Arten der Strahlung
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1 01.07.12 08:51 Arten der Strahlung Gliederung des Referates: 1. Grundbegriffe 2. Komponenten der Strahlung radioaktiver Substanzen 3. a -Strahlung 4. b -Strahlung 4.1. b –-Zerfall 4.2. b +-Zerfall 5. g -Strahlung 6. Abschirmen von Strahlung 7. Quellen der künstlichen Strahlung 8. Quellen der natürlichen Strahlung 9. Die natürliche Strahlung 9.1. Kosmische Strahlung 9.2. Terrestrische Strahlung 9.3. Sonderform 10. Wirkung der radioaktiven Strahlung 10.1. Physikalische Wirkung 10.2. Chemische Wirkung 10.3. Biologische Wirkung 1. Grundbegriffe Unter der Aktivität eines radioaktiven Stoffes versteht man die Anzahl der xxx Stoffe pro Sekunde. Die Aktivität der Strahlenguelle wird in Bequerel angegeben: 1Bq = 1Is Nuklide: Elementarteilchen, welche am Aufbau des Atomkerns beteiligt sind z.B.; Proton, Neutron Relative Schädlichkeit: relativer Richtwert: Schädlichkeit der b -Strahlung auf 1 gesetzt. Positron: Ist ein Elementarteilchen mit derselben Masse wie ein Elektron aber mit positiver Ladung. Energiespektrum: Häufigkeitsverteilung der Energie eines Vielteilchensystems in Abhängigkeit von physikalischen Grössen Quanten: kleinste unteilbare Menge einer physikalischen Grösse 2. Komponenten der Strahlung radioaktiver Substanzen: http://www.cgg.at/www.cgg.at/chemie/schuelerdaten_alt/referate_alt/13.htm Seite 1 von 6 1 01.07.12 08:51 3. a -Strahlung: a) 1. Radioaktives Verschiebunsgesetz: Bei Abgabe von a -Strahlen nimmt die Ladungszahl um 2, die Massenzahl um 4 ab. Ist ein Teilchenstrom, der aus jeweils 2 Protonen und 2 Neutronen eines Heliumkerns besteht => a -Teilchen sind 2+ geladen. (stellen den energetisch stabilsten aller zusammengesetzten Atomkerne dar) Ort der Entstehung und Ursache: Kern, meist zu schwer Relative Schädlichkeit: 10-20 Geschwindigkeit: bis 1/5 der Lichtgeschwindigkeit (1,4 bis 2*107 m*s-1 Reichweite in Luft: 3-8 cm Zusammenstöße mit Atomen unregelmäßig => man spricht von einer mittleren Reichweite, welche von der Dichte des bestrahlten Materials abhängig ist. Wird im elektrischen Feld zur Kathode hin beschleunigt Anfangsenergie der Teilchen ist einheitlich Hohes Ionisierungsvermögen (bei jedem Zusammenstoß geht Energie verloren) Aus energetischen Gründen sind vor allem Nuklide a -Strahler sind im Magnetfeld ablenkbar b) 2. Radioaktives Verschiebungsgesetz: Bei Abgabe von b -Strahlen nimmt die Ladungszahl um 1 zu, die Massenzahl bleibt gleich. Es gibt zwei Zerfallsarten 4. b -Strahlung: 4.1. b –-Zerfall (natürlich): entsteht im Kern wenn ein Neutron in ein Proton, ein Elektron und ein Neutrino zerfällt. Das Proton bleibt im Kernverband zurück, das negative Elektron und das Neutrino werden ausgesendet. http://www.cgg.at/www.cgg.at/chemie/schuelerdaten_alt/referate_alt/13.htm Seite 2 von 6 1 01.07.12 08:51 Ort der Entstehung und Ursache: Kern, zu viele Neutronen Relative Schädlichkeit: 1 Geschwindigkeit nahezu Lichtgeschwindigkeit Reichweite in Luft: 1,5-8,5 m Wird im elektrischen Feld zur Anode hin beschleunigt Anfangsenergie der Teilchen uneinheitlich; für jeden b –-Strahler lässt sich ein charakteristisches kontinuierliches Energiespektrum erstellen 4.2. b +-Zerfall (künstlich): Bei diesem Zerfall wandelt sich ein Proton in ein Neutron und ein Positron in ein Neutrino um. Ort der Entstehung und Ursache: Kern, zu viele Protonen 5. g -Strahlung: sind energiereiche Röntgenstrohlen (k < 10-llm xxx) wird im Magnetfeld nicht abgelenkt nicht elektrisch geladen, unsichtbar erreicht Lichtgeschwindigkeit ist eine kurzwellige elektromagnetische Strahlung ist eine Begleiterscheinung zu a - und b -Strahlung Ort der Entstehung und Ursache: Kern, zu viel Energie relative Schädlichkeit: 1 Anmerkung: ein noch grösseres Durchdringungsvermögen als g -Quanten besitzen Neutronen 6. Abschirmen von Strahlung a -Strahlen können bereits durch dünne Schichten eines Festkörpers oder eines flüssigen Stoffes abgeschirmt werden. Ihre Gefährlichkeit ist aber wegen des hohen Ionisationsvermögens sehr hoch. b -Strahlen sind durchdringender. Sie können aber durch Bleiplatten von ca. 0,1 mm Dicke abgeschirmt werden. g -Strahlen haben die höchste Durchdringungsfähigkeit. Man benötigt einen einigermaßen brauchbaren Schutz von mehreren cmdicken Bleischichten. 7. Quellen der künstlichen Strahlung Zu der natürlichen Strahlenbelastung kommt die künstlich vom Menschen erzeugte noch hinzu. Hier waren in den 50er und 60er Jahren in erster Linie die oberirdischen Kernwaffenversuche für einen hohen globalen Fallout verantwortlich. Die radioaktiven Zerfallsprodukte haben sich, abhängig vom Umfang und der Freisetzungsform, verteilt. Sie sind selbst in den vorn Menschen noch weitgehend unbeeinflussten Gebieten der Erde deutlich nachweisbar. Dabei muss man die freigesetzte Strahlenbelastung in zwei Bereiche teilen: in die der medizinischen Diagnostik und Therapie sowie die der kerntechnischen Anlagen. Hier ein Diagramm zur Darstellung der weitgehend vom Menschen verursachten hohen Strahlenwerte in mBq/m! http://www.cgg.at/www.cgg.at/chemie/schuelerdaten_alt/referate_alt/13.htm Seite 3 von 6 1 01.07.12 08:51 8. Quellen der natürlichen Strahlung Unabhängig von der künstlichen Strahlung die der Mensch in Kernreaktoren erzeugt gibt es natürliche Strahlenquellen. Sie wirken als kosmische bzw. als terrestrische Strahlung (entsteht durch den Zerfall natürlich vorkommender radioaktiver Substanzen) auf unsere Umwelt ein. 9. Die natürliche Strahlung: 9.1. Kosmische Strahlung: Die Erde ist ständig einem Bombardement von Teilchen ausgesetzt. Unsere Atmosphäre wirkt zum einen als Schutzschild, zum anderen aber auch als Verstärker der kosmischen Strahlung. Zwar wird die Primärstrahlung die aus dem Weltall kommt abgebremst (dabei handelt es sich um energiereiche Protonen), doch dabei entstehen Unmengen von Teilchen die zuvor gar nicht existiert haben. Zum Teil wird diese sogenannte Sekundärstrahlung in den unteren Schichten der Atmosphäre absorbiert, zum Teil erreicht sie aber auch die Erdoberfläche. Unsere Atmosphäre gleicht etwa einem Bleimantel der ca. einen Meter dick ist. Mit zunehmender Höhe wird dieses Schutzschild jedoch immer dünner. Wie die terrestrische Strahlung ist auch die kosmische Strahlung starken Schwankungen unterworfen. Zum einen hängt sie von der Sonnenaktivität ab, die sich zyklisch ändert. Zum anderen spielt es eine wichtige Rolle, in