Definition: Radioaktivität ist die Eigenschaft verschiedener Nuklide
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Natürliche und künstliche Radioaktivität Definition: Radioaktivität ist die Eigenschaft verschiedener Nuklide, sich durch Aussendung von Strahlung in andere Kerne umzuwandeln. Sollte diese Umwandlung spontan geschehen, dann spricht man von natürlicher Radioaktivität. Wird ein instabiles Nuklid künstlich hergestellt, dann zerfällt es ebenfalls mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit. Diese Strahlung nennt man dann künstliche Radioaktivität. Arten radioaktiver Strahlung: Eigenschaften und Wirkungen von Kernstrahlung Art Teilchen α Heliumkerne 4 2 He Ladung positiv Q = +2e Eigenschaften der Kerne schwer, neutronenarm Durchdringungsvermögen/Reichweite Wie kann man die Strahlung abschirmen? Energie der Strahlung klein β Elektronen 0−1 e oder Positronen 01 e negativ Q = -1e oder positiv Q = 1e ungünstiges Verhältnis von Protonen und Neutronen mittel γ Photonen Papierschicht Aluminium dicke Bleischicht 5 MeV bis 8 MeV 0,6 MeV bis 3 MeV 0,2 MeV bis 2,5 MeV neutral angeregte Kerne groß Beispiele für spontane Zerfälle: Es wird beim spontanen Zerfall Alphastrahlung ausgesendet: 226 88 Ra 4 d 222 86 Rn + 2 He 210 84 Po 4 d 206 82 Pb + 2 He (An diesen Stoffen hat das Ehepaar Curie aus Polen die Radioaktivtät entdeckt. Außerdem wurde 2006 der russische Agent Litwinenko mit Polonium-210 vergiftet.) Kalium besteht zu 0,012 % aus dem radioaktiven Isotop Kalium-40 und hat daher eine spezifische Aktivität von 31.200 Becquerel pro Kilogramm. Fast 10 % der natürlichen radioaktiven Belastung eines deutschen Bundesbürgers werden durch körpereigenes Kalium verursacht. (Kaliumreiche Lebensmittel sind u. a. Pilze, Bananen, Datteln, Bohnen, Chilies, Käse, Spinat und Kartoffeln.) Natürliche und künstliche Radioaktivität 40 19 K 0 d 40 20 Ca + −1 e + ✚ e 14 6 C 0 d 14 7 N + −1 e + ✚ e 13 7 N 0 d 13 6 Ar + 1 e + ✚ e 40 19 K 0 d 40 18 Ar + 1 e + ✚ e Es wird beim spontanen Zerfall von Cobalt-60 mit einer Halbwertszeit von 5,26a zunächst der angeregte Zustand von Nickel-60 erreicht. Danach wird unter Abgabe von Gammastrahlung (2 Photonen 1,17 MeV und 1,33 MeV) der Grundzustand von Nickel erreicht. (Cobaltkanone) 60 27 Co 0 d 60 28 Ni + −1 e 60 & 28 Ni 0 d 60 28 Ni + 0 ✏ Nachweis der Kernstrahlung: Zählrohr: Mit dem Geiger-Müller-Zählrohr wird die Aktivität bestimmt. Es zählt nur die Anzahl der Zerfälle. Wirkungsweise des Zählrohres: Die Strahlung ionisiert das Gas. Es entstehen positive Ionen und freie Elektronen. Die Ladungsträger werden durch das starke elektrische Feld des Zählrohres angezogen. Dieser Strom wird gemessen oder als "Knacks" in einem Lautsprecher festgestellt. Magnetfeld (oder elektrisches Feld): Im Magnetfeld kann die Art der Strahlung bestimmt werden. Je nach der elektrischen Ladung der Teilchen wird die Strahlung in die entsprechende Richtung abgelenkt. Die Krümmung der Kreisbahn hängt von der Geschwindigkeit und der Masse der Teilchen ab. Je größer die Masse, desto größer ist der Radius der Kreisbahn bei gleicher Geschwindigkeit. (Hinweis: Geschwindigkeitsfilter)
