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Physics

University, School

Katharineum zu Lübeck

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2013, 2

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Facharbeit Radioaktivität Inhaltsverzeich­nis­ Radioaktive Strahlungsarten und Bestandteile Seite 3-4 Messen und nachweisen von Strahlung (Zählrohr ausführlich) Seite 5-6 Körperliche Reaktion auf Radioaktivität Seite 7 Ablauf einer Atomspaltung Seite 8 Atomspaltung im Kernkraftwerk Seite 9 Aufbau deutscher Kernkraftwerke Seite 10-12 Unterschiede zum Reaktortyp von Tschernobyl Seite 13 Tatsächlicher Ablauf beim Unfall Tschernobyl Seite 14 Auswirkungen auf die Umgebung und Deutschland Seite 15 Könnte dies auch…

Natürliche Strahlenbelastung


Auch die elektromagnetische Strahlung der Sonne trägt zur effektiven Strahlendosis auf der Erde bei, ausweichen können wir ihr nicht. Radioaktive Strahlung exestiert überall, zu jeder Zeit. Sie stammt sowohl aus natürlichen als auch aus künstlichen Quellen.


Die natürliche Strahlenbelastung setzt sich aus drei Bestandteilen zusammen:

  • der kosmischen Strahlung

  • der terrestrischen Strahlung

  • der Eigenstrahlung des Körpers


Terrestrische Strahlung:


Die terrestrische Strahlung wird durch die in der Umgebung des Menschen vorhandenen natürlichen Radionukliden hervorgerufen. Der größte Teil der Strahlung stammt aus Böden und dem Gestein der Erdkruste. Hierbei handelt es sich vor allem um radioaktive Nuklide, deren Halbwertszeiten größer als 109 Jahre sind oder um deren Zerfallsprodukte.

Der Zerfall von Uran-238 und Uran-235 sowie Thorium-232 ist die Hauptquelle, aber auch Kalium-40 ist dort vorhanden. Mit 0,0117% befindet sich Kalium-40 in jeder Kaliumverbindung und somit auch im menschlichen Körper. Je nach geologischer Beschaffenheit und den verwendeten Baumaterialien (von z.B. Häusern) ist die Strahlung daher stärker oder schwächer.

Die Mittelwerte der terrestrischen Strahlenbelastung pro Jahr betragen bei einem Aufenthalt im Freien für die Bundesländer Deutschlands in:

  • Baden-Württemberg 0,38 mSv

  • Bayern 0,42 mSv

  • Berlin 0,19 mSv

  • Brandenburg 0,18 mSv

  • Bremen 0,62 mSv

  • Hamburg 0,35 mSv

  • Hessen 0,37 mSv

  • Mecklenburg-Vorpommern 0,22 mSv

  • Niedersachsen 0,92 mSv

  • Nor.....[read full text]

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Kosmische Strahlung:


Von der Sonne und anderen Sternen trifft eine energiereiche Teilchenstrahlung (Primärstrahlung) auf die Lufthülle unserer Erde. Die kosmische Strahlung besteht größtenteils aus Wasserstroffkernen (Protonen). Wenn die Moleküle mit der Lufthülle kollidieren, werden Atomkerne zertrümmert.

Durch diesen Vorgang bilden sich weitere Kerne und Teilchen (Sekundärteilchen). Diese fliegen weiter und zertrümmern andere Kerne bis ihre Energie aufgebraucht ist. Die durch vielfältige Sekundärprozesse entstandene Strahlung ist nur am Erdboden zu beobachten. Sie besteht hauptsächlich aus Photonen (Gammaquanten), Elektronen, Positronen, Neutronen und überwiegend Myonen (das Myon ist ein Elementarteilchen, das dem Elektron ähnelt, jedoch eine 200mal höhere Masse hat).

