Radioaktivität: Grundlagen, Gefahren und Anwendungen

Nachweismethoden für radioaktive Strahlung

• Fotomethode
• Nebelkammer
• Geiger-Müller-Zählrohr

Nulleffekt

Der Geiger-Müller-Zähler knackt auch, wenn keine Strahlung in der Nähe ist. Dies wird als Nulleffekt bezeichnet.

Natürliche Strahlung

Natürliche Strahlung umfasst Höhenstrahlung und Erdstrahlung. Durch Nahrung und Einatmen nimmt unser Körper radioaktive Stoffe auf.

Arten radioaktiver Strahlung

• Alphastrahlen: Heliumkerne, positiv geladen, mit Masse.
• Betastrahlen: Elektronen, negativ geladen, vernachlässigbare Masse.
• Gammastrahlen: Elektromagnetische Wellen, keine Ladung, keine Masse.

Radioaktiver Zerfall

Atomkerne mit einer Massenzahl über 209 sind oft instabil. Beim Zerfall werden Heliumkerne (Alphastrahlen), Elektronen (Betastrahlen) und/oder Energie (Gammastrahlen) freigesetzt.

Beim Alpha-Zerfall wird die Massenzahl um vier kleiner und die Ordnungszahl um zwei kleiner, wodurch ein neues Element entsteht.

Ein Urankern (U) kann zerfallen, wenn er von einem Neutron getroffen wird, in einen Krypton- (Kr) oder Bariumkern (Ba), wobei drei Neutronen (3n) freigesetzt werden: U + n → Kr + Ba + 3n.

Radioaktive Elemente

Elemente, deren instabile Kerne zerfallen, senden radioaktive Strahlen aus.

Halbwertszeit

Die Halbwertszeit ist der Zeitraum, in dem die Hälfte der Atome eines radioaktiven Isotops zerfallen ist.

Isotope

Isotope sind Atome desselben Elements, bei denen die Anzahl der Protonen (Ordnungszahl) gleich bleibt, aber die Anzahl der Neutronen (Massenzahl) verschieden ist.

Die C-14 Methode

Durch den Stoffwechsel nimmt ein Organismus stets so viele C-14 Isotope auf wie die Umwelt. Nach dem Tod des Organismus findet keine Aufnahme mehr statt, die vorhandenen Isotope zerfallen jedoch weiter. Anhand der verbleibenden Anzahl der C-14 Isotope kann berechnet werden, wann der Organismus starb. Durch die C-14 Methode wurde beispielsweise herausgefunden, dass Ötzi vor ca. 5000 Jahren starb.

Gefahren radioaktiver Strahlung

Wenn Menschen radioaktiver Strahlung ausgesetzt sind, können Körperzellen geschädigt werden.

Faktoren der Strahlungsmenge

• Einwirkungsdauer
• Strahlungsart
• Energie der Strahlung

Folgen starker Strahlung

• Strahlenkrankheit (Hautrötung, Erbrechen, Durchfall)
• Strahlentod (Versagen geschädigter Organe)
• Krebserkrankungen
• Missbildungen und Fehlgeburten

Starke radioaktive Strahlung kann den Körper bis zum Tod schädigen. Besonders Embryonen sind sehr empfindlich.

Anwendungen radioaktiver Strahlung

Energiegewinnung

• Kontrollierte Kettenreaktion (Kernkraftwerke)
• Unkontrollierte Kettenreaktion (Atombombe)

Medizin

• Diagnose: Krankheiten erkennen, kranke Stellen an Organen feststellen (z.B. Krebs).
• Therapie: Behandlung, z.B. Zerstörung von Krebszellen durch Bestrahlung.

Technik

• Haltbarmachen von Kunststoffen
• Auffinden von Lecks
• Sterilisation