.

Dabei wird das Metall zunächst matt und überzieht sich mit einer dunkel blauschwarzen Oxidhaut, beim längeren Stehen an der Luft bildet sich eine dickere, graugrüne, pulverig abreibende Oxidschicht. Bei Raumtemperatur wird es dagegen von Wasser und alkalischen Lösungen nicht angegriffen.

In konzentrierter Salpetersäure ist es wegen Passivierung nicht löslich. Die Fluoridionen unterdrücken hierbei die ansonsten einsetzende Passivierung des Metalls. Die chemischen Eigenschaften des Plutoniums ähneln denen anderer Actinoiden. Ähnlich wie bei vielen anderen dieser Elemente bestimmt bei Plutonium die starke Radioaktivität die chemischen Eigenschaften mit, da durch die entstehende Wärme Bindungen aufgebrochen werden können. Auch die freiwerdende Strahlung kann zum Bruch von Bindungen führen.

Damit bildet Plutonium zusammen mit Neptunium die höchste Oxidationsstufe aller Actinoiden. Eine biologische Funktion des Plutoniums ist nicht bekannt. Weitere Forschungen und Untersuchungen konzentrierten sich auf mikrobielle Wechselwirkungen mit Plutonium, um auf diesem Wege kontaminierte Deponien und Umgebungen zu sanieren.

Von Plutonium wurden 20 Isotope und 15 Kernisomere mit Massenzahlen von bis vermessen. Jahren für Pu. Einige der Plutonium-Isotope werden als Ausgangspunkte für radioaktive Zerfallsreihen angesehen. Alle Plutoniumisotope mit ungerader Neutronenzahl zählen zu den wenigen Nukliden , die leicht, d. Alle langlebigen Plutoniumisotope spalten sich auch spontan.

Die Spontanspaltungsrate ist bei Pu am geringsten und nimmt sowohl zu den leichteren als auch den schwereren Isotopen hin stark zu. Von Spontanspaltung betroffen sind sowohl die Isotope mit ungerader als auch gerader Neutronenzahl. Insbesondere weist Pu eine ca. Da die bei der Spontanspaltung freigesetzten Neutronen bei einer Atombombe zu einer Frühzündung und stark reduzierten Explosionswirkung führen können, ist Pu für Kernwaffen unerwünscht.

Waffenplutonium enthält möglichst wenig Pu, ist aber nie ganz frei davon. Alle Plutoniumisotope, auch solche mit gerader Neutronenzahl, lassen sich durch schnelle Neutronen spalten, und sind daher prinzipiell für den Bau von Kernwaffen geeignet.

Die Spaltbarkeit von Plutonium durch schnelle Neutronen nimmt mit zunehmender Neutronenzahl ab. Beide vorgenannten Isotope werden jedoch wegen ihrer hohen Spontanspaltungsrate, kurzen Halbwertszeit, hohen Wärmeproduktion und komplizierten Gewinnung nicht für Kernwaffen verwendet. Das für Nuklearbatterien verwendete Pu hat nach Berechnungen eine kritische Masse von ca. Im deutschen Atomgesetz werden die Plutonium-Isotope Pu und Pu als "besondere spaltbare Stoffe" den Kernbrennstoffen zugeordnet.

Dieses wird, nach Abtrennung in einer Wiederaufarbeitungsanlage , zusammen mit angereichertem Uran zu MOX-Brennelementen für Leichtwasserreaktoren verarbeitet. Für Kernwaffen geeignetes Waffenplutonium englisch weapons grade Plutonium muss möglichst viel Pu und möglichst wenig Pu enthalten.

Dabei werden Neutronen frei, die eine unerwünschte Frühzündung der Plutoniumbombe bewirken können und die Berechnung der Sprengkraft ungenau machen. Militärisch ist eine exakte Zündung und präzise Voraussage der Sprengkraft erwünscht. Auch die Zerfallswärme des Alphastrahlers Pu wirkt störend.

Für die Produktion von Waffenplutonium in Kernreaktoren ist eine möglichst kurze Bestrahlungszeit erforderlich: Deshalb lässt sich aus einem Kernreaktor mit laufender Stromerzeugung Waffenplutonium sinnvoll nur gewinnen, wenn es sich um einen Druckröhrenreaktor handelt, denn nur bei ihm können einzelne Brennelemente bei laufendem Betrieb ausgetauscht werden Reaktortypen z.

