Neptunium Np

Entdeckung

Mitte der 1930er-Jahre beschoss Enrico Fermis Gruppe Uran mit Neutronen und glaubte, Element 93 erzeugt zu haben. Das meiste, was tatsächlich entstanden war, erwies sich jedoch als Spaltbruchstücke – ein Missverständnis, das sich erst mit der Erkennung der Kernspaltung 1938 aufklärte.

Das echte Element 93 identifizierten 1940 Edwin McMillan und Philip Abelson am Radiation Laboratory in Berkeley, Kalifornien. Sie bestrahlten Uran mit Zyklotron-Neutronen und verfolgten eine neue Aktivität mit einer Halbwertszeit von etwa 2,4 Tagen, die aus dem Betazerfall von Uran-239 hervorging. Ihre Chemie passte weder zu Uran noch zu irgendeinem Spaltprodukt. Es war Neptunium-239, und damit wurde das Periodensystem erstmals über das Uran hinaus erweitert.

McMillan begann auch nach Element 94 zu suchen, wurde aber zur Radarforschung für den Krieg abgezogen, und Glenn Seaborgs Team übernahm. McMillan und Seaborg teilten sich 1951 den Nobelpreis für Chemie für ihre Arbeiten über die Transurane. Weil Reaktoren es ständig erzeugen, wurde Neptunium später in Kilogrammmengen verfügbar.

Herkunft des Namens

Uran war nach Uranus benannt worden, also erhielt sein Nachfolger den Namen des Neptun, des nächsten Planeten von der Sonne aus gesehen. Neptun wiederum ist der römische Gott des Meeres. Das Symbol Np besteht aus den ersten beiden Buchstaben. Mit Plutonium setzte sich das Planetenmuster fort.

Wichtigste Verwendungen

• Herstellung von Plutonium-238: Bestrahlt man Neptunium-237 in einem Reaktor, wird es über Neptunium-238 zu Plutonium-238, dessen gleichmäßige Zerfallswärme Radionuklidbatterien auf Raumsonden fern der Sonne speist.
• Neutronennachweis: Neptunium-237 spaltet sich beim Treffer schneller Neutronen und wird daher in Detektoren eingesetzt, die den Fluss hochenergetischer Neutronen messen.
• Forschung zum Brennstoffkreislauf: Neptunium gehört zu den langlebigen Bestandteilen des Atommülls, und Forscher untersuchen Wege, es abzutrennen oder in fortgeschrittenen Reaktoren zu „verbrennen“.

Isotope

Neptunium hat keine stabilen Isotope. Das langlebigste, Neptunium-237, hat eine Halbwertszeit von etwa 2,14 Millionen Jahren – nach geologischen Maßstäben kurz, sodass urzeitliches Neptunium längst verschwunden ist und die von ihm ausgehende Zerfallsreihe, die Neptuniumreihe, in der Natur praktisch ausgestorben ist. Neptunium-239, das zuerst entdeckte Isotop, hat eine Halbwertszeit von etwa 2,4 Tagen und zerfällt durch Betazerfall zu Plutonium-239 – genau so erbrüten Reaktoren Plutonium. Winzige Mengen Neptunium entstehen in Uranerzen fortlaufend durch natürliche Neutronen.

Im Alltag

Im Alltag spielt Neptunium keine Rolle. Fast alles davon auf der Erde stammt aus Reaktoren und aus den oberirdischen Kernwaffentests des 20. Jahrhunderts. Es ist ein Alphastrahler, der sich nach Aufnahme in den Körper in Knochen und Leber anreichern kann, und wird daher nur in spezialisierten Einrichtungen gehandhabt. Das Metall ist bemerkenswert dicht, rund 20 Gramm pro Kubikzentimeter.