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Radioaktive Strahlung – Arten und Eigenschaften 09:01 min

Textversion des Videos

Transkript Radioaktive Strahlung – Arten und Eigenschaften

Seit dem Unglück von Fukushima im März 2011 erfahren wir aus den Medien viel über radioaktive Strahlung und deren Gefahren. Aber was für Arten von radioaktiver Strahlung gibt es eigentlich? Und welche Eigenschaften haben diese? Und warum können sie so gefährlich für uns und die Umwelt sein? Das wirst du in diesem Video erfahren. Hier die Übersicht, was du im Einzelnen lernen wirst. Nach der Wiederholung zu den Grundlagen der Radioaktivität wirst du die verschiedenen Strahlungsarten und ihre Eigenschaften kennenlernen. Kennst du diese, kannst du auch verstehen welche Gefahren von den einzelnen Strahlungsarten ausgehen. Nun also zunächst eine ausführliche Wiederholung zur Radioaktivität. Atomkerne, die ohne äußere Einwirkung Strahlung aussenden heißen radioaktiv. Beim Aussenden der energiereichen Strahlung wandeln sich Atomkerne in andere Atomkerne um. Dieser Vorgang heißt Radioaktivität, beziehungsweise radioaktiver Zerfall. Es gibt einerseits natürliche Radioaktivität. Diese ist durch eine spontane Umwandlung nicht stabiler, natürlich vorkommender Atomkerne gekennzeichnet. So zum Beispiel Uran. Unter künstlicher Radioaktivität versteht man die Kernumwandlung stabiler Atomkerne durch Beschuss mit schnellen Teilchen, wie sie in Teilchenbeschleunigern erzeugt werden können. Atomkerne werden durch die Protonenanzahl oder Kernladungszahl Z und die Neutronenanzahl N gekennzeichnet. Atomkerne mit einer festen Protonenzahl Z und Neutronenzahl N heißen Nuklide. Die Summe aus Protonenanzahl Z plus Neutronenanzahl N ist gleich A. Und diese Größe heißt Massenzahl eines Nuklids und bezeichnet also die Gesamtanzahl der Nukleonen. Isotope sind Atome mit derselben Protonenanzahl, aber unterschiedlicher Neutronenanzahl. Die Symbolschreibweise von Nukliden erfolgt folgendermaßen: Das Symbol X bezeichnet das Element. A ist die Gesamtanzahl der Nukleonen und Z die Protonenanzahl. Wir wollen uns nun mit den Arten der radioaktiven oder Kernstrahlung beschäftigen. Es gibt drei Arten von Kernstrahlung. Zunächst die Alpha-Strahlung. Das sind schnelle Heliumkerne mit der Massenzahl A=4 und der Kernladungszahl Z=2. Hier ist die Symboldarstellung für die Alpha-Teilchen. Das Element Helium, oben A=4 und unten die Kernladungszahl Z=2. Das Isotop Plutonium-238 ist zum Beispiel ein Alphastrahler. Die Beta-Strahlung kann aus Elektronen bestehen. Genauer ist es dann die Beta-Strahlung. Die Symbolschreibweise ist hier dargestellt. An der Stelle des Elements steht ein e für Elektron. Die Massenzahl ist null, weil ein Elektron fast keine Masse hat. An der Stelle von Z steht eine -1 für eine negative Ladung. Das Isotop Cäsium-137 ist ein Beta-Strahler. Die dritte Art der Kernstrahlung ist die Gamma-Strahlung, die eine energiereiche, elektromagnetische Strahlung ist und aus Photonen besteht. Gamma-Strahlung tritt meist in Verbindung mit Alpha- und Beta-Strahlung auf. Übrigens, die hier genannten Beispiele sind auch bei der Fukushima-Katastrophe freigesetzt worden. Nun zu den Eigenschaften radioaktiver Strahlung. Alpha-Strahlung hat eine Ladung und wird im elektrischen und magnetischen Feld abgelenkt. Die Art der Ablenkung ist hier zu sehen. Die Alpha-Strahlung wird in einem Kondensator in Richtung der negativen Platte abgelenkt. Im Magnetfeld wirkt auf die bewegten Heliumkerne eine Kraft senkrecht zur Bewegungsrichtung und senkrecht zu den Feldlinien des Magnetfeldes. Das Durchdringungsvermögen der Alpha-Strahlung ist sehr gering. Du kannst es hier sehen, ein dünnes Blatt Papier kann sie schon aufhalten. Beta-Strahlung wird ebenfalls im elektrischen und magnetischen Feld abgelenkt. Die negativen Elektronen werden im Kondensator in Richtung der positiven Platte abgelenkt. Im Magnetfeld werden sie entgegengesetzt zur Alpha-Strahlung abgelenkt. Ihr Durchdringungsvermögen ist etwa um den Faktor hundert höher als das der Alpha-Strahlung. In der Abbildung ist die Reichweite der Beta-Strahlung verdeutlicht. Hinter einer fünf Millimeter starken Aluminiumplatte würde ein Messgerät kaum noch Beta-Strahlung registrieren. Gamma–Strahlung erfährt keine Ablenkung im elektrischen und magnetischen Feld und besitzt ein sehr hohes Durchdringungsvermögen. Du kannst es wieder in der Abbildung sehen. Sogar hinter einer richtigen Bleiplatte ist immer noch Gamma–Strahlung messbar. Nun zu einigen Gefahren der Strahlungsarten. Beim Auftreffen von Kernstrahlung auf ein Objekt können sich aus den Atomhüllen Elektronen lösen. Dadurch entstehen positiv geladene Ionen. Man nennt die Kernstrahlung daher auch ionisierende Strahlung. Die Wirkung der Kernstrahlung kann zu Veränderungen von Körperzellen führen. Die Stärke der Schädigung ist abhängig von Intensität und Dauer der Bestrahlung. Alpha-Strahlung ist dann gefährlich, wenn sie in den Körper über das Essen oder Trinken gelangt. Die Abbildung zeigt radioaktiv verseuchten Fisch. Den sollte man natürlich nicht essen. Beta-Strahlung kann zu erheblichen Verbrennungen und auch Hautkrebs führen. Atemmasken, wie auf dem Bild zu sehen, und Anzüge schützen also nur gegen Alpha- und Beta-Strahlung. Von Gamma–Strahlung geht wegen ihrer Reichweite und hohen Energie die größte Gefährdung aus. Neben starken Verbrennungen kann die Erbsubstanz zerstört und Krebs verursacht werden. Nun kannst du dir sicher eine bessere Vorstellung davon machen, warum Fukushima solch eine gewaltige Katastrophe war und Nachwirkungen bis heute hat. Wir fassen zusammen: Radioaktive Atomkerne senden ohne äußere Einwirkung Strahlung aus. Bei diesem radioaktiven Zerfall wandeln sich die Atomkerne in andere um. Hier sehen wir die Arten der Strahlung: Alpha-, Beta- und Gamma–Strahlung. Hier sind die Teilchen aufgeführt aus denen die Strahlung besteht. Die Alpha-Strahlung besteht aus Heliumkernen mit der elektrischen Ladung +2e. Die Beta-Strahlung aus Elektronen mit der Ladung -1e. Und die Gamma–Strahlung aus Photonen, die keine Ladung besitzen. In der letzten Spalte sind Angaben zum Durchdringungsvermögen angegeben. Die Alpha-Strahlung dringt nur schwach in einen Körper ein. Die Beta-Strahlung etwa einige Millimeter und bei der Gamma–Strahlung erfolgt lediglich eine Intensitäts Verringerung. Behalte das im Hinterkopf, wenn du das nächste Mal einen Fernsehbericht über ein Atomkraftwerk siehst.

