Actinoide

Seaborgs neue Reihe

Bis in die 1940er-Jahre standen Thorium, Protactinium und Uran im Hauptteil des Periodensystems, unter Hafnium, Tantal und Wolfram. Als das Team von Glenn Seaborg Americium und Curium erzeugte und feststellte, dass sie sich wie Seltene Erden verhielten, schlug er vor, dass die schwersten Elemente eine zweite Reihe unterhalb der Lanthanoide bilden. Kollegen warnten, die Idee werde seiner Karriere schaden. Sie erwies sich als richtig und leitete die Entdeckung jedes weiteren Actinoids.

Erzeugt, nicht gefunden

Nur Actinium, Thorium, Protactinium und Uran kommen in nennenswerten Mengen in der Natur vor, dazu Spuren von Neptunium und Plutonium. Jedes Element ab Americium wurde zuerst künstlich hergestellt – in Kernreaktoren, in Zyklotrons oder, im Fall von Einsteinium und Fermium, in den Trümmern eines Wasserstoffbombentests.

Je weiter hinten in der Reihe, desto schwieriger sind sie herzustellen und desto schneller zerfallen sie. Plutonium wird tonnenweise erzeugt, Californium weltweit in Grammmengen pro Jahr, und die schwersten Actinoide, von Fermium bis Lawrencium, immer nur wenige Atome auf einmal.

Jedes Actinoid ist radioaktiv

Kein Actinoid besitzt ein stabiles Isotop. Thorium-232 und Uran-238 zerfallen so langsam, über Milliarden von Jahren, dass ein Großteil dessen, was bei der Entstehung der Erde vorhanden war, noch immer da ist. Ihr Zerfall heizt das Erdinnere auf und erzeugt den größten Teil des Heliums, das wir aus dem Boden gewinnen.

Andere sind so kurzlebig, dass ihre Eigenschaften nur aus der Theorie bekannt sind. Der Umgang mit den stärker radioaktiven Actinoiden erfordert Handschuhkästen, Fernbedienungsgreifer und Abschirmungen.

Energie, Waffen und Rauchmelder

Dieselben nuklearen Eigenschaften, die Actinoide nützlich machen, erschweren den Umgang mit ihrem Abfall. Abgebrannte Brennelemente bleiben Tausende von Jahren gefährlich, und Länder wie Finnland bauen tiefe geologische Endlager, um sie zu isolieren.

• Uran: Brennstoff für Kernkraftwerke, die etwa ein Zehntel des weltweiten Stroms liefern
• Plutonium: Kernwaffen, Reaktorbrennstoff und Plutonium-238 als Energiequelle für Raumsonden wie Voyager
• Americium: die Ionisationsquelle in den meisten Rauchmeldern im Haushalt
• Californium: tragbare Neutronenquellen zum Anfahren von Reaktoren und zur Materialanalyse
• Thorium: ein möglicher Reaktorbrennstoff der Zukunft, häufiger als Uran