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Radioaktivität, Radioaktive Strahlung

Allgemeines Zeichen für Radioaktivität
Inhaltsverzeichnis
Radioaktivität, Nuklid
    Namen, Namensherkunft
    Umgangssprachliche Definition
Radioaktive Strahlung bei Mineralien, Edelsteine
    Künstliche Radioaktive Strahlung von Mineralien
    Natürliche Radioaktive Strahlung von Mineralien
Begriffe aus Physik, Chemie und Kernforschung
    Radioaktive Halbwertszeit
    Geigerzähler
    Radioaktive Strahlung
    Alphastrahlung
    Betastrahlung 
    Gammastrahlung
    Isotop
    SI Einheit Becquerel, Curie
    Strahlendosis, Äquivalentdosis, Dosiskonversionsfaktor

1. Radioaktivität, Nuklid

Radioaktivität ist der Zerfall von Atomkernen unter Änderung der Kernladung, Energie und Masse. Wenn das zerfallene Nuklid (eine durch Massenzahl und Ordnungszahl festgelegte "Atomsorte") künstlich erzeugt wurde spricht man von künstlicher Radioaktivität. Handelt es um natürliches Nuklid spricht man von natürlicher Radioaktivität. Das Wort Nuklid kommt aus dem Lateinischen und bedeutet: Nucleus = Kern. Eine natürliche Radioaktivität findet man bei allen Elementen mit einer Ordnungszahl größer 80. Periodentabelle.

1.1 Namen, Namensherkunft

Der Name Radioaktivität kommt aus dem Lateinischen Radius = Strahl. Das Französische Wort Radioactivité geht auf Frau Marie Curie zurück.

1.2 Umgangssprachliche Definition

Radioaktivität und Radioaktive Strahlung werden Umgangssprachlich oft verwechselt, oder als Synonym für das andere verwendet.
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2. Radioaktive Strahlung bei Mineralien, Edelsteine

Bei der Radioaktiven Strahlung von Edelsteinen und Mineralien unterscheidet man zwischen der natürlichen Radioaktiven Strahlung und der künstlichen Radioaktiven Strahlung.

2.1 Künstliche Radioaktive Strahlung von Mineralien

Vom Menschen bewusst erzeugte Strahlung in Mineralien nennt man künstliche Radioaktivität. Wobei es dabei nicht um die Strahlung als solches geht. Ganz im Gegenteil. Die Strahlung ist nur ein unangenehmer Nebeneffekt, der sehr oft die Fälschung von Edelsteinen entlarvt. Dass diese Strahlung auch Gesundheitsschädlich sein kann wird oft von den Produzenten und Händlern verschwiegen. Ein Typisches Beispiel für diese Praxis ist das bestrahlen von blauem Topas, der durch die Radioaktive Bestrahlung ein tieferes, schöneres Blau erhält, was letzten Endes einen höheren Preis und damit Gewinn für den Händler bedeutet. Mittlerweile gibt es kaum mehr unbestrahlten blauen Topas.

2.2 Natürliche Radioaktive Strahlung von Mineralien

Es gibt eine Vielzahl natürlich strahlender Mineralien, deren Strahlung durch aus Gesundheitsschäden hervorrufen kann. Natürlich strahlende Mineralien sollten deshalb immer mit Vorsicht behandelt werden. Denken Sie immer daran. Radioaktive Strahlung kann man weder sehen, noch fühlen, noch schmecken.
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3. Begriffe aus Physik, Chemie und Kernforschung

3.1 Radioaktive Halbwertszeit

Unter Radioaktiver Halbwertszeit versteht man, sehr vereinfacht ausgedrückt, den Zeitraum in dem sich die Radioaktive Strahlung Halbiert. Das Radioaktive Material zerfällt. Während der ganzen Zeit bleibt die Halbwertszeit immer gleich, nur dass die "Menge" die sich halbiert, immer weniger wird.
Cäsium 137 hat z.B. eine Halbwertszeit von ca. 30 Jahren (genau 30,17). Wenn wir also 160 Gramm Cäsium 137 nehmen, haben wir nach 30 Jahren noch 80 Gramm davon. Nach 60 Jahren 40 Gramm. Nach 90 Jahren 20 Gramm und nach 120 Jahren immer noch 10 Gramm Cäsium 137.

Wichtige Halbwertszeiten:
238U Uran 4,468 Mrd. Jahre
235U Uran 704    Mio. Jahre
129I Iod 15,7   Mio. Jahre
239Pu Plutonium 24.110 Jahre
238Pu Plutonium 87,74   Jahre
137Cs Cäsium 30,17   Jahre
90Sr Strontium * 28,78   Jahre

