# Neptunium-Reihe

Die Neptunium-Reihe ist die natürliche Zerfallsreihe des Neptuniumisotops $^{237}$Np. Ihr Endnuklid ist das Thalliumisotop $^{205}$Tl; lange Zeit glaubte man, das Bismutisotop $^{209}$Bi sei stabil und der Endpunkt der Reihe. Die Reihe kann „rückwärts“ über das Neptunium hinaus zu noch schwereren Transuranen fortgesetzt werden. Die Darstellung wird hier jedoch nur bis zu $^{241}$Pu fortgesetzt, das in kleinen Mengen in Kernreaktoren entsteht (Verlängerung in violett). $^{241}$Pu entsteht dabei häufiger, wenn MOX-Brennelemente verwandt werden als bei Verwendung „gewöhnlichen“ Uran-Brennstoffs.
Die Neptuniumreihe wird auch als „prähistorische“ Reihe bezeichnet, da das bei der Entstehung der Erde vorhandene $^{237}$Np schon gänzlich zerfallen ist. Auch das im Naturreaktor Oklo entstandene Neptunium-237 (bzw. Americium-241) ist längst bis zum (äußerst langlebigen) Bismut-209 zerfallen. Kleinste Mengen $^{237}$Np entstehen auch in Uranerzen, da $^{238}$U zur Spontanspaltung in der Lage ist, wobei Neutronen frei werden, welche durch Neutroneneinfang in $^{235}$U und anschließend noch einmal in $^{236}$U das betastrahlende $^{237}$U bilden, welches schließlich zu $^{237}$Np zerfällt. Hierbei besteht ein dynamisches Gleichgewicht aus dem skizzierten Entstehungsweg und dem anschließenden Alphazerfall von $^{237}$Np. Die entstehenden Mengen (Größenordnung 10$^{−12}$ Neptunium-Atome pro Uran-Atom) sind jedoch kaum oberhalb der Nachweisgrenze und eher von akademischer Relevanz. In weitaus größeren Ausmaß existiert die Neptuniumreihe – allerdings auf künstlichem Wege – heute wieder, weil Anfangsnuklide wie $^{241}$Pu, $^{237}$Np und $^{237}$U in Kernreaktoren als Neben- bzw. Hauptprodukte erbrütet werden. Wenn Thorium als „Brennstoff“ in Kernreaktoren verwendet wird, wird hierbei durch Neutroneneinfang das spaltbare $^{233}$U „erbrütet“, welches ein weiteres, relativ langlebiges, Glied der Kette an Zerfällen der Neptunium-Reihe ist. $^{241}$Am wird – besonders im angloamerikanischen Raum – in Ionisationsrauchmeldern verwendet. In heute vertriebenen Rauchmeldern findet sich 1 Microcurie oder weniger an $^{241}$Am was weniger als 300 Nanogramm entspricht.
* Natürliche radioaktive Zerfallsreihen: Neptunium-Reihe (violett)

## 4n+1 Reihe

| Nuklid | Zerfall | Halbwerts- zeit | E (MeV) | Zerfalls- produkt |
| $^{241}$Pu | β$^−$ 99,9975 % α  0,0025 % | 14,4 a | 0,021 5,140 | $^{241}$Am $^{237}$U |
| $^{241}$Am | α | 432,2 a | 5,638 | $^{237}$Np |
| $^{237}$U | β$^−$ | 6,75 d | 0,519 | $^{237}$Np |
| $^{237}$Np | α | 2,144 · 10$^6$ a | 4,959 | $^{233}$Pa |
| $^{233}$Pa | β$^−$ | 26,967 d | 0,571 | $^{233}$U |
| $^{233}$U | α | 1,592 · 10$^5$ a | 4,909 | $^{229}$Th |
| $^{229}$Th | α | 7880 a | 5,168 | $^{225}$Ra |
| $^{225}$Ra | β$^−$ | 14,9 d | 0,357 | $^{225}$Ac |
| $^{225}$Ac | α | 10,0 d | 5,935 | $^{221}$Fr |
| $^{221}$Fr | α 99,9 % β$^−$ 0,1 % | 4,9 min | 6,458 0,312 | $^{217}$At $^{221}$Ra |
| $^{221}$Ra | α | 28,0 s | 6,886 | $^{217}$Rn |
| $^{217}$At | α 99,99 % β$^−$ 0,01 % | 32,3 ms | 7,202 0,740 | $^{213}$Bi $^{217}$Rn |
| $^{217}$Rn | α | 0,54 ms | 7,889 | $^{213}$Po |
| $^{213}$Bi | β$^−$ 97,91 % α  2,09 % | 45,49 min | 1,426 5,982 | $^{213}$Po $^{209}$Tl |
| $^{213}$Po | α | 4,2 ms | 8,537 | $^{209}$Pb |
| $^{209}$Tl | β$^−$ | 2,20 min | 3,980 | $^{209}$Pb |
| $^{209}$Pb | β$^−$ | 3,253 h | 0,644 | $^{209}$Bi |
| $^{209}$Bi | α | 1,9 · 10$^{19}$ a | 3,137 | $^{205}$Tl |
| $^{205}$Tl | stabil | stabil | stabil | stabil |