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Natrium-24

Daten und Eigenschaften des Isotops Na-24.



24Na  
11  

Natrium-24 ist ein Radioisotop des chemischen Elements Natrium, das neben den elementspezifischen 11 Protonen 13 Neutronen im Atomkern aufweist, woraus die Massenzahl 13 resultiert.

Als kosmogenes Nuklid entsteht 24Na durch die Einwirkung kosmischer Strahlung in der Atmosphäre aus dem natürlich auftretenden Argon-40, ist aber - auf Grund der kurzen Halbwertszeit von knapp 15 Stunden - nur in kleinsten Mengen nachweisbar. Das natürliche Zerfallsprodukt ist das stabile Magnesium-24.

Synthetisch lässt sich das Nuklid 24Na durch Bestrahlung von herkömmlichem Natrium, das zu 100 % aus dem stabilen Isotop Na-23 besteht, mit Neutronen herstellen:

23Na(n, γ)24Na.

Praktische technische Anwendungen gibt es für das Isotop allerdings nicht.

Die gleiche Reaktion zur Bildung von Natrium-24 gewinnt aber überall dort an Bedeutung, wo Neutronen austreten und auf Natrium treffen. Dies ist zum Beispiel in bestimmten Kernreaktoren, die mit Na gekühlt werden, aber auch bei nuklearen Unfällen und nach dem Einsatz von nuklearen Waffen der Fall: Als Kühlmittel eingesetztes Natrium, wie zum beim französischen Schnellen Brüter Superphénix in Creys-Malville, wandelt sich im Reaktorraum teilweise in Na-24 um und wird dadurch radioaktiv.

Durch die akute Exposition der menschlichen Körpers mit Neutronen entsteht ebenfalls das radioaktive Nuklid aus dem in Gewebe und Körperflüssigkeiten enthaltenen Na-Salzen. In einer jüngeren Forschungsarbeit [2] wird eine Dosimetrietechnik vorgeschlagen, mit der die durch Neutronenexposition induzierte Radioaktivität im Körpergewebe durch Messung der 24Na-Aktivität in Haar- und Blutproben mittels Gammaspektrometrie gemessen und beurteilt werden kann.

Siehe auch: Übersicht über die Natrium-Isotope.

 

Allgemeine Daten

Bezeichnung des Isotops:Natrium-24, Na-24Englische Bezeichnung:Sodium-24Symbol:24NaMassenzahl A:24Kernladungszahl Z:11 (= Anzahl der Protonen)Neutronenzahl N:13Isotopenmasse:23,990963012(18) u (Atommasse)Nuklidmasse:23,9849287 u (berechnete Kernmasse ohne Elektronen)Massenexzess:-8,4179 MeV (Massenüberschuss)Massendefekt:0,207756248 u (pro Atomkern)Kernbindungsenergie:193,52369847 MeV (pro Atomkern)
8,06348744 MeV (Bindungsenergie im ∅ pro Nukleon)
Separationsenergie:SN = 6,959365(17) MeV (Trennungsenergie 1. Neutron)
SP = 10,55283(11) MeV (Trennungsenergie 1. Proton)
Halbwertszeit:14,956(3) StundenZerfallskonstante λ:1,287372646929 × 10-5 s-1Spezifische Aktivität α:3,370756269148 × 10+17 Bq g-1
9110152,0787789 Ci g-1
Kernspin:4+Kernmagnetisches Moment:μ(μN) = +1,6903(8)Nuklearer g-Faktor:gl = 0,422575Ladungsradius:2,9735(168) Femtometer fmSpiegelkern:Aluminium-24Entdeckungsjahr:1934

 

Radioaktiver Zerfall

Halbwertszeit HWZ = 14,956(3) Stunden bzw. 5,3842 × 104 Sekunden s.

ZerfallProduktAnteilZerfallsenergieγ-Energie
(Intensität)
β-24Mg100 %5,515677(21) MeV1368,625(5) keV 99,94(2) %
2754,008(11) keV (99,867(10) %)

 

Die Abbildung zeigt die Bildung und den radioaktiven Zerfall des Radionuklids 24Na.

 

Ausgangsnuklide

Direktes Mutternuklid ist: 24Ne.

 

Natürliches Vorkommen

Vergleich der natürlichen Natrium-Isotope inklusive Isotopenhäufigkeit (Stoffmengenanteil am Isotopengemisch in Prozent):

 

Atommasse ArAnteilHalbwertszeitSpin
Natrium
Isotopengemisch
22,98976928 u100 %
Isotop 22Na21,99443755(14) u2,6018(22) Jahre3+
Isotop 23Na22,98976928(2) u100 %stabil3/2+
Isotop 24Na23,990963012(18) u14,956(3) Stunden4+

 

Strahlenschutz

Die Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) führt für das Isotop Natrium-24 folgende Freigrenzen, Freigabewerte sowie andere Werte als radioaktive bzw. hochradioaktive Strahlenquelle auf (Weitere Daten, Erläuterungen: siehe dort):

Bezeichnung:Na-24Freigrenze:105 BqFreigrenze pro Gramm:1 Bq/g
Uneingeschränkte Freigabe von festen und flüssigen Stoffen.
Aktivität HRQ:0,02 TBqOberflächenkontamination:1 Bq/cm2Halbwertszeit:15,0 Stunden

 

Kernisomere

Kernisomere Nuklide bzw. angeregte Zustände mit der auf den Grundzustand bezogenen Aktivierungsenergie in keV.

BezeichnungAnregungsenergieHalbwertszeitKernspin
24mNa472,2071(14) keV20,18(10) ms1+

 

Isotone und Isobare Kerne

Die folgende Tabelle zeigt zum Nuklid Natrium-24 isotone (gleiche Neutronenzahl N = 13) und isobare (gleiche Nukleonenzahl A = 24) Atomkerne. Natürlich auftretende Isotope sind grün markiert; hellgrün = Radionuklide.

 

OZIsotone N = 13Isobare A = 24
518B
619C
720N24N
821O24O
922F24F
1023Ne24Ne
1124Na24Na
1225Mg24Mg
1326Al24Al
1427Si24Si
1528P24P
1629S
1730Cl
1831Ar
1932K

 

Externe Daten und Identifikatoren

Energieniveaus:NuDat 24Na (Adopted Levels, Gammas)

Literatur und Quellen

[1] - W. Rödel:
Sodium-24 produced by Cosmic Radiation.
In: Nature, 200, 999-1000, (1963), DOI 10.1038/200999b0.

[2] - Daniela Ekendahl et al.:
Neutron dose assessment using samples of human blood and hair.
In: Radiation Protection Dosimetry, 186, 2-3, 202-205, (2019), DOI 10.1093/rpd/ncz202.

 


Letzte Änderung am 05.11.2023.


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