Big Bang HTL 4, Schulbuch

Radioaktivität 15 Thermodynamik und moderne Physik (IV. Jg., 8. Sem.) 139 Abb. 15.9: Vereinfachte Wirkung radioaktiver Strahlung: α -Teilchen dringen nicht tief ein, haben aber eine sehr hohe Ionisationsdich- te. β -Teilchen dringen bei geringerer Ionisationsdichte viel tiefer ein. β + -Teilchen zerstrahlen zum Schluss zu 2 Photonen. γ -Quanten erzeugen ein Elektron-Positron-Paar. Das wirkt dann wie β -Teilchen. Wird das Zellplasma von radioaktiver Strahlung getroffen, hat das meist keine Folgen. Wird aber die DNA im Zellkern getroffen, kann es zu bleibenden Schäden kommen (Abb. 15.10). Kann sich die Zelle nicht reparieren, stirbt sie oder mutiert gar zu einer Krebszelle. Befinden sich die Zellen gerade in Teilung, so ist eine Reparatur generell nicht möglich. Deshalb sind zellbildende Organe sehr strahlungs- empfindlich, etwa Knochenmark oder Lymphknoten . Auch Embryos und Kinder im Wachstum sind deshalb besonders gefährdet. Abb. 15.10: Beschädi- gungen der Desoxyribo- nukleinsäure (DNA): Ein Mehrfachscha- den wie rechts oben ist nicht mehr zu reparieren. Die Aktivität einer Strahlungsquelle sagt wenig über ihre körperliche Wirkung aus. Das liegt an den unterschiedlich großen Reichweiten und somit auch Eindringtiefen (Tab. 15.1). So fliegt der Großteil der γ -Quanten problemlos durch deinen Körper. α -Teilchen sind leicht abzuschirmen und von außen keine große Gefahr. Werden sie aber in den Körper aufgenommen, können sie extrem gefährlich sein. Das aussagekräftigste Maß für die körperliche Schädigung ist die Äquivalentdosis , weil sie auch die Strahlungsart mit einbezieht. Aber auch hier macht es einen Unterschied, ob der ganze Körper oder nur Teile bestrahlt werden – und vor allem welche Teile, wie schon oben erwähnt. Du siehst also, dass das Thema biologische Strahlungswirkung sehr kom- plex ist. Info: Eine Frage der Dosis Abb. 15.11: Die durchschnittliche jährliche Äquivalentdosis der Österreicher beträgt 4,3 Millisievert. Die durchschnittliche Strahlungsbelastung in Österreich liegt bei etwas über 4 mSv pro Jahr (Abb. 15.11). Etwa die Hälfte ist auf natürliche Strahlung zurückzuführen. Den größten Teil davon macht wiederum das natürlich vorkom- mende Edelgas Radon aus (Abb. 15.12). Dieses gelangt aus den obersten Bodenschichten in Atmosphäre, Grundwasser und Gebäude. Im Mittel findet sich in der Luft nur ein einzi- ges Radonatom pro 10 21 Moleküle. Radon ist damit der seltenste Bestandteil der Luft. Abb. 15.12: Die Uran-Radium-Reihe: Durch den Zerfall des natürlichen Nuklids U-238 entstehen fortlaufend radioaktive Nuklide, unter anderem auch Radon und die vom Ehepaar Curie entdeckte Polonium und Radium. Am Ende bildet sich das stabile Bleiisotop Pb-206. Eine Frage der Dosis Die Aktivität der Strahlungsquelle gibt deren Zerfälle pro Sekunde an, nicht aber die Wirkung auf den Körper. Einheit: 1/s = Bq (Becquerel) Die Energiedosis gibt an, wie viel der Körper von der Strah- lung tatsächlich absorbiert! Einheit: J/kg = Gy (Gray) Die biologische Wirkung wird aber auch von der Strahlungs- art beeinflusst. Deshalb wurden experimentelle Werte für die relative biologische Wirkung (RBW) ermittelt. Für Rönt- gen-, β - und γ -Strahlung liegt die RBW bei 1, für α -Strahlung bei 15. Bei gleicher Energiedosis ist α -Strahlung 20-mal so schädlich wie β - und γ -Strahlung. Den im Körper angerichte- ten „Schaden“ gibt die Äquivalentdosis an. Äquivalentdosis = Energiedosis · RBW Einheit: J/kg = Sv (Sievert) i Nur zu Prüfzwecken – Eige tum des Verlags öbv