Dossier auf der Radioaktivität


Radioaktivität

Materie besteht aus Atomen. Jedes Atom besteht aus einem Kern mit Protonen und Neutronen. Der Kern wird von Elektronen umkreist. Radioaktive Materie emittiert spontan Gamma- oder Röntgenstrahlen und/oder Betastrahlung und manchmal auch Alphastrahlung.

Beta-Partikel sind Elektronen. Aufgrund ihrer Ladung reagieren sie sehr stark auf andere Materie. Sie legen Distanzen von ein paar Zentimetern bis zu ein paar Metern in der Luft zurück. Ein Aluminiumblech kann sie stoppen.

Alpha-Partikel sind Heliumkerne (2 Neutronen und 2 Protonen). Sie können Distanzen von einigen Zentimetern in der Luft zurücklegen. Ein Blatt Papier kann sie stoppen.

Gammastrahlen sind elektromagnetische Strahlen, die durch Vorgänge innerhalb des Atomkerns entstehen. Gammastrahlen können bei der Durchdringung von Materie direkt oder indirekt Ionen (Atome oder Moleküle mit einer elektrischen Aufladung) erzeugen. Sie können Distanzen von einigen Dutzend Metern in der Luft zurücklegen. Sie besitzen eine große Durchdringungskraft. Eine dicke Schicht Blei oder Beton kann diese Kraft wirkungsvoll reduzieren.

Röntgenstrahlen sind den Gammastrahlen sehr ähnlich, entstehen aber durch Vorgänge innerhalb der Elektronenstruktur eines Atoms. Sie kommen in der Natur kaum vor, werden aber für medizinische Zwecke verwendet.

Grenzwerte für Radioaktivität


Es gibt keinen Grenzwert, unter dem Radioaktivität harmlos wäre. Jede Dosis, auch eine sehr geringe, stellt eine Gesundheitsgefährdung dar. Je höher die Dosis, desto größer die Gefahr von Krebs oder genetischen Anomalitäten. Die Relation zwischen dem Risiko und der Dosis wird als linar verstanden. Die Internationale Kommission für radiologischen Schutz hat 1990 vorgeschlagen, dass die jährliche Höchstdosis ein Milli-Sievert betragen soll, das sind durchschnittlich 11.4µRem/h. Diese Norm betrifft Dosen, die nichts mit medizinischen Untersuchungen oder natürlicher Radiaktivität zu tun haben. Die frühere Norm, die auch heute manchmal noch gebraucht wird, beträgt 5 Milli-Sievert pro Jahr, diese schloß aber auch diese Formen der Strahlung mit ein.

Die Internationale Kommission für radiologischen Schutz schätz, dass jedes Milli-Sievert verantwortlich ist für 60 Krebsfälle (von denen 50 tödlich sind) und 13 genetische Anomalitäten pro einer Million Personen.

Berechnung der Durchschnittdosen


Die Strahlungswerte zur Errechnung der Durchschnittsdosen stehen in Zusammenhang mit den Orten, an denen Sie sich normalerweise aufhalten und der dortigen Aufenthaltszeit.

Beispiel:

Wohnort: 20µRem/h, 12 Stunden pro Tag,
Arbeitsplatz: 30µRem/h, 8 Stunden pro Tag,
Andere Orte: 10µRem/h, 4 Stunden pro Tag.

Durchschnittdosis = (20x12) + (30x8) + (10x4) = 520 µRem für 24 Stunden.

Folglich

520 ÷ 24 = 21,6 µRem/h.

Auswirkungen von Radioaktivität


Die Ionisierung von Molekülen im menschlichen Körper kann Fehlfunktionen bedingen, die wiederum Krebs, Tumore oder Genmutationen hervorrufen können. Letztere können auch vererbt werden.

Körperteile, die besonder empfindlich auf Strahlung reagieren (in absteigender Reihenfolge):

  • Die Fortpflanzungsdrüsen beider Geschlechter (Erbabnormalität)
  • Brüste (Krebs)
  • Rotes Knochenmark (Leukämie)
  • Lungen
  • Schilddrüse
  • Knochen
  • Muskelgewebe
  • Haut

Natürliche Strahlung


Quelle Wert
Sedimenterde 4µRem/h im Durchschnitt (abhängig von der Region)
Granitgestein Das 20-fache der Sedimenterde (Radioaktivität von 8.000 Bq/kg)
Radon Dieses Gas ist das Ergebnis von wanderndem Uran, welches sich in Wohnungen einlagert. Es emittiert Alpha-Partikel und wenige Gammastrahlen.
Kosmische Strahlungen (*) 3,4µRem/h auf Meeresspiegelhöhe (10,3µRem/h bis 3.000m)
Der menschliche Körper 2,3 bis 17,7 µRem/h (in Verbindung mit Atmung und Nahrungsaufnahme)
Wasser und Essen 5,7 µRem/h (nicht-kontaminierte Produkte)
(*) Kosmische Strahlungen werden durch die Atmosphäre reduziert, folglich steigen die Auswirkungen mit zunehmender Höhe. Der Wert kann in einem Flugzeug in 10.000 m Höhe bis bis 300µRem/h erreichen, besonders in der Nähe des Süd- oder Nordpols.

