Physik compact, Basiswissen 8, Schulbuch

56 Mikrokosmos 22 Radioaktivität (radioactivity) Natürliche Radioaktivität A1 Wiederhole die Begriffe „Isotop“, „Halbwertszeit“ und„ionisierende Strahlung“)! A2 Überlege, woher die radioaktiven Elemente der Erdkruste kommen! Welche Bedeutung haben sie für die Erde? A3 Wiederhole die Entstehung und die Arten der kos- mischen Strahlung! Wir sind seit jeher von instabilen Kernen und Teilchen umgeben. Durch den Zerfall von instabilen Elemen- ten der Erdkruste sind wir immer einer bestimmten ionisierenden Strahlung ausgesetzt ( terrestrische Strahlung ). Mit der Nahrung, mit dem Trinkwasser und mit der Atemluft nehmen wir ständig instabile Kerne in den Körper auf. Langlebige Nuklide verursachen die terrestrische Strahlung. Sie entstanden bei der Entstehung der Erde und sind aufgrund ihrer langen Halbwertszeit noch nicht zur Gänze zerfallen: Aus allen Richtungen prallen energiereiche Teilchen auf die Erde ( kosmische Höhenstrahlung ). In den oberen Atmosphärenschichten entstehen dabei so genannte Sekundärteilchen, die wenig später die Erdoberfläche erreichen (vorwiegend Myonen). Die terrestrische Strahlung und die kosmische Höhen- strahlung bezeichnen wir zusammen als natürliche Strahlenexposition . Die in der Natur vorkommenden instabilen Kerne ( Ra- dionuklide ) senden a -, b - und c -Strahlen aus. In der folgenden Darstellung der natürlichen Strah- lenexposition in Österreich wird die pro Kilogramm eines Stoffes absorbierte Strahlungsenergie angege- ben. Diese so genannte Energiedosis hat die Einheit Gy (Gray) = J/kg. 22.3 22.3.1 • a -Strahlen (alpha rays) bestehen aus 4 He-Kernen, ihre Energie beträgt im Mittel einige MeV. Da a -Teil- chen beim Durchgang durch Materie gegen Stoß- partner mit vergleichbarer Masse stoßen, werden sie stark gebremst. a -Strahlen können daher relativ leicht abgeschirmt werden. • b -Strahlen (beta rays) bestehen aus rasch beweg- ten Elektronen mit einer Energie um 1 MeV. b -Teil- chen dringen tiefer in Materie ein als a -Strahlen. • c -Strahlen (gamma rays) sind Photonen (elektro- magnetischeWellen) hoher Energie. Sie werden von angeregten Atomkernen ausgesendet, die von ei- nem höheren Energiezustand auf einen niedrigeren wechseln. c -Strahlen können nur durch Bleiwände oder dicke Betonmauern wirksam abgeschirmt werden. A4 Wiederhole die Beispiele für natürliche und künst- liche Quellen ionisierender Strahlung! A5 Beachte Meldungen über Radioaktivität in den Ta- gesnachrichten (Rundfunk, Zeitungen, Internet) über einen längeren Zeitraum! Sammle sie (vorläufig un- kommentiert) in einer Mappe für ein späteres Projekt oder Referat! A6 Überlege: Gibt es andere für Menschen schädli- che Strahlungen im Freien? Wenn ja: Wie schützt man sich davor? Man weiß zumindest von einem natürlichen Reaktor. Vor etwa 1,7 Milliarden Jahren wurde in Oklo (Gabun) ein natürlicher Reaktor dadurch aktiv, dass in ein Uranerzlager Wasser eindrang, welches als Moderator die Kernspaltung ermöglichte. Hier entstanden we- nigstens 100000 Jahre lang Plutonium und eine Reihe radioaktiver Zerfallsprodukte. Nuklid Halbwertszeit Thorium-232 14 Milliarden Jahre Uran-238 4,5 Milliarden Jahre Kalium-40 1,3 Milliarden Jahre Uran-235 700 Millionen Jahre 5...6,9 10 Gy/Jahr 7 -4 ...8,9 10 Gy/Jahr 9...10,9 10 Gy/Jahr 11...13 10 Gy/Jahr über 13 10 Gy/Jahr -4 -4 -4 -4 Abb. 56.1 Während die kosmische Höhenstrahlung für Orte in ganz Österreich nahezu gleich ist, hängt die terrestrische Strahlung von der Gegend ab. Beispielsweise ist die terrestri- sche Strahlung im nördlichen Waldviertel höher als im Do- naubecken. In Bergwerken, auf Granitpflaster oder in schlecht gelüfteten Gebäuden tritt ebenfalls eine höhere Strahlung auf. BW5/K2 BW5/K2.7 BW5/K2.10 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv