Radioaktivität – Lernwege
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Was ist radioaktive Strahlung?
Radioaktivität – Lexikoneinträge
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In der Kerntechnik bzw. beim Strahlenschutz ist eine Abschirmung eine Anordnung von Materialien mit dem Ziel, die Intensität und damit die gesundheitsgefährdende Wirkung einer ionisierenden Strahlung zu verringern. Die Schwächung beruht auf der Wechselwirkung der Strahlungsteilchen mit dem Material (z. B. durch Streuung oder Absorption ). Die Strahlung muss im abschirmenden Material eine möglichst geringe Reichweite haben. Diese hängt allerdings auch von der Strahlenart ab: Bei gleicher Energie werden Alphastrahlen von einem Blatt Papier und Betastrahlen von einer dünnen Metallfolie effektiv...
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Die Aktivität A eines radioaktiven Stoffs gibt die die Zerfallsrate in Zerfällen \(\Delta N\) pro Zeitspanne \(\Delta t\) an: \(A = \dfrac{\Delta N}{\Delta t} \quad\text{bzw.}\quad A = \dot N\) SI-Einheit ist das Becquerel (sprich: „Beckerel“). Es gilt 1 Bq = 1 s –1 . Die Aktivität eines Gramms einer radioaktiven Substanz nennt man spezifische Aktivität .
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Der „ Atomkern “ oder kurz „ Kern “ ist der nur etwa 10 –15 m (1 fm, dies ist weniger als ein Zehntausendstel des Atomdurchmessers) große Zentralbereich eines Atoms . In diesem ist die gesamte positive Ladung und fast die gesamte Masse konzentriert, (die Massendichte von Kernmaterie beträgt etwa \(1,4\cdot 10^{17}\,\text{kg/m}^3\) . Atomkerne enthalten Protonen und Neutronen , die man zusammengenommen auch Nukleonen (von lat. nucleus „Kern“) nennt. Die Zahl A der Nukleonen im Kern ist die Massenzahl , die Zahl der Protonen die Ordnungszahl Z und die Zahl der Neutronen die Neutronenzahl N...
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Ein Dosimeter ist ein Gerät zur Bestimmung der Strahlendosis . Dies ist insbesondere wichtig, um die Strahlenbelastung von Personen zu überwachen, die im Beruf mit Röntgenstrahlung , radioaktiven Präparaten oder an Reaktoren und Teilchenbeschleunigern arbeiten. Die meisten Dosimeter nutzen die ionisierende Wirkung der Strahlung aus (z. B. Ionisationskammer ) oder beruhen auf durch die Strahlung ausgelösten chemischen Reaktionen (z. B. Filmdosimeter , bei dem eine Fotoschicht geschwärzt wird).
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Als Dosis (griech. „Schenkung, Gabe“) oder Strahlendosis bezeichnet man verschiedene Maße für die einem Körper zugeführte Strahlungsmenge , insbesondere bei ionisierender oder radioaktiver Strahlung . In allen Fällen unterscheidet man im Strahlenschutz zwischen der vom ganzen Körper aufgenommene Ganzkörperdosis und der von einzelnen Körperteilen aufgenommene Teilkörperdosis . Die einzelnen Dosisgrößen sind: Die Energiedosis oder absorbierte Dosis D ist das Verhältnis von aufgenommener Energie \(\Delta E\) zu bestrahlter Masse \(\Delta m\) : \(D = \dfrac{\Delta E}{\Delta m}\) . SI-Einheit ist...
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Gammastrahlen sind sehr kurzwellige elektromagnetische Strahlen und werden meist gemeinsam mit Alpha - oder Betastrahlen ausgesandt. Radioaktive Atomkerne zerfallen nach statistischen Gesetzen. Man kann nicht vorhersagen, welche Kerne innerhalb einer bestimmten Zeitspanne zerfallen, nur wie viele. Es gilt dabei das Zerfallsgesetz: \(N=N_0 \cdot e^{-\lambda t}\) . (N 0 Anzahl der noch nicht zerfallenen Atome zum Zeitpunkt 0, N Anzahl der noch nicht zerfallenen Atome zum Zeitpunkt t, λ Zerfallskonstante). Die Zeit, nach der die Hälfte von den ursprünglich vorhandenen Atomen zerfallen ist, wird...