Künstliche Strahlung


Quelle Wert
Medizinisch 11,4 µRem/h im Durchschnitt/Jahr (Röntgenstrahlung, Radiotherapie)
TV-Bildschirm 0,11 µRem/h
Nuklearversuche 51,3 µRem in 50 Jahren (durchschnittlicher verdünnter atmosphärischer Ausfall)

Kontamination und Konzentration






Das folgende Diagramm verdeutlicht sehr gut, wie radioaktive Elemente verbreitet werden und wie sie sich im Essen konzentrieren.

Vorsicht: Wild, wie etwa Zugvögel (Enten, Waldschnepfen) kann radioaktiv sein, weil viele von ihnen aus Osteuropa kommen, wo sich viele verseuchte Gebiete befinden. (Siehe zur Aufspührung auch die Radex RD1503-Gebrauchsanleitsung).

Radioactivity contamination and concentration

Kontakte


Gewöhnliche radioaktive Objekte


Alarmuhren und Armbanduhren

Vor 20 Jahren noch waren die Zeiger einer Alarm- oder Armbanduhr lumineszierend. Die dafür verantwortliche Substanz war normalerweise Radium oder anderes radioaktives Material. Messungen direkt neben der Uhr können hier bis 600µRem/h erreichen. Am besten vermeidet man es ganz, solche Uhren zu tragen.

Glühstrumpf-Gaslampen

Möglicherweise haben Sie beim Camping Glühstrumpf-Gaslampen benutzt. Ein Mantel (Glühstrumpf) ist um die Lampe gezogen, und nach Erhitzung durch das Gas emittiert es Licht durch Weißglut. Die Werte erreichten hierbei 15 bis 360 Rem/h bei direktem menschlichem Kontakt. Bei Entfernungen über 50 cm kann aber keine Strahlung mehr festgestellt werden. Sie schützen sich am besten indem Sie sich mehr als 50 cm vom Mantel entfernt aufhalten. Versuchen Sie nach Möglichkeit keinen derartigen Glühstrumpf in ihren Kleidertaschen zu tragen.

Das Risiko der Kontamination ist viel größer als das der Strahlung. Manche Glühstrümpfe enthalten Thorium 232. Neben den direkten Auswirkungen der Strahlung stellt sich hier noch eine andere Gefahr: Thorium ist sehr strahlungsintensiv und um die tolerierbare Strahlengrenze zu erreichen, genügen ein paar Atemzüge. Aber auch unklar ist die Ausbreitung von radioaktiven Mikropartikeln während der Weißglut des Glühstrumpfes. Risiken liegen zudem im Umgang mit den verbrauchten Glühstrümpfen. Faserstaub erhöht das Risiko der Atmung radioaktiver Partikel zusätzlich. Es wird angeraten, im Umgang mit den Glühstrümpfen Handschuhe zu tragen und das Atmen möglichst zu vermeiden.

Blitzableiter

Fünfzig Jahre nach der Entdeckung des Blitzableiters durch Benjamin Franklin 1760, hatte ein Ungar die Idee, eine radioaktive Quelle an die Spitze eines Blitzableiters anzubringen. Er dachte, dass die Radioaktivität die Luft um die Spitze des Ableiters ionisieren und sie damit elektrisch leitend machen würde, was wiederum die Blitze an diese Punkte ziehen würde. Obwohl die Wirksamkeit dieser Methode unsicher war, wurde es 1932 patentiert und verkauft.

Man geht davon aus, dass noch immer etwa 30.000 radioaktive Blitzableiter sich auf den Dächern Frankreichs befinden. 1983 hat ein Dekret die Verwendung dieser radioaktiven Elemente bei der Herstellung verboten - mit einer 4-Jahresfrist für alle Hersteller. 1986 hat ein neues Dekret auch den Import und Verkauf dieser Art von Blitzableitern verboten.

