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Referat
Physik

Gymnasium Berlin

2+,Dr.,2013

David D. ©
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ID# 33713







Bibliotheksprojekt über Radioaktivität

Was ist Radioaktivität – Tschernobyl – Radioaktiver Müll


Gliederung

Radioaktivität 

·         Was ist Radioaktivität?

·         Strahlenarten (verschiedene Arten)

·         Eigenschaften

·         Wirkung

·         Entdeckung

·         Vorteile/Nutzen und Nachteile/Gefahren

Tschernobyl

·         Wie kam es dazu?

·         Betroffene

·         Folgen für den Rest der Welt

Radioaktiver Müll

·         Allgemeines

·         Auswirkungen

·         Zerfall und Halbwertszeiten

Fazit


Was Ist Radioaktivität?

Radioaktivität ist die Eigenschaft bestimmter Atomkerne ohne äußere Einwirkung  (Wärme, Druck etc.) unter der Abgabe von Strahlen zu zerfallen. Dabei treten drei verschiedene Strahlungsarten auf:[1] (Brockhaus: Radioaktivität)

1)    α- Strahlung:

 


[2]

Alphastrahlen sind Teilchenstrahlen, sie bestehen aus Heliumatomen (alpha-Teilchen). Sie besitzen zwei Protonen und zwei Neutronen im Kern. “Entsteht so ein alpha-Teilchen, so senkt sich die Kernladungszahl um  zwei und die Massezahl um vier ab (Atom des radioaktiven Stoffes ) und gibt ein Heliumatom ab.“[i][3] Doch diese Strahlung hat nur eine sehr kurze Reichweite und ist die schwächste der drei Strahlungen.

Sie kann gerade mal 4-6 cm weit in der Luft fliegen und nicht einmal ein Blatt Papier durchdringen.[4] 


[5]


2)    β-Strahlung:

                                               [6]


„Beta-Strahlung besteht aus Elektronen, die vom Atomkern unter Umwandlung eines Neutrons in ein Proton ausgesandt werden.“[7] Sie hingegen besitzt eine weitaus größere Reichweite im Gegensatz zur alpha-Strahlung. Diese reicht in der Luft bis zu mehrere Meter weit, zudem kann sie Papier durchdringen.

Doch eine ca. 3mm dicke Aluminiumfolie kann auch beta-Strahlung  nicht mehr durchdringen.[8] 

Doch bei der beta-Strahlung wird  zudem in beta+ und beta- Strahlung unterschieden. Es gibt drei verschiedene Arten des beta-Zerfalls:

1.    Abgabe eines Elektrons und eines Antineutrinos (n1 => 1p1 + e- ); beta -

2.    Abgabe eines Positrons und eines Neutrinos; beta +

3.    b-Zerfall geschieht durch Einfangen eines Hüllelektrons durch den Kern[9]


1)     [10]  (betaminus-Zerfall)

       2)            (betaplus-Zerfall)


3)    γ- Strahlung:

                                 [11]

Gammastrahlung ist eine kurzwellige, elektromagnetische Strahlung, die oft zusammen mit β- oder α- Strahlung ausgesendet wird. Der Kern geht dabei von einem angeregten Zustand in einen energieärmeren über und gibt dabei die γ- Strahlung ab. Sie besitzt im Vergleich zu den anderen Strahlungen das mit Abstand größte Durchdringungsvermögen, da sie nicht von Aluminium und Blei abgeschirmt werden kann.

In der Luft hat sie eine scheinbar endlose Reichweite, doch nimmt die Stärke der Strahlung nach und nach ab.[12]

[13]


Eigenschaften:

                            [14]

Hier werden nochmal die verschiedenen Abschirmungen der radioaktiven Strahlungen gezeigt. Bei der gamma-Strahlung muss die Bleiwand jedoch einen gewissen Durchmesser haben um diese abzuhalten.


Radioaktive Strahlungen besitzen drei Eigenschaften:

1)    sie besitzen Energie und Ionisationsvermögen

2)    teilweise sind sie  in elektrischen und magnetischen Feldern ablenkbar

3)    sie können z. T. Stoffe  durchdringen und z. T. von ihnen absorbiert werden

[15]

Wirkung:

Es wird unterschieden in akute Strahlenschäden und Spätfolgen. Bei den akuten Strahlenschäden kommt es bei einer zu hohen Strahlenbelastung zum sofortigen Tod einer Person oder innerhalb einigen Tagen. Bei Spätfolgen ist die Person anfälliger für Krebs und andere Krankheiten.

