einfache fragen zur halbwärtszeit und strahlung

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    • einfache fragen zur halbwärtszeit und strahlung

      hallo,
      mich würden ein paar dinge interessieren, die (denke ich) basiswissen sind, aber:
      cäsium hat ja eine halbwärtszeit von 30 jahren. heisst das, dass alle radioaktiven cäsiumteilchen
      zb. nach dem gau in tschernobyl erst nach 60 jahren verschwunden sind?

      ich lese hier: heise.de/tp/artikel/20/20647/1.html, dass beim zerfall aus einem element
      ein ganz anderes entsteht. ist dass die regel, oder zerfallen normalerweise nur überzählige neutronen im kern
      zb. von c14 auf c12, so dass das element das gleiche bleibt?

      ging mit dem fallout zb. über bayern auch 241Pu nieder, dass in americium umgewandelt wird?

      mich würde auch interessieren, ob verschiedene lebensmittel verschieden viel radioaktivität aufnehmen.
      ich habe in einer doku gesehen, dass die forscher in tschernobyl dort kirschen aus dem eigenen garten essen
      weil die (bis auf den kern) nur wenig strahlende isotope aufnehmen. gibt es irgendwo mehr in der richtung
      zu erfahren? danke für antworten
    • Hallo!

      Ich kann Dir zumindest schonmal mit deiner ersten Frage weiterhelfen:

      Halbwertszeit bedeutet, dass nach einer bestimmten Zeit die Hälte der Nuklide zerfallen ist, das ist richtig. Das bedeutet aber nicht dass nach der doppelten Halbwertzeit alles zerfallen ist, sondern wieder nur die Hälfte von dem, was nach der ersten Halbwertszeit noch übrig war. Bei einer Halbwertszeit von 30 Jahren ist nach 30 Jahren also die Hälfte der anfänglichen Substanz zerfallen. Die verbliebene Menge halbiert sich nach 30 Jahren dann wieder. Nach 60 Jahren ist also noch ein 1/4 der radioktiven Cäsiums da, nach 90 Jahren noch 1/8 und so weiter.

      Ich hoffe das war verständlich

      Viele Grüße

      Franziska
    • Antwort auf: Einfache Fragen zur Halbwertszeit und Strahlung

      Hallo,

      typischerweise wandeln sich Kerne in radioaktiven Prozessen um, wobei es zur Aussendung charakteristischer Strahlung kommt und sich das Element ändert. Man unterscheidet dabei zwischen Alpha-, Beta- und Gammastrahlung. In einem Betazerfall wandelt sich ein Kernbaustein (Proton und Neutron) um, wobei ein Elektron und ein zugehöriges Neutrino aus dem Kern fliegen. Da das Element durch die Anzahl an Protonen im Kern bestimmt ist, ändert sich in einem Betazerfall immer das Element. Das gleiche gilt für Alphazerfälle: hier sendet ein Atomkern ein Alphateilchen aus, bestehend aus zwei Protonen und zwei Neutronen (auch Heliumkern genannt). Damit ändert sich auch die Protonenzahl des Ausgangskernes um zwei Einheiten, was wiederum einer Elementänderung entspricht. Es bleibt die dritte Gruppe von Kernzerfällen: der Gammazerfall. Typischerweise verbleiben Atomkerne nach einem vorangegangenem Zerfall in einem sogenanntem angeregtem Zustand. Diese Anregung wird in Form von Gammastrahlung freigesetzt, was keine Elementänderung zur Folge hat. Jedoch tritt Gammastrahlung immer mit den anderen beiden Zerfallsarten auf.
      Die Ursache für derartige Zerfälle ist ein Grundprinzip in der Natur: jedes System (z.B. ein Atomkern) versucht einen stabilen Zustand zu erreichen. Von selbst laufen solche Prozesse nur ab, wenn dabei Energie frei wird; das System also einen energetisch niedrigeren Zustand erreicht. Ein klassisches Beispiel dafür ist das Fallen von Gegenständen im Schwerefeld der Erde: Hebt man z.B. eine Stein an, gewinnt dieser dadurch sogennante potentielle Energie (= Energie der Lage) hinzu. Lässt man ihn fallen, wandelt sich diese Energie in kinetische Energie (= Energie der Bewegung) um, der Stein wird beschleuningt, trifft auf den Boden und kommt letztendlich wieder zur Ruhe.
      In einem radiaktiven Zerfall geschieht etwas ganz ähnliches: Der Überschuss von Neutronen gegenüber Protonen in schweren Elementen wie Uran und Thorium führt zu einem Zustand mit nur bedingter Stabilität. Im Gegensatz zur Schwerkraft kann die starke Kernkraft jedoch auch derartige sogenannte metastabile Zustände zusammenhalten, jedoch nur für gewisse Zeitspanne. Ein Maß für diese Zeitspanne ist die nuklidspezifische Halbwertszeit, welche angibt wann die Hälfte der Kerne einer gewissen Augangsmenge zerfallen ist. Die Zerfallsprozesse sind dabei statistische Prozesse, d.h. man kann nicht genau vorhersagen wann ein bestimmte Kern zerfällt. Lediglich die Wahrscheinlichkeit für eine Kernumwandlung kann man angeben. Einen guten Überblick über Radioaktivität und Kernzerfälle kann man bei wikipedia.de finden:
      de.wikipedia.org/wiki/Radioaktivit%C3%A4t