Die Erdatmosphäre absorbiert einen Teil der kosmischen Strahlung, zum Teil erreicht sie aber auch die Erdoberfläche. Hält man sich pro Jahr zu 80% im Haus und zu 20% im Freien auf, wobei das Haus 20% abschirmt, ergibt sich eine Jahresdosis von 0,3 mSv (in Meereshöhe).

Bei zunehmender Höhe steigt auch die kosmische Strahlung. In 1000m Höhe beträgt die effektive Jahresdosis 0,4 mSv, auf der Zugspitze (3000m) 1,7 mSv und ist damit 4mal stärker als an der Küste. Ein Flug von Frankfurt nach New York und zurück führt zu einer Strahlenexposition von 75-150 Mikrosievert schreibt das Bundes.....

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Das heißt in z.B. Brasilien mit 80 mSv pro Jahr ist das Risiko einer Krebserkrankung deutlich höher als in z.B. Deutschland mit nur 2,1 mSv pro Jahr.


In der Bundesrepublik Deutschland macht die äußere Bestrahlung des Menschen ein Drittel der natürlichen Strahlenexposition aus und die innere Bestrahlung zwei Drittel.


Messgröße für die Strahlenbelastung:


Sie wird durch zwei Faktoren bestimmt:

  • vom Organismus absorbierte Energie

  • die Strahlungsart


Je mehr Energie von der Körpermasse absorbiert wird, umso mehr Schäden können auftreten. Man erfasst dies durch die Energiedosis D.

Die Formel:


Energiedosis = absorbierte Strahlungsenergie D = W

Masse m

Gy = Gray


Alpha-Strahlung ionisiert Materie stärker als Beta- und Gamma-Strahlung. Sie gibt ihre Energie auf kurzen Strecken an die durchstrahlte Substanz ab, ihre Reichweite in Materie ist daher gering. Ihre Energie wird sehr konzentriert an die lebende Zelle abgegeben. Ihre zerstörerische Wirkung ist dort bis zu zwanzigmal größer als die von Beta- und Gamma-Strahlung.

Dies wird durch die Äquivalentdosis Dq erfasst. Die Einheit der Äquivalentdosis ist Sv (Sievert).

Äquivalentdosis = Energiedosis · Qualit.....

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Die somatischen Schäden gliedert man in früh- und Spätaschäden. Spätschäden unterteilt man in bösartige wuchernde (maligne) und nicht bösartig wuchernde (nichtmaligne).

Damit Frühschäden auftreten können, muss der Körper von einer Mindestmenge an Strahlung getroffen werden. Der Grenzwert liegt zwischen 200 und 300 mSv. Es zeigen sich kurzzeitige Veränderungen des Blutbildes. Umso größer die Strahlungsmenge, desto schlimmer sind die Strahlenschäden.

Frühschäden sind außerdem Unwohlsein, Erbrechen, Fieber und Entzündungen der Schleimhäute. Wenn bei einer einmaligen Ganzkörperstrahlung von 7000 Volt keine Therapie durchgeführt, gilt dieser Wert als tödlich.

Somatische Spätschäden treten erst nach Jahren oder Jahrzehnten auf. Obwohl sich der Schaden in den Zellen sofort nach der Bestrahlung ergeben hat, treten Krankheitssymptome erst viel später auf.

Sobald der Grenzwert von 500 mSv und mehr überschritten ist, können Strahlenfrühschäden wie z.B. Haarausfall, Hautrötungen und Blutarmut entstehen. Sollte dieser Grenzwert nicht überschritten werden sind Spätschaden nicht ausgeschlossen.

Für das Aulösen von bösartigen Spätschäden (wie Krebs) gibt es jedoch keinen Schwellenwert, das heißt sogar einzelne Strahlungsteilchen oder Gammaquanten reichen aus, um zu erkranken. Dazu muss die bestrahlte Zelle schon vorgeschädigt sein oder der Reparaturmechanismus und das Immunsystem des Körpers geschwächt sein.

Umso höher die Strahlungsmenge desto gravierender die Schäden und desto wahrscheinli.....

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