Selbst unter geringen Dosen kann langfristig das Erbgut verändert werden und zu Krebs führen. [16]


Entdeckung

Der Entdecker des Urans war der französische Physiker Henri Becquerel im Jahre 1896, welcher den spontanen Zerfall des Atoms durch Zufall herausfand. Die Physikerin und Chemikerin Marie Curie entdeckte zwei Jahre später (1898) die Radioaktivität von Radium, Polonium und Thorium.  Sie erhielt für ihre Forschungen später den Nobelpreis.[17]


Vorteile (Nutzen) und Nachteile (Gefahren)

Nutzen in der Technik:

·         Dickenmessung

·         Schweißnahtprüfung und Werkstoffprüfung

·         Tracermethoden

·         Reibungs- und Verschleißmessungen

·         Isotopenbatterien

·         Neutronenaktivierungsanalyse

·         Feuer- und Rauchmelder

·         Verwendung von Luminiszenzlicht

·         Füllstandsmessung

·         Dichtemessung[18]


Nutzen in der Medizin:

·         Diagnose (z.B. durch Röntgenstrahlen)

·         Therapie

(z.B. bei Tumoren) [19]

Nutzen zur Energiegewinnung (Kernkraftwerke)

·         weniger Emissionen in die Atmosphäre

·         2,5 Millionen-mal höherer Energiegehalt als Steinkohle

·         Brennstäbe können mehrfach aufbereitet werden[20]


Nachteile:

·         Strahlenbelastung

·         durch Unfälle kann eine radioaktive Verseuchung der Umwelt entstehen

·         bei Anwohnern treten Krankheiten auf (Krebs etc.), welche zum Tod führen können und selbst bei nachfolgenden Generationen nach der Katastrophe noch auftreten können

·         zudem sind Kernkraftwerke bedroht durch Erdbeben, Ãœberflutungen und andere Naturgewalten

·         Entsorgung des radioaktiven Abfalls (da enorm lange Abbauzeit)

·         immer mehr Abfallhäuft sich an, da Atommüll meist mehrere tausend Jahre gelagert werden muss, bis die Strahlung nicht mehr gefährlich ist

Tschernobyl (Radioaktiver Super Gau)

Was passierte?

Die Katastrophe ereignete sich 1986 im sowjetischen Kernkraftwerk Tschernobyl. Das Unglück zog ca. 100.000 Tote mit sich. Am 26. April 1986 um 1.23 Uhr explodierte der Reaktor 4 des Kernkraftwerkes, wodurch  viel Radioaktivität nach außen entweichen konnte.

Es sollte ein Test durchgeführt werden, bei dem überprüft werden sollte, was passieren würde, wenn der Strom ausfallen würde. Dabei braucht der Notstrom ca. 50 Sekunden zum Hochfahren, doch auch in dieser Zeit müssen die Reaktoren gekühlt werden. Da der Test einen Tag verfrüht stattgefunden hatte, waren die Arbeiter nicht darauf vorbereitet und es kam zur Explosion. [22]


Betroffene:

Betroffen waren viele Länder in Europa (geschätzte 40% Europas wurde durch die radioaktiven Wolken verstrahlt), da die radioaktiven Wolken über ganz Europa zogen. Insgesamt wurden in Europa rund 200.000 Quadratkilometer stark radioaktiv verseucht.

Dazu gehörten Polen, Österreich, Norditalien, Skandinavien, Süddeutschland, Tschechien und Weißrussland. [23]

Folgen:

Heute sind noch viele Gebiete radioaktiv verseucht. So kann in Tschernobyl heute noch kein Mensch leben. In Bayern sollte man besser keine Pilze aus dem Wald zu essen, da diese immer noch radioaktiv verstrahlt sind. Zudem sind selbst heutzutage noch gesundheitliche Schäden bei den Nachkommen der dort ehemals lebenden Personen festzustellen.

·         In Großbritannien bleiben die Einschränkungen für 374 Bauernhöfe mit insgesamt 750 km2 (75.000 ha) Fläche und 200.000 Schafen bestehen

·         In Teilen von Schweden und Finnland sind Viehherden, einschließlich Rentiere, unter natürlichen und naturnahen Bedingungen betroffen

·         In einigen Regionen von Deutschland, Österreich, Italien, Schweden, Finnland, Litauen und Polen wird bei Wild (darunter Wildschweine und Rehwild), Waldpilzen, Beeren und Raubfischen aus Seen ein Wert von mehreren tausend Bq Cäsium- erreicht

·         erreichten die Cäsium-137-Werte im Muskelfleisch von 137 pro kg  

·         In deutschen Wildschweinen 40.000 Bq/kg. Der Durchschnittswert beträgt 6.800 Bq/kg, mehr als das Zehnfache des EU-Grenzwerts von 600 Bq/kg. [24]


Radioaktiver Müll sind radioaktive Stoffe, die nicht mehr genutzt werden können. Der meiste Teil stammt aus dem Uranabbau (80%), aus Kernkraftwerken, Wiederaufbereitungsanlagen oder aus Militärbasen in Bezug auf  Atomwaffen. Endlager werden international meist in schwach-, mittel- und hochradioaktive Abfall-Lager eingeteilt.

