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5666 Natürliche-Radioaktivität Physik 11 2 2808
Kurzbeschreibung
Natürliche Radioaktivität, Betastrahlen, Gammastrahlen, Gamaquantem, Energiedosis, Natürliche Strahlenquellen, Kosmische Strahlung
Inhalt des Referats
Natürliche Radioaktivität radioaktive Stoffe sind Stoffe die spontan zerfallen und dabei Mass- und Energieportionen mit hoher Geschwindigkeit ausschleudern natürliche Radioaktivität Kerne radioaktiver Nuklide heißen Radionuklide in der Natur vorkommende Radionuklide natürliche Radioaktivität - beim Zerfall von Radionukliden werden folgende Strahlen frei Alphastrahlen: - Heliumkerne ( 2 Protonen, 2 Neutronen) - beim Zerfall wird Energie frei: -Teilchen weggeschleudert - Gamaquanten abgegeben Betastrahlen: - ein Elektron haben sehr hohe Geschwindigkeit - Elektron entsteht aus einem Neutron in Proton und Elektron umgewandelt - Positron entsteht aus Proton in Neutron und Positron - beim Zerfall eines Neutron entsteht ein Antineutrino bei Proton ein Neutrino - haben keine Masse, elektrische Ladung deshalb vernachlässigbar Gammastrahlen: - ist energiereiche Strahlung bei Kernumwandlung - wird in einzelnen Portionen ( Qaunten und Photonen) abgegeben - stoffe gehen dadurch in einen niedrigen und stabileren Energiezustand ein Gamaquantem: - energiereiche Lichtart - entsteht bei der verschmelzung von Neutronen und Protonen - Massenverlust in Energie umgewandelt nach der Formel E= m * c² Neue Energieeinheit Elektronenvolt - 1 eV ist die Energie, die ein Elektron aufnimmt, wenn es beim freien Durchlaufen einen Spannung 1 V beschleunigt wird. 1 eV = 1,602 * 10-18 1 J = 6,242 * 1018 Aktivität von radioaktiven Stoffen - gibt an wieviele radioaktive Kerne sich in einem bestimmten Zeitraum umwandeln Aktivität = Anzahl der Kernumwandlungen/Zeit Einheit ist Becquerel (Bq) 1 Bq = 1 * 1/s Energiedosis ( H ) - gibt an wieviel Energie ein Körper durch ioninierende Strahlung aufgenommen hat Energiedosis = absorbierte Strahlungsenergie/ Masse Einheit: 1 Gray (Gy) = 1J / 1 kg Aquivalentsdosis ( H ) - durch Energiedosis kann die biologische Strahlenwirkung nicht erkannt werden - unterschiedliche Strahlenarten haben unterschiedliche Wirkung - deshalb wurden Qualitätsfaktoren festgelegt Q Röntgen- und Gammastrahlen Q = 1 Neutronenstrahlung Q = 10 Alphastrahlen aus Radionukliden Q = 20 Äquivalentsdosis = Enerdosis ( D ) * Qualitätsfaktor ( H ) Einheit ist Sievert ( Sv ) - im Durchschnitt liegt Äquivalentsdosis bei 2,4 mSv/a Natürliche Strahlenquellen - 4 verschiedene Quellen dafür - 1. Teilchenstrahlung aus dem Weltall und energiereiche Photonenstrahlung Kosmische Strahlung - 2. durch kosmische Strahlen werden in der Erdatmosphäre ständig Radionuklide mit relativ kurzer Halbwertzeit neu gebildet - 3. auf der Erde kommen auch natürliche Radionuklide mit hoher Halbwertzeit vor diese wandeln sich durch einen Zerfallsschritt in Nuklide um - 4. natürliche Radionuklide mit langer Halbwertzeit wandeln sich in mehreren Schritten zu inaktiven Nukliden um entstehen auch wieder Radionuklide mit kurzer Halbwertzeit Kosmische Strahlung - besteht zu 93% aus Protonen (Wasserstoffkernen), zu 6,3% aus Heliumkernen (Alphateilchen) und zu 0,7% aus schweren Kernen - in der Erdatmosphäre werden durch den Zusammenprall Atome zertrümert dabei entstehen Kerne und Teilchen - diese fliegen weiter und zertrümern weitere - entstandene Protonen verlieren duch Zusammenstöße Energie und wandeln sich Einfang eines Elektrons in Wasserstoff um - Neutronen mít der Halbwertzeit von 10,6 min wandeln sich in Protonen um oder lagern sich an anderen Atomkernen an, diese werden dadurch radioaktiv - wichtigsten entstehendeb Radionuklide H-3,Be-7(Beryllium), C-14, Na-22 - auf dem Erdboden Strahlung die durch Sekundärprozeße enstanden ist - Elektronen und Gammaquanten werden durch Luft absorbiert komplett durch 15 cm Blei - Mesonen ( Elementarteilchen, Masse liegt zwischen Elektronen und Proton) in Meeres höhe beträgt die kosmische Strahlung zu 90 % aus Mesonen - sehr kurze Lebensdauer, zerfallen je nach Ladung in ein Elektron oder Positron - Mesonen lassen sich nur recht wenig abschürmen ( 1m Blei erst die Hälfte) Natürliche Radionuklide in Boden , Wasser und Luft - kommen in Boden, Wasser und Luft in unterschiedlichen Konzentrationen vor - Konzentration ändert sich kurzzeit oder auch langzeitig durch metrologische Vorgänge ( Verwiotterung) - durch Mineraldünger kann die Konzentration zunehmen verschiedene Bodenarten vorlesen - das radioaktive Edelgas Radon tritt aus den Boden aus Spalten und Boden kapilaren an die Atmosphäre - dies ist von geologischen und metrologischen Bedingungen abhängig - durch Schnee oder Wasser wird Austritt fast vollständig verhindert - die Radonisotope haben unterschiedliche Halbwertzeiten ( siehe Tab. - Radon-222 hat HWZ 3,8d reichert sich nach Austritt in den unteren Luftschichten an Gehalt ca 15% der Gesamtmenge hier verteilt - Rn-222 und R-220 in bodennahen Schichten 14Bq/m³/ Über Meeresnahen Schichten Gehalt geringer - auch in Wasser Radionuklide - Folgeprodukte aus Atmosphäre durch kosmische Strahlung erzeugt gelangen durch Sedimation, Niederschlag, Konvektion und Diffusion in Gewässer - Radioaktivität in Wasser durch K-40 verursacht/ Grund - und Quellwasser enthalten Radon - kann öfter über 37000 Bq/l sein Radon tritt aus Wasser sehr schnell aus
Quellenangaben des Verfassers