Arten von Strahlung

Wir haben kein Sinnesorgan, um diese Art von Strahlung feststellen zu können. Wir können sie nur messen, z. B. mit einem Zählrohr. Die Messung, aber auch die Gefährlichkeit der Strahlung radioaktiver Stoffe hängt mit ihrer ionisierenden Wirkung zusammen. Die Strahlung hat so viel Energie, dass sie aus anderen Atomen ein Elektron aus der Hülle schlagen kann. Diese werden dadurch positiv geladen. Ein solches Atom nennt man Ion. Die Strahlung radioaktiver Stoffe wird deshalb auch ionisierende Strahlung genannt.

Man kann drei Arten von Strahlung unterscheiden:

α-Strahlung

Kerne eines Heliumatoms werden ausgesandt. Der gebildete Kern hat 2 Protonen und 2 Neutronen weniger als der ursprüngliche.

Reichweite:

α-Strahlung reicht in Luft höchstens 10 cm weit und kann schon von einem Blatt Papier abgeschirmt werden.

Sie ist aber dann gefährlich, wenn sie durch Atmung oder Nahrung in den Körper gelangt.

β-Strahlung

Elektronen werden ausgesandt. Ein Neutron wandelt sich in ein Proton und ein Elektron um.

Der neugebildete Kern hat 1 Proton mehr und 1 Neutron weniger.

Reichweite:

β-Strahlung reicht in Luft einige Meter weit und kann durch dünne Metallplatten oder Kunststoffe abgeschirmt werden.

Sie ist bei Aufnahme in den Körper gefährlich.

γ-Strahlung

Elektromagnetische Strahlung wird ausgesandt. Diese ist Teil des elektromagnetischen Spektrums, jedoch energiereicher als Licht oder Röntgenstrahlung. Der Kern bleibt bestehen, er verliert lediglich Energie.

Reichweite:

γ-Strahlung hat in Luft sehr große Reichweite (wie Licht) und kann nur durch zentimeterdicke Bleiwände oder dicke Betonmauern abgeschirmt werden. Wegen der hohen Energie und großen Reichweite ist sie für den Menschen äußerst gefährlich.

Das grundlegende Gesetz des radioaktiven Zerfalls ist, dass pro Zeiteinheit immer derselbe Prozentanteil an radioaktiven Kernen zerfällt. Wie groß dieser Anteil ist, ist von der Art der Atome abhängig.

Der radioaktive Zerfall funktioniert ähnlich wie das folgende Beispiel mit Steinen.

Zu Beginn sind 4 000 Steine vorhanden. Jeden Tag wird die Hälfte davon entfernt:

• Nach 1 Tag sind es noch 2 000 Steine,
• nach 2 Tagen noch 1 000 Steine,
• nach 3 Tagen nur mehr 500,
• nach 4 Tagen bleiben nur mehr 250 Steine.

In gleichen Zeitabschnitten wird jedes Mal die Hälfte der vorhandenen Steine entfernt.

Welche Steine das sind, kann man nicht vorhersagen. Was man vorhersagen kann, ist, dass nach 5 Tagen nur mehr 125 Steine vorhanden sein werden.

Die Anzahl von Zerfällen pro Sekunde wird als Aktivität eines radioaktiven Stoffes bezeichnet. Man gibt sie in Becquerel an. 1 Becquerel (Bq) = 1 Zerfall/Sekunde.

Um eine brauchbare Aussage zur Aktivität eines Stoffes zu erhalten, muss man sie für ein bestimmtes Volumen oder eine bestimmte Masse angeben.

Die natürliche Radioaktivität in unseren Lebensmitteln beträgt durchschnittlich 40 Becquerel pro Kilogramm. Das heißt, in 1 Kilogramm Nahrung zerfallen durchschnittlich 40 Atomkerne pro Sekunde. Die natürliche Radioaktivität der Luft beträgt etwa 2 – 20 Bq/m³, die von Ziegeln 100 – 3 000 Bq/m³.

Die Aktivität eines radioaktiven Stoffes nimmt ständig ab. Der Zeitraum, in dem sie auf die Hälfte sinkt, bis also die Hälfte der radioaktiven Atome zerfallen sind, wird Halbwertszeit genannt.

Die Halbwertszeit von Caesium 134 beträgt 2 Jahre, die von Caesium 137 beträgt 30 Jahre. Caesium134 und Caesium 137 sind Isotope. Sie haben unterschiedlich viele Neutronen im Atomkern.