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Physics

University, School

Gymnasium Berlin

Grade, Teacher, Year

2+,Dr.,2013

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Radioaktiver Abfall
Radioaktiver Abfall Es ist ein Wasserbecken , dass abgebrannte Brennelemente aufbewahrt Entstehung der verbrauchten Brennelemente: Im Reaktor werden Brennstäbe zur Energiegewinnun­g verwendet. Brennstäbe sind nach 3 Jahren verbraucht Die verbrauchten Brennstäbe sind hochradioaktiv Sie müssen ersetzt werden, ansonsten würden sie nach einer Zeit schmelzen Abgebrannte Brennstäbe hebt man mit einen Kran (der unter den Dach des Gebäude hängt) aus dem Reaktor und lässt man im Becken ab, der mit Kühlwasser gefüllt ist. Brennstäbe/Bren­ne­lemente…
Handout zum Thema Radioaktivität Definition: kommt aus dem lateinischen und bedeutet „radius“, „Strahl“, „Strahlungsakti­vit­ät“ Eigenschaft instabiler Atomkerne → spontane Umwandlung in andere Atomkerne und senden ionisierende Strahlungen aus Begriff 1898 von Marie und Pierre Curie (Ehepaar) für das Phänomen Antoine Henri Becquerel (1896) entdeckt Umwandlungsproz­ess = radioaktiver Zufall/ Kernzerfall Atomsorten mit instabilen Kernen = „Radionuklide“ Geschichte/ Entstehung: seit Entstehung der Welt gibt es…

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 ab.....[read full text]

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·         zudem sind Kernkraftwerke bedroht durch Erdbeben, Überflutungen 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

·         Aufbewahrung ist nicht zu 100% sicher, da immer Strahlen austreten können [21]

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]

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·         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

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.

Manche Stoffe müssen somit nur gelagert werden, bis die Strahlungsintensität soweit abnimmt, dass sie nicht mehr gefährlich für die Umwelt ist. Zum Beispiel Tellur, welches eine Halbwertszeit von 7 Quadrillionen Jahre hat, zeigt, dass manche Stoffe sich nach Verbrauch nur häufen, da der Zerfall zu lange dauert. [27]

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Genauso stellen  Kernkraftwerke eine enorme Gefahr dar, weil sie nicht 100%ig gesichert werden können. Zum Beispiel kamen in Tschernobyl über 100.000 Menschen um aufgrund eines zu frühzeitig durchgeführten Tests.

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.

Deshalb bleibt uns zurzeit – trotz aller Gefahren - noch nicht die Möglichkeit vollständig auf die Kernkraft zu verzichten.


Quellen



[1] 1

[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 .....

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