welchen geomagnetischen Breiten man sich befindet. Das Magnetfeld der Erde fokussiert die geladenen Teilchen der kosmischen Strahlung auf die Pole. Daraus folgt, dass man in Richtung der Pole einem stärkerem Geschoss ausgesetzt ist als am Äquator. Viel stärker ist jedoch die Variation der kosmischen Strahlung mit der Höhe. Auf Meeresniveau halten sich die terrestrische und kosmische Strahlung in Waage. Ganz anders sieht es aber in einer Flughöhe von 10 km aus. Von der terrestrischen Komponente ist hier oben nichts mehr zu merken. Dafür ist die Strahlenbelastung durch die kosmische Komponente 100mal höher als auf der Erdoberfläche. 9.2. Terrestrische Strahlung: Diese Strahlung geht vom Erdboden aus. Gestein enthält immer geringe Mengen radioaktiver Atomkerne. Wenn diese zerfallen werden Teilchen und elektromagnetische Strahlung frei. Die Strahlenbelastung hängt vom Aufenthaltsort ab. Zum Beispiel ist Granit ein Gestein mit einem besonders hohen Gehalt radioaktiver Atomkerne, daher ist die höhere radioaktive Strahlung im Gebirge gegenüber dem Flachland erklärbar. Über Lebensmittel, Trinkwasser und Luft gelangen diese natürlichen Radionuklide an die Oberfläche. 9.3. Sonderform Eine Sonderform der natürlichen Radioaktivität ist das Edelgas Radon. Unter bestimmten Voraussetzungen lagert es sich in so hohem Maße in unseren Wohnungen an, sodass gesundheitliche Schäden nicht http://www.cgg.at/www.cgg.at/chemie/schuelerdaten_alt/referate_alt/13.htm Seite 4 von 6 1 01.07.12 08:51 ausgeschlossen werden können. Einige Fakten zu Radon: Radon ist ein Zerfallsprodukt des Elements Radium, welches beim Zerfall von Uran entsteht, das überall im Boden vorhanden ist. farb- und geruchlos breitet sich in Gestein und Erdboden aus ist wasserlöslich zerfällt mit einer Halbwertszeit von 4 Tagen in radioaktive Zerfallsprodukte Es ist in erster Linie wegen seiner Zerfallsprodukte, die beim Einatmen in der Lunge abgelagert werden können, schädlich. Die Teilchen lagern sich an feinen Staubteilchen in der Luft an. Beim Einatmen werden sie von der Lunge zurückgehalten. Dort führen sie zu einer Bestrahlung der Bronchien und des Lungengewebes. Dies erhöht das Risiko von Lungenkrebs. Aufgrund heutiger Erkenntnisse ist Radon nach dem Rauchen die häufigste Ursache für Lungenkrebs. 10. Wirkung der radioaktiven Strahlung: 10.1. Physikalische Wirkungen: radioaktive Präparate leuchten im Dunkeln schwach bläulich sie sind immer wärmer als ihre Umgebung Gase werden durch Ionisiation stromleitend Manche Stoffe (z.B.: synthetisches ZnS) werden zu gelbgrüner Fluoreszenz angeregt 10.2. Chemische Wirkungen: Silberhalogenide werden geschwärzt Wasserdampf, Chlorwasserstoffgas, Ammoniak und Kohlendioxid werden langsam in die Elemente gespalten Luftsauerstoff wird ozonisiert weisser Phosphor wird in roten umgewandelt manche Mineralien werden verfärbt (z.B.: Steinsalz färbt sich blau, Flußspat CaF2 wird zu schwarzem Stinkspat) 10.3. Biologische Wirkungen: Gesundheitsschädigung http://www.cgg.at/www.cgg.at/chemie/schuelerdaten_alt/referate_alt/13.htm Seite 5 von 6 1 01.07.12 08:51 Auslösung von Mutationen http://www.cgg.at/www.cgg.at/chemie/schuelerdaten_alt/referate_alt/13.htm Seite 6 von 6
