Kernphysik - Walko.de
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Halbwertzeit<br />
• Anwendung:<br />
– Altersbestimmung von Gesteinen anhand <strong>de</strong>s Verhältnisses <strong>de</strong>r Anteile <strong>de</strong>s<br />
radioaktiven Ausgangsmaterials und seines Zerfallsproduktes<br />
– Altersuntersuchungen in <strong>de</strong>r Natur mit <strong>de</strong>r C14-Metho<strong>de</strong>: Solange <strong>de</strong>r<br />
Organismus lebt, besteht ein konstanter C-14-Gehalt (Gleichgewicht<br />
zwischen Aufnahme und Zerfall). Nach <strong>de</strong>m Tod gibt es nur noch <strong>de</strong>n Zerfall<br />
und das Alter kann anhand <strong>de</strong>r Halbwertzeit ermittelt wer<strong>de</strong>n.<br />
• Beispiele zur Berechnung:<br />
1. Von 100 g eines radioaktiven Nuklids sind nach 10 Jahren nur noch 25 g<br />
vorhan<strong>de</strong>n. Wie groß ist die Halbwertzeit?<br />
1<br />
t<br />
ln<br />
<br />
N 1 T1/<br />
2 N t 1 <br />
2<br />
ln2<br />
ln2<br />
ln ln ln ln T t<br />
<br />
1/ 2 T1/<br />
2 t T1/<br />
2 10 5Jahre<br />
N 2 N T 2<br />
N<br />
N<br />
100<br />
0 <br />
0 1/ 2 <br />
<br />
0 <br />
ln<br />
ln<br />
<br />
ln<br />
<br />
N<br />
<br />
<br />
N<br />
25<br />
0 <br />
<br />
2. Das radioaktive Nuklid Jod hat eine HWZ von 8 Tagen. Auf welchen<br />
Bruchteil vermin<strong>de</strong>rt sich das Nuklid innerhalb von 24 Tagen? (1/8)<br />
Weitere Einheiten<br />
Folie<br />
• Aktivität A<br />
Anzahl <strong>de</strong>r Kernumwandlungen pro s<br />
[A] = Bq 1 Bq = 1 Kernumwandlung pro s<br />
• Energiedosis D<br />
ist die pro kg aufgenommene (absorbierte) Energie<br />
[D] = Gy (Gray) 1 Gy = 1 J/kg frühere Einheit: Rad<br />
• Äquivalentdosis H<br />
entspricht <strong>de</strong>r biologischen Wirkung auf 1 kg Material<br />
[H] = Sv (Sievert) 1 Sv = 1 J * WF/kg frühere Einheit: Rem<br />
WF = Wertungsfaktor:<br />
= 1 für Gamma- und Beta-Strahlen<br />
= 2,3 für langsame Neutronen<br />
= 10 für schnelle Neutronen<br />
= 20 für Alphastrahlen<br />
31<br />
© Doris <strong>Walko</strong>wiak<br />
32<br />
© Doris <strong>Walko</strong>wiak<br />
Strahlungswerte<br />
Folie<br />
Wirkungen <strong>de</strong>r Kernstrahlung<br />
Strahleneinwirkungen in Deutschland<br />
in mSv<br />
natürliche Strahlung (Mittelwert pro Jahr) 2,1<br />
zivilisatorische Strahlung (Mittelwert pro Jahr) 2,0<br />
Beispiele:<br />
Zahnröntgen<br />
0,01<br />
Computertomografie p g Bauchraum<br />
30<br />
Flug Frankfurt - New York – Frankfurt 0,1<br />
Umgebung Kernkraftwerk<br />
Fossile Energieträger<br />
Tschernobyl<br />
1986<br />
1988<br />
2004<br />
Quelle: Martin Volkmer - Basiswissen zum Thema Kernenergie<br />
0,001<br />
0,002<br />
0,05 - 1,1<br />
0,04<br />
0,01<br />
33<br />
© Doris <strong>Walko</strong>wiak<br />
• Ionisierung von Gasen<br />
• Freisetzen zusätzlicher Ladungsträger in Halbleitern<br />
• Schwärzung von lichtempfindlichen Materialien<br />
(fotografische Schichten) durch chemische Prozesse<br />
infolge von Anregungsprozessen<br />
• Anregung von fluoreszieren<strong>de</strong>n Materialien zum<br />
Leuchten<br />
• Zerstörung von leben<strong>de</strong>n Zellen durch<br />
Ionisierungsprozesse<br />
• Strahlenschä<strong>de</strong>n<br />
• Strahlenbelastung bei Wikipedia<br />
34<br />
© Doris <strong>Walko</strong>wiak<br />
Anwendungen <strong>de</strong>r Kernstrahlung<br />
• Bestrahlung von Nahrungsmitteln zur Vermeidung von<br />
Keimlingen, Fäulnis, Krankheiten ...<br />
• Durchstrahlung zur Materialprüfung<br />
• Strahlentherapie in <strong>de</strong>r Krebsbehandlung<br />
• Diagnostik von Schilddrüsenerkrankungen mit<br />
radioaktivem Jod<br />
Kernspaltung<br />
• künstliche Kernumwandlung, bei <strong>de</strong>r große Atomkerne in<br />
mittelschwere Kerne gespalten wer<strong>de</strong>n<br />
• 1938: Nachweis <strong>de</strong>r Kernspaltung durch Hahn,<br />
Strassmann und Meitner<br />
Bsp.:<br />
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© Doris <strong>Walko</strong>wiak<br />
Bildquelle: W. Koelzer: Atomaufbau, Strahlung, Dosis, Abschirmung<br />
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© Doris <strong>Walko</strong>wiak<br />
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