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Die Halbwertszeit t 1/2 bzw. t H und die Lebensdauer \(\tau\) sind zwei gleichwertige Größen zur Beschreibung von radioaktiven und anderen exponentiellen Zerfällen. Dabei ist die Halbwertszeit t 1/2 der Zeitraum, in dem die Anzahl N der betrachteten Nuklide (oder wovon auch immer) auf die Hälfte ihres Anfangswerts N 0 abgesunken ist. Die H. lässt sich aus dem radioaktiven Zerfallsgesetz bei gegebener Zerfallskonstante \(\lambda\) direkt ausrechnen, man erhält: \(t_{1/2} = \dfrac{\ln 2}\lambda\) . Die Lebensdauer \(\tau\) wird dagegen definiert als die Zeit, nach welcher N um einen Faktor 1...
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Unter ionisierender Strahlung versteht man St rahlung , deren Energie ausreicht, um in bestrahltem Material oder Gewebe Atome oder Moleküle zu ionisieren , also Elektronen aus ihnen herauszulösen. Ionisierende St rahlung ist die Hauptursache von Strahlenschäden . Sie wird aber auch in Fertigung, Materialprüfung und Strahlentherapie gezielt eingesetzt.
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Als Kernfusion (von lat. fusio „das Schmelzen“) bezeichnet man in der Physik die Verschmelzung zweier Atomkerne . Ist die Kernbindungsenergie pro Nukleon im Produktkern größer als in den beiden ursprünglichen Kernen, wird dabei Energie frei. Die Kernfusion ist die Energiequelle der Sterne , also auch der Sonne und damit der meisten biologischen und meteorologlischen Vorgänge auf der Erde . Im einzelnen sind die Kernreaktionen, über in der Sonne Atomkerne fusionieren, ziemlich kompliziert. Die beiden wesentlichen Prozesse verschmelzen, teilweise unter Beteiligung anderer Kerne, Wasserstoff zu...
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Allgemein gesprochen ist die Kernphysik der Zweig der Physik, der die Struktur und der Wechselwirkungen von Atomkernen untersucht. Sie ist damit zwischen der Atomphysik und der Hochenergie - bzw. Elementarteilchenphysik liegt. Zu den experimentellen Methoden der Kernphysik gehören v. a. die Massenspektroskopie , mit deren Hilfe die Kernbindungsenergien ermittelt werden können, die Kernspektroskopie (Spektroskopie der von Atomkernen emittierten Gammastrahlung ) sowie die Kernspinresonanz (Erzeugung von angeregten Kernspinzuständen ). In Streuexperimenten werden sog. Projektile (z. B. Elektronen...
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Das Neutron n ist ein elektrisch neutrales, relativ langlebiges Elementarteilchen mit der Ruhemasse mn = 1,0087 u = \(1,675 \cdot 10^{-27}\,\text{kg}\) bzw. einer Ruheenergie von 939,565 MeV. Die Ruheenergie ist damit um rund 1,3 MeV größer als die des Protons , weswegen freie Neutronen mit einer Halbwertszeit von 880 s (knapp 15 min) sich per Betazerfall in Protonen verwandeln. Das Neutron wurde 1932 von James Chadwick entdeckt. Neutron und Proton nennt man zusammen auch Nukleonen ( Kernbausteine ). Sie haben viele Eigenschaften gemeinsam: sie bestehen beide aus drei Quarks (Neutron: udd...
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Atomart ( Atom ) mit einer ganz bestimmten Anzahl von Protonen und Neutronen . Ein Nuklid wird eindeutig gekennzeichnet durch das entsprechende chemische Elementsymbol sowie die Massenzahl (Nukleonenzahl). Diese wird links oben neben das Elementsymbol gesetzt, z. B. 12 C, 14 C, 81 Br. Zusätzlich kann links unten vor das Elementsymbol noch die Ordnungszahl Z geschrieben werden, z. B. \(\ce{_12^6C,\; _6^14C,\; _35^81Br}\) . Nuklide gleicher Ordnungszahl gehören zum selben chemischen Element und stehen deshalb im Periodensystem der Elemente an derselben Stelle. Die zum selben Element zählenden...