Wie lange strahlt das Selen im Atommüll?

Das radioaktive Isotop ⁷⁹Selen ist ein Betastrahler und zerfällt unter Emission von Elektronen zu ⁷⁹Brom. Eine große Herausforderung bei der Bestimmung der Halbwertszeit war, Verunreinigungen durch andere radioaktive Stoffe in der Probe möglichst gering zu halten. Denn das Ausgangmaterial für die Untersuchung war eine hochradioaktive Spaltproduktlösung aus abgebranntem Kernbrennstoff, die nur eine geringe Menge an ⁷⁹Selen enthielt. Zur Trennung wurde unter anderem der Reinsch-Test angewandt, der ursprünglich in der Forensik zum Nachweis von Selen, Arsen oder auch Quecksilber entwickelt wurde und bisher in radiochemischen Analysen kaum Verwendung fand. Auf diese Weise gelang es den Wissenschaftlern, eine ⁷⁹Selen-Lösung mit sehr hoher radiochemischer Reinheit zu erhalten.

Anhand dieser Lösung wurde die Halbwertszeit über die Anzahl der ⁷⁹Selen-Kerne und ihre Aktivität bestimmt. Diese wurde in der PTB mit Hilfe der Flüssigszintillationszählung gemessen. Die radioaktive Strahlung löst dabei in einem sogenannten Szintillator Lichtblitze aus, die mit empfindlichen Detektoren gezählt werden können. Die Vorteile dieser Methode sind, dass auch geringe Aktivitäten gut bestimmt und kleine Messunsicherheiten erreicht werden können. Das Ergebnis liegt mit einer Halbwertszeit von 327000 Jahren deutlich unter dem bisher gemessenen Höchstwert von 1130000 Jahren. Die Messunsicherheit wurde mit einem Wert von 8000 Jahren gegenüber früheren Ergebnissen deutlich verbessert.

⁷⁹Selen ist damit eines von zahlreichen langlebigen Radionukliden, deren Halbwertszeiten in den letzten Jahren in der PTB genauer gemessen werden konnten. Erst kürzlich gelang die bisher genauste Bestimmung der Halbwertszeit von ¹⁰Beryllium, das für die Erforschung der Klimahistorie genutzt wird. Auch die für Geochronologen wichtigen "Uhren" ⁴⁰Kalium, ⁸⁷Rubidium und ¹⁴⁷Samarium konnten die PTB-Forscher genauer stellen: Anhand der Halbwertszeiten dieser Isotope kann die Entstehungszeit von Gesteinen und Sedimenten berechnet werden, um Aussagen über wichtige Ereignisse der Erdgeschichte zu treffen. Die Halbwertszeiten dieser Isotope betragen bis zu 107 Milliarden Jahren.