3.2 Geigerzähler

Der Name Geigerzähler geht auf den Entwicklungsleiter, den Physiker Hans Geiger (1882-1945) zurück. Hans Geiger entwickelte zusammen mit seinem Assistenten Walther Müller (1905-1979) im Jahre 1928 den Geigerzähler, auch Geiger-Müller-Zählrohr genannt.
Der Geigerzähler misst die ionisierende Strahlung. In einem mit Gas gefülltem Metallrohr befindet sich ein isolierter dünner Metalldraht. An dem Zylinder und den isolierten Draht wird eine Spannung von 1000 bis 3000 Volt angelegt. Wenn dann ein Ionisierendes Teilchen in das Innere des Zylinders kommt prallt es auf die Gasmoleküle. Diese Ionen wandern, je nach Ladung in Richtung des Metallzylinders, oder in Richtung Draht. Für kurze Zeit fließt Strom. Dieser kurze Stromimpuls wird verstärkt und gezählt. Daher auch der Name Geiger (nach Hans Geiger) und Zähler, da die Stromimpuls gezählt werden.
Heute gibt es praktisch für jeden Anwendungsfall und Geldbeutel den passenden Geigerzähler. Für den privaten Anwender sind seit einiger Zeit sogar Geigerzähler mit USB Anschluss im Handel erhältlich. Mit der dazugehörenden Software ist es mittlerweile sogar möglich die Messergebnisse direkt ins Internet zu stellen. Ein trauriges Beispiel dafür sind die, nach dem Reaktorunfällen seit dem 13.03.2011, von vielen Privat ins Netz gestellten Messwerte, über die aktuellen Strahlenwerte in Japan.

*ACHTUNG:
Strontium Strahlung kann mit Geigerzählern nicht gemessen werden.

3.3 Radioaktive Strahlung

Beim radioaktiven Zerfall gibt es drei verschiedene Arten von Strahlungen: Alphastrahlung, Betastrahlung und Gammastrahlung.

3.3.1 Alphastrahlung

Alphastrahlung tritt beim radioaktiven Zerfall auf. Alphastrahlung ist eine sogenannte Teilchenstrahlung und bestehend aus Helium 4 Atomkernen. Die Alphateilchen bestehen aus zwei Protonen und zwei Neutronen. Da Alphastrahlung eine positive Ladung besitzt kann sie in elektrischen und magnetischen Feldern abgelenkt werden.

3.3.2 Betastrahlung

Betastrahlung tritt beim radioaktiven Zerfall auf. Betastrahlung besteht aus Elektronen mit großer, jedoch uneinheitliche Geschwindigkeit. Da Betastrahlung eine negative Ladung besitzt wird Betastrahlung in elektrischen und magnetischen Feldern entgegengesetzt zu den Alphateilchen abgelenkt.

3.3.3 Gammastrahlung

Gammastrahlung tritt beim radioaktiven Zerfall auf. Unter Gammastrahlung versteht man eine stark durchdringende elektromagnetische Strahlung. Gammastrahlen sind extrem kurzwellige elektromagnetische Strahlen mit einer Wellenlänge von 10-9 cm bis 10-12 cm. Gammastrahlen sind noch Kurzwelliger als Röntgenstrahlen. Gammastrahlen treten immer gemeinsam mit Alpha und Beta Strahlen auf. Gammastrahlen werden in magnetischen, oder elektrischen Feldern nicht abgelenkt. Gammastrahlen sind sogenannte Teilchenstrahlen, oder auch Korpuskularstrahlen. Gammastrahlen treten beim radioaktiven Zerfall auf, wobei es dabei egal ist ob es sich um einen natürlichen radioaktiven Zerfall, oder um einen künstlichen radioaktiven Zerfall handelt. Die Intensität und Stärke ist natürlich beim künstlichen radioaktiven Zerfall in Kernreaktoren um das Astronomische höher.

3.4 Isotop

Der Name Isotop kommt aus dem Griechischen Wort isos = gleich und dem Wort topos = Stelle, Ort. Der Chemiker Frederick Soddy (1877-1956) führte den Namen Isotop ein.
Isotope sind Kerne mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl. Das heißt die Ordnungszahl ist gleich und die Massezahl ist verschieden. Das Chemische Verhalten der Elemente wird durch die Ordnungszahl bestimmt. Daher verhalten sich alle Isotope gleich und werden als ein Element dargestellt.
Es existieren c.a. 270 natürliche und stabile Isotopen. Etwa 20 natürliche instabile, also radioaktive Isotope, existieren noch in der Natur. Weitere c.a. 1.500 Isotopenarten können nur künstlich hergestellt werden.

3.5 SI Einheit Becquerel, Curie

Becquerel ist die Einheit in der die Aktivität eines radioaktiven Stoffes angegeben wird. Das Kurzzeichen für Becquerel ist Bq.
Die Einheit Becquerel wurde nach dem französischen Physiker Antoine Henri Becquerel (1852-1908) benannt. Die alte Bezeichnung für Becquerel war Curie benannt nach Frau Marie Curie, die 1903, für die Entdeckung der Radioaktivität, den Nobelpreis erhielten. Seit dem 01.01.1978 wird die Einheit Curie nicht mehr verwendet. SI steht für Internationales Einheitensystem französisch: Système international.
Ein Becquerel ist die durchschnittliche Anzahl der Atomkerne, die pro Sekunde radioaktiv zerfallen. Becquerel ist also die Grundeinheit wenn es um auftretende Strahlung geht.

3.6 Strahlendosis, Äquivalentdosis, Dosiskonversionsfaktor

Unter Strahlendosis versteht man die Größenangabe für die Aufnahme ionisierender Strahlung.
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