      Hier gibts es auch detailierte Artikel zu den einzelnen Zerfallsarten:
      de.wikipedia.org/wiki/Alphastrahlung
      de.wikipedia.org/wiki/Betastrahlung
      de.wikipedia.org/wiki/Gammastrahlung

      Zu dem Thema Radioaktivität in Lebensmitteln findet man bereits sehr viel bei google.de (lmgtfy.com/?q=radioaktivit%C3%A4t+lebensmittel ), als Empfehlung kann man sich hier mal umsehen lgl.bayern.de/lebensmittel/che…minanten/radioaktivitaet/ .

      Beim Reaktorunfall von Tschernobyl wurden verschiedene radioaktive Stoffe freigesetzt. Neben dem bereits erwähnten Cs-137 besitzen auch Sr-90, Pu-241 und Am-241 eine Halbwertszeit von mehrere Jahrzehnten. Auch hier kann man auf wikipedia.de weitere Information finden, z.B. de.wikipedia.org/wiki/Sperrzone_von_Tschernobyl .
      Das Plutonium-Isotop Pu-241 mit einer Protonzahl von Z=94 zerfällt über einen Betazerfall (Umwandlung eines Neutrons in ein Proton -> Z erhöht sich um eine Einheit) in Americium-241 mit Z=95. Anschließend zerfällt Americium-241 über eine ganze Zerfallskette, welche man ebenfalls bei wikipedia.de einsehen kann: de.wikipedia.org/wiki/Zerfallskette . In der Natur kommen ebenfalls Zerfallsketten vor, oft bezeichnet als Uran- und Thorium-Zerfallskette. Diese sind die Quelle eines Großteils der natürlichen Radioaktivität, welche uns tagtäglich umgibt.

      Falls weitere Fragen bestehen, wende dich bitte wieder an unser Forum.

      Gruß,

      Stefan
    • Hallo,

      zu Frage 2: Es kommt auf radioaktiven Zerfall an. Es gibt folgende Arten: alpha-Zerfall, beta-Zerfall, Gammastrahlung und die spontane Kernspaltung. Bei allen Arten ( bis auf die Gammastrahlung) ändert sich das Element, da sich im Kern die Anzahl der Protonen ändert. Das angedachte Beispiel mit C-12 und C-14 funktioniert nicht. Die überschüssigen Neutronen zerfallen im Kern durch den Beta-Zerfall in ein Proton (sowie ein Elektron und ein Neutrino). Das so entstandene Proton verbleibt im Kern. Damit hat sich die Kernladungszahl und auch das chemische Element geändert
      Die Gamma-Strahlung entspricht einer Abregung des Kerns, d.h. das sich (in einem einfachen Model) z.B. ein Proton auf einem höheren Energieniveau befindet. Dieser Kernzustand ist nicht stabil! In Folge geht der Kern durch Aussenden eines Photons wieder in den stabilen Zustand über. Das Proton bleibt im Kern, befindet sich aber auf einem niedrigeren Energieniveau.

      zu Frage 3: Muss ich einmal recherchieren. Im allgemeinen hört man ja immer nur von Iod und Cäsium

      zu Frage 4: Zu der Belastung der Lebensmittel lässt sich folgendes sagen. Die radioaktive Strahlung gelangt durch Regen auf die Erde. Das heißt das die örtliche Strahlenbelastung durch die Regenmenge bedingt wird. Nun muss man überlegen wie die Strahlung schlussendlich in das Nahrungsmittel gelangt. Bei Bäumen werden die radioaktiven Isotope durch die Wurzel aufgenommen. Daher kann man annehmen, dass je größer und weitverzweigter das Wurzelsystem der Bäume ist desto mehr Strahlung in der gleichen Zeit aufgenommen werden kann. Zudem muss man noch überlegen wo die Isotope gespeichert werden. Wenn die Doku recht hat, dann speichern Kirschen den Großteil der Isotope im Kern bzw. irgendwo anders im Baum und nicht im Fruchtfleisch. Speziell zu den Kirschen in und um Tschernobyl lässt sich noch sagen, dass die Strahlenbelastung durch den Fallout vergleichsweise gering war, da die Wolke sehr hoch aufgestiegen ist und dort von Winden fortgetragen wurde. Dies kannst du aber auch alles bei Wikipedia in Artikel zu radiaktiven Fallout nachlesen. (de.wikipedia.org/wiki/Radioaktiver_Niederschlag#Tschernobyl)
      Eine Anmerkung zu Pilzen ist an diese Stelle noch notwendig. Durch die Sympiose mit Bäumen und die Speicherung der Isotope im ganzen Pilz sind diese im Vergleich zu anderen Nahrungsmitteln stärker belastet.