Wichtige radioaktive Isotope


Ordnungszahl Isotop (Radionuklid) Energie in MeV Hauptstrahlen Halbwertszeit
Alpha (α) Beta (β) Gamma (γ)
2 Tritium (He3) 0,019 β 12 Jahr
6 Carbone-14 0,155 β 6.000 Jahr
19 Potassium-40 1,46 β γ 1.300.000.000 Jahr
27 Cobalt-60 0,318 β γ 5 Jahr
37 Rubidium 87
38 Strontium-90 0,546 β 29 Jahr
43 Technetium-99 0,292   β γ 212.000 Jahr
53 Iode-123 0,16 γ 13,2 Stunden
53 Iode-125 0,03 γ 59,4 Tage
53 Iode-129 0,194 β 15.700.000 Jahr
53 Iode-131 0,971 β γ 8,02 Tage
55 Cesium-134 2,06 β 2,06 Jahr
55 Cesium-135 0,26 β 2.300.000 Jahr
55 Cesium-137 1.17 β 30,07 Jahr
57 Lanthane 138
62 Samarium 147
78 Platine 190
81 Thallium 204 0.764 β γ 3,78 Jahr
81 Thallium 206
81 Thallium 207
81 Thallium 208 β γ 3,1 min
81 Thallium 210
82 Plomb 202 2,598 α 52 500 Jahr
82 Plomb 204 2,186 α > 1,4×1017 Jahr
82 Plomb 205 0,051 γ 1,53×107 Jahr
82 Plomb 210 3,792 γ 22,3 Jahr
82 Plomb 212 γ 10,6 Stunden
82 Plomb 214 β 27 min
83 Bismuth 207 2,399 β γ 31,55 Jahr
83 Bismuth 208 2,88 γ 368.000 Jahr
83 Bismuth 209 ? α 1.9 x 1019 Jahr
83 Bismuth 210 α 5,01 Tage
83 Bismuth 212 6,84 α β γ 61 min
83 Bismuth 214 β 20 min
84 Polonium-208 5.215 α β 2,898 Jahr
84 Polonium-209 4.979 α β 103 Jahr
84 Polonium-210 5.407 α 138 Tage
84 Polonium-212 8.78 α 3 × 10-7 s
84 Polonium 214 7,7 α 1,6 × 10-4 s
84 Polonium 216 α 0,15 s
84 Polonium 218 α 3,1 min
85 Astate 210 5,631 α β 8,1 Stunden
85 Astate 215 α 7,21 Stunden
85 Astate 216 α 3 10- 4 s
85 Astate 217 α 32 ms
85 Astate 218 α
86 Radium 223 5.99 α 11,43 Tage
86 Radium 224 5.789 α γ 3,6319 Tage
86 Radium 226 4.78 α γ 1.600 Jahr
86 Radium 228 0.046 β 6,7 Jahr
87 Francium 221 6.457 α 4.8 min
87 Francium 222 2.033 β 14.2 min
87 Francium 223 5.430 α β 22 min
88 Radon 220 α 55,6 s
88 Radon 221 5,965 α 14,6 Stunden
88 Radon 222 5,49 α 3,8 Tage
89 Actinium 224 1,403 α β γ 2,9 Stunden
89 Actinium 225 5,935 α 10 Tage
89 Actinium 226 5,536 α β 29,4 Stunden
89 Actinium 227 5,536 α β 21,773 Jahr
89 Actinium 228 2,127 β γ 6,15 Stunden
90 Thorium 228 5,52 α γ 1,9 Jahr
90 Thorium 229 5,168 α 7.340 Jahr
90 Thorium-230 4,68 α 75.380 Jahr
90 Thorium 232 4,083 α 1,4 × 1010 Jahr
90 Thorium 233 1,24 α 22,3 min
90 Thorium 234 0,199 β 24,1 Tage
91 Protactinium 229 5,58 α β 1,4 Tag
91 Protactinium 230 0,563 β 17,4 Tage
91 Protactinium 231 5,149 α 32.760 Jahr
91 Protactinium 232 0,31 β 1,31 Tag
91 Protactinium 233 0,571 β 26,96 Tage
91 Protactinium 234m 2,29 β 1,17 minute
91 Protactinium 232 0,23 β 6,75 Stunden
92 Uranium-232 5.4 α 68,9 Jahr
92 Uranium-233 4.9 α 159.200 Jahr
92 Uranium-234 4,85 α 244.500 Jahr
92 Uranium-235 4,39 α 704 Jahrmillionen
92 Uranium-236 4,57 α 23,42 Jahrmillionen
92 Uranium-238 4,27 α 4.468.800.000 Jahr
94 Plutonium-238 5,5 α 87,75 Jahr.
94 Plutonium-239 5,24 α 24.000 Jahr.
94 Plutonium-240 5,17 α 6.560 Jahr.
94 Plutonium-241 5,17 α β 14.4 Jahr
94 Plutonium-242 5,17 α 373.000 Jahr
94 Plutonium-244 5,17 α 80.800.000 Jahr
95 Americium-241 5,49 α γ 432 Jahr (Rauchmelder)