Natürliche Radioaktivität

radioaktive Stoffe. - sind Stoffe die spontan zerfallen und dabei Mass - und
Energieportionen mit hoher Geschwindigkeit ausschleudern

natürliche Radioaktivität: - Kerne radioaktiver Nuklide heißen Radionuklide
- in der Natur vorkommende Radionuklide -
- natürliche Radioaktivität
- beim Zerfall von Radionukliden werden folgende Strahlen frei
Alphastrahlen: - Heliumkerne ( 2 Protonen, 2 Neutronen)
- beim Zerfall wird Energie frei: - Teilchen weggeschleudert
- Gamaquanten abgegeben

Betastrahlen: - ein Elektron haben sehr hohe Geschwindigkeit
- Elektron entsteht aus einem Neutron in Proton und Elektron
umgewandelt
- Positron entsteht aus Proton in Neutron und Positron
- beim Zerfall eines Neutron entsteht ein Antineutrino bei Proton
ein Neutrino
- haben keine Masse, elektrische Ladung deshalb
vernachlässigbar
Gammastrahlen: - ist energiereiche Strahlung bei Kernumwandlung
- wird in einzelnen Portionen ( Qaunten und Photonen)
abgegeben
- stoffe gehen dadurch in einen niedrigen und stabileren
Energiezustand ein

Gamaquantem: - energiereiche Lichtart
- entsteht bei der verschmelzung von Neutronen und Protonen
- Massenverlust in Energie umgewandelt nach der Formel E= m * c²

Neue Energieeinheit Elektronenvolt
- 1 eV ist die Energie, die ein Elektron aufnimmt, wenn es beim freien Durchlaufen
einen Spannung 1 V beschleunigt wird.
1 eV = 1,602 * 10 - 18
1 J = 6,242 * 1018

Aktivität von radioaktiven Stoffen
- gibt an wieviele radioaktive Kerne sich in einem bestimmten Zeitraum umwandeln

Aktivität = Anzahl der Kernumwandlungen/Zeit
Einheit ist Becquerel (Bq) 1 Bq = 1 * 1/s

Energiedosis ( H )
- gibt an wieviel Energie ein Körper durch ioninierende Strahlung aufgenommen hat

Energiedosis = absorbierte Strahlungsenergie/ Masse

Einheit: 1 Gray (Gy) = 1J / 1 kg

Aquivalentsdosis ( H )
- durch Energiedosis kann die biologische Strahlenwirkung nicht erkannt werden
- unterschiedliche Strahlenarten haben unterschiedliche Wirkung
- deshalb wurden Qualitätsfaktoren festgelegt Q

Röntgen - und Gammastrahlen Q = 1
Neutronenstrahlung Q = 10
Alphastrahlen aus Radionukliden Q = 20

Äquivalentsdosis = Enerdosis ( D ) * Qualitätsfaktor ( H )

Einheit ist Sievert ( Sv )

- im Durchschnitt liegt Äquivalentsdosis bei 2,4 mSv/a

Natürliche Strahlenquellen

- 4 verschiedene Quellen dafür

- 1. Teilchenstrahlung aus dem Weltall und energiereiche Photonenstrahlung
Kosmische Strahlung
- 2. durch kosmische Strahlen werden in der Erdatmosphäre ständig Radionuklide mit relativ
kurzer Halbwertzeit neu gebildet
- 3. auf der Erde kommen auch natürliche Radionuklide mit hoher Halbwertzeit vor
diese wandeln sich durch einen Zerfallsschritt in Nuklide um
- 4. natürliche Radionuklide mit langer Halbwertzeit wandeln sich in mehreren Schritten zu inaktiven Nukliden um entstehen auch wieder Radionuklide mit kurzer Halbwertzeit

Kosmische Strahlung

- besteht zu 93% aus Protonen (Wasserstoffkernen), zu
6,3% aus Heliumkernen (Alphateilchen) und zu
0,7% aus schweren Kernen
- in der Erdatmosphäre werden durch den Zusammenprall Atome zertrümert
dabei entstehen Kerne und Teilchen - diese fliegen weiter und zertrümern weitere
- entstandene Protonen verlieren duch Zusammenstöße Energie und wandeln sich Einfang
eines Elektrons in Wasserstoff um
- Neutronen mít der Halbwertzeit von 10,6 min wandeln sich in Protonen um oder lagern sich
an anderen Atomkernen an, diese werden dadurch radioaktiv
- wichtigsten entstehendeb Radionuklide H - 3,Be - 7(Beryllium), C - 14, Na - 22
- auf dem Erdboden Strahlung die durch Sekundärprozeße enstanden ist
- Elektronen und Gammaquanten werden durch Luft absorbiert komplett durch 15 cm Blei
- Mesonen ( Elementarteilchen, Masse liegt zwischen Elektronen und Proton) in Meeres
höhe beträgt die kosmische Strahlung zu 90 % aus Mesonen
- sehr kurze Lebensdauer, zerfallen je nach Ladung in ein Elektron oder Positron
- Mesonen lassen sich nur recht wenig abschürmen ( 1m Blei erst die Hälfte)

Natürliche Radionuklide in Boden, Wasser und Luft

- kommen in Boden, Wasser und Luft in unterschiedlichen Konzentrationen vor
- Konzentration ändert sich kurzzeit oder auch langzeitig durch metrologische Vorgänge ( Verwiotterung)
- durch Mineraldünger kann die Konzentration zunehmen
verschiedene Bodenarten vorlesen
- das radioaktive Edelgas Radon tritt aus den Boden aus Spalten und Boden kapilaren an die Atmosphäre
- dies ist von geologischen und metrologischen Bedingungen abhängig
- durch Schnee oder Wasser wird Austritt fast vollständig verhindert
- die Radonisotope haben unterschiedliche Halbwertzeiten ( siehe Tab.
- Radon - 222 hat HWZ 3,8d reichert sich nach Austritt in den unteren Luftschichten an Gehalt ca 15% der Gesamtmenge hier verteilt
- Rn - 222 und R - 220 in bodennahen Schichten 14Bq/m³/ Über Meeresnahen Schichten Gehalt geringer
- auch in Wasser Radionuklide
- Folgeprodukte aus Atmosphäre durch kosmische Strahlung erzeugt gelangen durch Sedimation, Niederschlag, Konvektion und Diffusion in Gewässer
- Radioaktivität in Wasser durch K - 40 verursacht/ Grund - und Quellwasser enthalten Radon
- kann öfter über 37000 Bq/l sein Radon tritt aus Wasser sehr schnell aus

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