Russland erzeugte sein Waffenplutonium in speziell dafür gebauten Reaktoren des Typs ADE ; der letzte von ihnen wurde nach 46 Jahren Betrieb stillgelegt.

Russland kostet dies 2,5 Mrd. Dollar; davon übernehmen die USA Mio. Früher wurden Radionuklidbatterien mit Plutonium Pu auch in erdumkreisenden Satelliten verwendet. Dieses entsteht durch einen Neutroneneinfang von Americium Am, das wiederum aus Pu gewonnen wird.

Plutonium ist wie viele andere Schwermetalle giftig und schädigt besonders die Nieren. Es bindet ebenfalls an Proteine im Blutplasma und lagert sich unter anderem in den Knochen und der Leber ab. Viel gefährlicher als die chemische Wirkung ist — wegen der verschiedenen physikalischen Eigenschaften isotopenabhängig — seine hohe Radioaktivität, die Erbgutschäden und damit u. Krebs verursachen kann, aber auch Symptome wie bei einer normalen Schwermetallvergiftung. Weil die Plutoniumisotope selbst kaum Gammastrahlung abgeben, nimmt diese Strahlung und damit die Dicke der benötigten Abschirmung wegen des gebildeten Americiums zunächst deutlich zu, um dann nach etwa 70 Jahren Lagerung wieder abzunehmen.

Wegen der längeren Halbwertzeit von Am Jahre erfolgt diese Abnahme deutlich langsamer als der Anstieg. Da während des Zerfalls Wärme entsteht, muss diese abgeführt werden. Dazu bewahrt man Plutonium am besten unter trockener, zirkulierender Luft auf. Weiterhin muss unbedingt verhindert werden, dass eine kritische Masse entsteht, die zur nuklearen Kettenreaktion und damit zu unkontrollierter Energie- und Strahlungsfreisetzung führt. Die Unterkritikalität kann entweder durch ausreichend kleine Massen oder eine sichere Geometrie erreicht werden.

März zum Patent angemeldet. Die Mischkarbide wurden in drei Sorten auf den Markt gebracht. Die Herstellungskosten konnten durch neue Technologien drastisch herabgesetzt werden. Kostete 1 Kg Hartmetall im Jahre noch ca. Von dieser Zeit an wurde Hartmetall nicht mehr als Edelmetall angesehen. Wolfram Karbid wird allgemein als Sinter Karbid, Sintermetall oder einfach als Hartmetall bezeichnet. Hartmetalle sind gesinterte Verbundwerkstoffe aus metallischen Hartstoffen und einem Bindemittel.

Aufgrund der extremen Eigenschaften steigen die Einsatzmöglichkeiten ständig. Um Hartmetall optimal in den verschiedenen Einsatzgebieten einsetzen zu können, wurden verschiedene Hartmetallqualitäten entwickelt. Dies geschieht unterhalb des Schmelzpunktes und ermöglicht unter Umgehung des Schmelzprozesses die Herstellung kompakter, nahezu dichter Körper.

Konventionelle Hartmetalle haben eine Dichte von ca. Der Wert für die Dichte lässt einen direkten Rückschluss auf den Bindemetallgehalt, mit dem die Wolframcarbidkörner zusammengehalten werden, zu.

Die Härte wird durch den Wiederstand eines Werkstoffes gegen das Eindringen eines harten Werkstoffes definiert. Die Härteprüfung der Rockwellhärte wird durch Eindringen eines Diamantkegels gemessen. Die Härtemessung ist zusammen mit der Biegebruchfestigkeit und der Druckfestigkeit eine wichtige Kontrolle für die Leistungsfähigkeit des Hartmetalls. Je feiner das Gefüge des Hartmetall und je mehr Anteil von Wolframcarbiden enthalten ist, desto härter ist das Hartmetall.

Die Härte nimmt durch Zusetzen von Bindemittel ab und wird somit zäher und elastischer. Die Biegebruchfestigkeit gibt einen Aufschluss über die Gebrauchsfähigkeit von Hartmetallen.

Zur Prüfung werden stabförmige Probekörper an 3 Auflagepunkten mit Druck belastet. Aus dem Druck, bei dem es zum Bruch der Probe kommt, wird die Biegebruchfestigkeit berechnet. Um bei den Hartmetall-Werkstoffen ein dichteres Gefüge zu bekommen, hat man versucht eine feinere Körnung zu entwickeln. Diese Qualität bezeichnen wir als Mikrokorn.

