Transmutacija jezgre

Transmutacija jezgre je konverzija nekog hemijskog elementa, odnosno izotopa u drugi, a dešava se preko nuklearnih reakcija. Prirodna transmutacija predstavlja spontani prelaz nekog radioaktivnog elementa u stabilnije izotope. Umjetna transmutacija je transmutacija izazvana nekim vanjskim faktorom koji dovodi do promjene strukture atomskog jezgra (npr., dovođenje visoke energije, bombardovanje drugim česticama, itd.). Umjetna transmutacija se vrši u ubrzivačima čestica i tokamak reaktorima, kao i u konvencionalnim fisijskim reaktorima. Nuklearna transmutacija predstavlja jedan od mehanizama smanjenja količine i štetnosti radioaktivnog otpada.

Historija

Izraz transmutacija se upotrebljavao još za vrijeme potrage za kamenom mudrosti. Alhemičari su vjerovali da se metali kao što je olovo mogu jednostavnim postupcima prevesti u zlato - transmutirati. Vjerovanje u mogućnost transmutacije je u Evropi bilo rašireno sve do postavljanja Lavoisierove teorije o hemijskim elementima i Daltonove atomske teorije, koja je atome smatrala nedjeljivim česticama.

Prvi dokaz mogućnosti transmutacije je bila radioaktivna pretvorba torijuma u radijum koju su 1901. godine otkrili Frederick Soddy i Ernest Rutherford.

Sredinom dvadesetog stoljeća je dokazana transmutacija elemenata u zvijezdama. U radu Synthesis of the Elements in Stars, koji su 1957. godine objavili William Alfred Fowler, Margaret Burbidge, Geoffrey Burbidge, i Fred Hoyle dato je objašnjenje nastajanja i zastupljenosti svih težih elemenata. Proces nastajanja težih elemenata u zvijezdama naziva se nukleosinteza.

Otkrićem transmutacije je pokazano da je zapravo puno lakše pretvoriti zlato u olovo nego obratno, što je bio cilj alhemičara. Transmutacija zlata u olovo se dešava preko neutronskog zahvata i beta-raspada, prema reakciji:

¹⁹⁷Au + n → ¹⁹⁸Au (vrijeme poluraspada 2,7 dana) → ¹⁹⁸Hg + n → ¹⁹⁹Hg + n → ²⁰⁰Hg + n → ²⁰¹Hg + n → ²⁰²Hg + n → ²⁰³Hg (vrijeme poluraspada 47 dana) → ²⁰³Tl + n → ²⁰⁴Tl (vrijeme poluraspada 3,8 godina) → ²⁰⁴Pb (vrijeme poluraspada 1,4x10¹⁷ godina)

Transmutacijom jezgre je moguće dobiti zlato iz olova ali je proces veoma skup.