Mittel- und hochradioaktive Abfälle sind schwer zu entsorgen. Da sie eine lange Halbwertszeit besitzen, muss ein sicherer Ort gefunden werden, an dem diese Stoffe über tausende Jahre sicher gelagert werden können. [25]  


Halbwertszeiten:

Nuklid

radioaktives Element

Halbwertszeit

128Te

Tellur

ca. 7·1024 (7 Quadrillionen) Jahre

82Se

Selen

ca. 1,08·1020 (108 Trillionen) Jahre

209Bi

Bismut

ca. 1,9·1019 (19 Trillionen) Jahre

232Th

Thorium

14,05 Mrd. Jahre

238U

Uran

4,468 Mrd. Jahre

235U

Uran

704 Mio. Jahre

129I

Iod

15,7 Mio. Jahre

237Np

Neptunium

2,144 Mio. Jahre

99Tc

Technetium

211100 Jahre

239Pu

Plutonium

24110 Jahre

226Ra

Radium

1602 Jahre

241Am

Americium

432,2 Jahre

238Pu

Plutonium

87,74 Jahre

137Cs

Caesium

30,17 Jahre

90Sr

Strontium

28,78 Jahre

3H

Tritium

12,32 Jahre

60Co

Cobalt

5,3 Jahre

35S

Schwefel

87,5 Tage

32P

Phosphor

14,3 Tage

131I

Iod

8,02 Tage

222Rn

Radon

3,8 Tage

223Fr

Francium

22 Minuten

223Th

Thorium

0,6 Sekunden

212Po

Polonium

0,3 Milisekunden

8Be

Beryllium

6,7 · 10-17 s (67 Trillionstelsekunden)

[26]


Erklärung:

„Als Halbwertszeit wird die Zeit bezeichnet, bei der die Strahlungsintensität, also die Anzahl der Zerfälle pro Sekunde einer radioaktiven Substanz, sich auf die Hälfte reduziert hat und die radioaktive Strahlung entsprechend, abnimmt.“ Durch die Tabelle wird dargestellt, wie lange es dauert, bis sich die Strahlungsintensität der radioaktiven Stoffe halbiert.


Auswirkungen:

Radioaktive Strahlung kann entweichen sobald die Behälter durch Strahlungsbelastung und Hitze spröde werden oder kaputt gehen. Dabei ist die größte Gefahr, dass radioaktive Substanzen in das Grundwasser gelangen und es verseuchen. Auch wurde Atommüll bis 1982 im Meer versenkt, da davon ausgegangen wurde, dass sich die radioaktive Strahlung verdünnt.

Doch da sich dieses als Irrtum erwies, ist esdeshalb heutzutage verboten. Die Strahlung breitete sich nur unkontrolliert aus und konnte über die Nahrungskette zu den Fischfangzonen gelangen. [28]

Fazit:

Radioaktive Strahlung ist eine extrem schädliche Strahlung für Menschen und Tiere. Atomwaffen sind mit die schlimmsten Waffen der Welt aufgrund  ihrer zerstörerischen Strahlung. Sie kann binnen Tagen töten, über lange Zeit das Erbgut schädigen und Krebs bzw. andere Krankheiten verursachen.

Auch die enormen Halbwertszeiten der radioaktiven Stoffe sind einer der Risikofaktoren, da manche scheinbar unendlich lange brauchen um abgebaut zu werden. So ist Tschernobyl nach über 20 Jahren noch immer nicht bewohnbar, da die gesamte Umgebung immer noch stark radioaktiv verseucht ist.

Doch die Kernkraft ist aus dem heutigen Leben auch nicht mehr wegzudenken, da sie wesentlich mehr und preiswerteren Strom erzeugt als jedes andere konventionelle Kraftwerk. Aufgrund des hohen Energieverbrauchs der Industrienationen heutzutage kann man noch nicht darauf verzichten.

Es wird zwar intensiv nach neuen Energiequellen gesucht und geforscht (wie z.B. durch erneuerbare Energien wie Wind-, Wasserkraft, Solarenergie, Erdwärme, Biogas usw.). Aber bisher sind die Alternativen noch nicht ausgereift genug, um die Kernkraft ersetzen zu können.


Quellen



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[2] 2

[3] 3

[4] 4

[5] 5

[6] 6

[7] 7

[8] 8

[9] 9

[10] 10

[11] 11

[12] 12

[13] 13

[14] 14

[15] 15

[16] 16

[17] 17

[18] 18

[19] 19

[20] 20

[21] 21

[22] 22

[23] 23

[24] 24

[25] 25

[26] 26

[27] 27

[28] 28



1 Brockhaus

2 physicsmasterclasses.org

3 Zitat: Brockhaus

4 Brockhaus,

5 physicsmasterclasses.org

6 physicsmasterclasses.org

7 Zitat: Brockhaus

8 Brockhaus

9 Zitat:

10

11 physicsmasterclasses.org

12 Brockhaus

13

14

15 Zitat:

16     radioaktivitaet-welche-gefahr-droht-durc.html

17

18

19

20

21

22

23

24 Zitat:

25

26 Ãœbernommen:

27  (ein Zitat!)

28 und  



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