Grundbegriffe der Radioaktivität

Dr. Jan-Willem Fahlbruch, Radioökologe

"Wenn Radioaktivität in der Umwelt freigesetzt wird, interessiert man sich dafür, wie sich das Zeug verhält und wo es bleibt. Und natürlich, wie es auf den Menschen wirkt."

Physikalische Grundlagen

Die Größendimensionen von Atomen kann man sich recht gut mittels des Kirschkernmodells veranschaulichen: Platziert man einen Kirschkern als Atomkern im Anstoßkreis eines Fußballfeldes, dann ist die Elektronenwolke des Atoms in etwa so groß wie das gesamte Spielfeld.

Hauptanteil der Masse eines Atoms befindet sich in den Protonen und Neutronen in seinem Kern.

Elektrische Ladung: Die Elektronen sind negativ geladen, Protonen sind positiv geladen. Neutronen sind elektrisch neutral.

Elektromagnetische Strahlung kommt nur aus dem Kern.

Obwohl sich im Atomkern nur positive Ladungen befinden, die einander abstoßen, zerfällt ein stabiler Atomkern nicht. "Kernkraft" hält Kern zusammen.

4 Basiskräfte:

- Schwerkraft

- Elektromagnetische Wechselwirkung

- Schwache Kernkraft

- Starke Kernkraft

Bei Manipulationen wird viel Energie frei

Wenn die Anzahl der Protonen gleich, die Anzahl der Neutronen jedoch unterschiedlich sind, nennt man das "Isotope".

Wenn Atomkerne instabil sind, streben sie nach energetisch günstigeren Zuständen. Sie sind dann radioaktiv.

Alphastrahlung kommt ausschließlich aus großen Atomkernen. Sie besteht aus Alphateilchen, die aus 2 Protonen und 2 Neutronen zusammengesetzt ist.

Sehr schnell, deshalb bkeibt die positive ladunfg. Hohe Ionisierungswirkung. Durch den Verlust der Orotonen entstehen neue Elemente (Radium -> Radon).

Entsteht bei Kernspaltung. Atomkern zerfällt in mehr oder weniger gkeich große Bruchstücke. Emittiert Elektronen aus dem Atomkern (Beta-Minus-Strahlung). Im Atomkern wandelt sich ein Neutron in ein Proton undcein Elektron um.

Stoffwandlung: ein Proton mehr, aus cäsium wird barium

Zur Energieerhaltung berücksichtigt man noch die Neutrinos.

Elektromagnetische Strahlung wird emittiert. Hochenergetische elektromagnetische Welle als Folge eines vorangegangenen Alpha- oder Beta-Zerfalls. Erst dann ist der angeregte Atomkern stabil.

Für den Strahlenschutz ist es wichtig, wie viel Energie die Strahlung besitzt.

Die Einheit der Energie ist Elektronenvolt.

Je höher die Energie der Strahlung ist, desto größer ist die Eindringtiefe.

Die Energie der Strahlung hängt auch davon ab, aus welchem Atomkern sie kommt.

Alphastrahlung kann mit Papier abgeschirmt werden.

Betastrahlung hat vor allem Wirkung auf die Haut

Grundlagen der Radioaktivität

Bequerel als Maß für die Menge an radioaktivem Material.

Zeit, in der die Hälfte der Atomkerne zerfallen ist.

Dosisbegriffe

Die Aktivität allein reicht nicht aus, um die Gefährlichkeit radioaktiven Zerfalls zu beurteilen.

Hohe Dosisbelastung durch Streustrahlung

Energiedosis

Wenn viel Energie im Körper hängen bleibt, ist gefährlicher, als wenn wenig hängen bleibt.

Es gehum die Dosis, die im Körper hängen bleibt. Absorbed Dose

Wie viel Röntgenstrahlung ist unmittelbar tödlich?

500J, bezogen auf 70kg Mensch entspricht etwa 7 Gy

Kurzzeitiges Ereignis, gleichmäßige Einwirkung auf den gesamten Körper

Ionisierende Strahlung, Elektronen werden aus Atomhüllen gelöst

Kleine Energiemengen sind sehr schwierig zu messsn, oft unbemerkt.

Ionendosis

Über die Ionendosis können kleinste Energiemengen gemesssn werden.

Äquivalentdosis

Wie gut kann der Körper Schäden reparieren?

Einzelstrangbrüche können vom Körper relativ problemlos repariert werden. Doppelstrangbrüche haben ein viel höheres Risiko für eine fehlerhafte Reparatur.