Unser Körper ist jederzeit radioaktiver Strahlung ausgesetzt. Diesen Null-Effekt findet man in der Natur. Das bedeutet, dass sie sowohl in der Luft, in der Erde als auch im Körper selbst durch Nahrungsaufnahme zu finden ist. Außerdem sind wir der Höhenstrahlung, auch kosmische Strahlung genannt, ausgesetzt. Diese kommt aus fernen Galaxien und der Sonne. Aber warum ist eine zu hohe Konzentration radioaktiver Strahlung so gefährlich?
Die Gefahren radioaktiver Strahlung
Obwohl man sie nicht sehen oder riechen kann, ist die radioaktive Strahlung sehr gefährlich für Mensch und Natur. In Deutschland beträgt die jährliche Strahlenbelastung 2,1 mSv im Jahr. Wer arbeitsbedingt mit radioaktiven Strahlungen konfrontiert ist, darf einen Wert von 20 mSv pro Jahr nicht übersteigen.
Radioaktive Strahlen können nicht nur enorm der Gesundheit schaden, sondern sogar bis zum Tode führen. Sie schädigen Körperzellen und können sie dann zerstören.
Man unterscheidet zwischen somatischen und genetischen Schäden radioaktiver Strahlung. Somatische Schäden treten auf, wenn man selbst bestrahlt wurde. Genetische Schäden treten bei den nächsten Generationen auf.
Somatische Schäden
Diese sind noch einmal in Früh- und Spätschäden zu unterteilen.
Frühschäden
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Radioaktive Strahlen können genetische Schäden anrichten. ©iStock.com/Ifness
Frühschäden treten bei einer Strahlenbelastung von ca. 500 mSv. Diese Schäden sind z. B.:
- Veränderungen des Blutbildes
- Erbrechen
- Übelkeit
- Durchfall
- Fieber
- Entzündung der Schleimhäute
- Hautrötungen
- Haarausfall
Spätschäden
Spätschäden treten erst nach Jahren auf und können z. B. folgende sein:
- Krebs
- Schwächung des Immunsystems
- Leukämie
- Tumor
Genetische Schäden
- Fehlbildungen
- Immunschäden
- Stoffwechselstörungen
Eine Belastung von 4000 mSv führt mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit zum Tod.
Maßeinheiten radioaktiver Strahlung
Es gibt verschiedene Maßeinheiten, die mit der Radioaktivität in Verbindung gebracht werden.
Sievert (Sv) gibt die biologische Wirkung der ionisierenden Strahlung auf den menschlichen Organismus, das der Tiere und auf Pflanzen an. Meistens wird Sivert in mSv angegeben. Ein Sievert beträgt Tausend Millisievert.
Die Intensität der Strahlung wird durch Gray (Gy) angegeben. Es gibt die Energie der Strahlung an, die in einem Kilogramm Gewebe abgegeben wird.
Was ist radioaktive Strahlung?
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Was genau ist radioaktive Strahlung?
©iStock.com/Viktorus
Wir wissen bereits durch den Artikel über Quarks, dass Atome aus Elektronen, Protonen und Neutronen bestehen.
Dann gibt es noch die Arten von Atomen, deren Atomkern aus gleich vielen Protonen bestehen, aber die Anzahl an Neutronen ist unterschiedlich. Diese Varianten werden Isotope bzw. Nuklide eines Elements genannt.
Die Atomkerne von bestimmten Elementen, wie z. B. Uran, haben die Eigenschaft zu zerfallen. Sie sind instabil. Dieser Zerfall geschieht ohne Einwirkungen von außen und verursacht eine Strahlung – die radioaktive Strahlung.
Unterschiedliche Strahlungsarten radioaktiver Strahlung
Es gibt unterschiedliche Arten vom Zerfall. Dieser Zerfall lässt sich nicht vorhersagen. Man kann aber einige Gesetzmäßigkeiten erkennen, womit man den zeitlichen Verlauf des Zerfalls beschreiben kann. Durch die Aktivität kann die Zerfallsrate zwischen Anzahl der Zerfälle in einer bestimmten Zeiteinheit angegeben werden. Diese Aktivität wird mit Becquerel (bq) beschrieben.