Poren vermindern die Gebrauchs- und Festigkeitseigenschaften eines Werkstoffes. Hier bietet die heissisostatische Presstechnik durch Nachverdichten gesinterter Werkstoffe eine grundsätzliche Produktverbesserung an. Die Dichte sowie die statischen und dynamischen Eigenschaften werden wesentlich verbessert. Das direkte Formen -sintern unter Druck- bietet den Vorteil eines homogenen Gefüges, das frei von Lunkern und Poren ist.

Die Produktionsrate steigt kontinuierlich, die auf jeder Stufe dieses sehr langen Prozesses zur Verfügung stehende Zeit wird immer kürzer. Erhebliche Reduzierung der Stillstandzeiten durch weniger Werkzeugwechsel. Höchste Bearbeitungspräzision und Oberflächengüte der produzierenden Werkstücke tragen zur deutlichen Verbesserung der Kostenstruktur in der Fertigung bei.

Die meisten verwendeten Verbindungen zwischen Hartmetall und Stahl ist die Lötverbindung. So wird Hartmetall auf einen Stahlträger durch Hartlöten verbunden. Bei dem Lötvorgang ist besonders darauf zu achten, dass die zu lötenden Stellen sauber und fettfrei sind und mit Flussmittel, welches besonders geeignet ist zum Löten von Schwermetallen, gut eingestrichen sind.

Durch das Löten müssen die Werkstücke meistens nachbehandelt werden. Das geschieht durch Schleifen mit Diamantschleifscheiben. Das Schrumpfen wird meistens bei Presssitzen angewandt. Bei dieser Vorgehensweise wird meistens ein Stahlring erwärmt, so dehnt er sich je nach Volumen und Material um ca. Der Hartmetallkern wird eingelegt, durch das Erkalten zieht sich der Stahlmantel wieder zusammen und der Hartmetallkern wird durch einen Presssitz verbunden.

Dabei ist die Vorgehensweise umgekehrt, der Stahlkern muss unterkühlt werden, sodass dieser sich zusammenzieht. Es ist darauf zu achten, dass immer das Stahlteil der Wärmebehandlung unterzogen wird, da das Hartmetall einen ganz geringen Dehnungsquotient hat.

Die Schrumpftemperatur liegt bei ca. Eine ganz neue und elegantere Art ist heute das Verkleben von Hartmetall mit Stahl. Durch die Entwicklung der Klebstoffe in den letzten Jahren ist es heute möglich, eine Klebeverbindung zu schaffen, die genauso gut hält wie das Verlöten. Dazu wird ein Spezialklebstoff, der speziell für dieses Material entwickelt wurde, verwendet. Dabei ist darauf zu achten, dass die Verbindungsflächen sauber, staub- und fettfrei sind. Der Kleber ist meistens langsam aushärtend, hat einen erhöhten Schwellwiderstand, hat eine hohe Schlagfestigkeit und eine gute Flexibilität.

Beim Kleben sollten die Klebeflächen vorher bearbeitet, bestenfalls überschliffen sein, sodass eine gerade Klebefläche vorhanden ist. Die dazu verwendeten Cyanacrylat-Klebstoffe und Dimenthacrylat-Klebstoffe sind einkomponentige Klebstoffe, die lösungsfrei und kalthärtend durch Luftfeuchtigkeit sind und sehr schnell aushärten.

Die Hauptvorteile dieser modernen Klebstoffe liegen in der Schnelligkeit, in der einfachen Anwendung und in der guten mechanischen Festigkeit der Verklebungen. Der Vorteil von Verklebungen ist, dass keine Nachbearbeitung mehr nötig ist. Unsere Verklebungen zwischen Hartmetall und Stahl haben bisher immer Stand gehalten. Über die beste Verbindungsmöglichkeit Ihrer Werkstoffe beraten wir Sie gerne. In jeder Verbindungssparte gibt es Vor- und Nachteile. Diese müssen genau auf Ihr Produkt abgestimmt und analysiert werden.

Diese Metalle werden durch Karbunieren in einem Induktionsofen unter hohen Temperaturen zu Karbide umgewandelt.