1Bq = 1 Zerfall/s
Bequel gibt also an, wie schnell ein Atom zerfällt. Zerfallen zum Beispiel 50 Atome in einer Sekunde, dann sind dies 50 Becquerel. In Deutschland gelten für die Nahrung 600 Becquerel und für Babynahrung 370.
α – Zerfall
Beim Alpha Zerfall ist das Teilchen ein Helium Kern aus 2 Protonen und 2 Neutronen. Es kann vorkommen, dass ein schwerer Kern mit vielen Protonen und Neutronen spontan zerfällt und dann dieses Helium Teilchen ausstößt, welches mit enormer Geschwindigkeit davonfliegt und die Umgebung schädigt. Dieses Teilchen erreicht eine Geschwindigkeit von ungefähr 10.000 km/s. Es findet eine enorme Energiefreisetzung statt. Die Kernladungszahl und die Neutronenzahl nehmen um den Wert 2 ab. Die Massenzahl ändert sich um den Wert 4.
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Der Kern zerfällt und ein Helium Teilchen wird ausgestoßen. © sheol. org
β- Zerfall
Hier besteht die Strahlung aus einem hochenergetischen Elektron. Dieses Elektron stammt nicht aus der Elektronenhülle, sondern ein Teilchen, welches aus dem Atomkern stammt. Es kann sein, dass sich ein Neutron von einem instabilen Kern, in ein Proton und ein Elektron verwandelt, wodurch Energie freigesetzt wird. Diese Energie bekommt vor allem das Elektron, welches mit großer Geschwindigkeit vom Kern abgestoßen wird. Die Geschwindigkeit ist höher als beim Alpha Teilchen und beträgt 130.000 km/s.
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Ein Neutron wird zu einem Elektron und Proton. Energie wird freigesetzt und das Elektron abgestoßen.
© sheol. org
Jedoch muss dazu gesagt werden, dass ein Elektron leichter als ein Proton ist. Das Proton bleibt im Kern und die Protonenzahl steigt um 1. Die Massenzahl ändert sich nicht, da die Anzahl an Nukleonen gleich bleibt. Dieser Zerfall tritt vor allem bei Atomen auf, deren Kern einen Neutronenüberschuss vorweisen. Man nennt sie auch β- Strahler.
γ- Zerfall
Diese Strahlung besteht aus elektromagnetischer Strahlung bzw. Photonen. Aber im extrem kurzwelligen und damit auch energiereichen Bereich.
Wenn ein Kern in einem Alpha Zerfall zerfallen ist, kann es sein, dass sich der zurückbleibende Kern in einem angeregten Zustand befindet, dass er anschließend Gamma Strahlung aussendet.
Alpha und Beta Zerfall verändern die Kernzusammensetzung. Beim Gamma Zerfall hingegen bleibt der Kern unverändert. Nach dem Zerfall entstehen neue Kerne, die meistens instabil sind und wieder zerfallen. Nach etlichen Zerfällen kann es zu einem stabilen Isotop werden.
Kernreaktor: Erzeugung von Atomkraft
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Künstliche Herstellung eines Atomzerfalls findet in einem Atomkraftwerk statt. ©iStock.com/JoeGough
Atomkraft zur Verwendung von Energie wird in großen Reaktoren gewonnen. Dazu wird ein Neutron auf einen Atomkern geschossen, sodass sich dieses spaltet. Dadurch wird Wärmeenergie frei bzw. das Spaltmaterial weist eine hohe Temperatur auf, die zu elektrischer Energie umgewandelt werden kann.
Im Kraftwerk wird verhindert, dass sich die Neutronen, die bei der Spaltung frei werden wieder spalten und so eine Kettenreaktion ausgeführt wird. Man lässt nur ein weiteres Neutron eine Spaltung durchführen, sodass die Anzahl an gespaltenen Kernen pro Zeiteinheit konstant bleibt. Die Kettenreaktion wird somit zeitlich kontrolliert.
Es gab jedoch auch einige Störfälle in der Zeit der Atomkraft. Die letzte Nuklearkatastropge war in Fukushima, bei der durch einen Erdbeben die gefährliche Strahlung austreten konnte.
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