5 Kommentare
  1. Sehr hilfreich.

    Dankeschön

    Von Jörg M., vor mehr als einem Jahr
  2. Super übersichtlich gut verständlich

    Von Gmauner, vor mehr als 2 Jahren
  3. Danke für den Hinweis! Das wird natürlich am Montag sofort korrigiert.

    Von Maximilian T., vor etwa 5 Jahren
  4. Im Video wird das "Grundgesetz der Dynamik" behandelt und nicht die "Arten und Eigenschften radioaktiver Strhlung".

    Von Hjb, vor etwa 5 Jahren
  5. cool

    Von Spies Manousek, vor mehr als 5 Jahren

Radioaktive Strahlung – Arten und Eigenschaften Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Radioaktive Strahlung – Arten und Eigenschaften kannst du es wiederholen und üben.

  • Gib an, was Radioaktivität ist.

    Tipps

    Radioaktivität bezieht sich nicht auf Atome, sondern nur auf Atomkerne.

    Lösung

    Radioaktivität ist ein natürliches Phänomen. Wir Menschen sind jeden Tag radioaktiver Strahlung ausgesetzt. Diese wird natürliche Umgebungsstrahlung genannt. Sie kommt einerseits von der Sonne, andererseits von Kernen, die auf der Erde zerfallen.

    Sobald sich der Mensch dieser Radioaktivität bewusst wurde, begann er mit Versuchen, sich diesen Prozess nutzbar zu machen. Dafür hat man Kernreaktoren, aber auch große U-Boote, Flugzeugträger, Schlachtschiffe und Atombomben entwickelt. Heute nimmt man langsam wieder Abstand von dieser Technologie.

  • Gib an, woher die Teilchen stammen, die beim radioaktiven Zerfall frei werden.

    Tipps

    Was bedeutet der Begriff Kernspaltung?

    Ein Atom besteht aus dem Atomkern und der Elektronenhülle.

    Im Atomkern befinden sich Protonen und Neutronen.

    Lösung

    Alle Strahlungsarten entstehen im Kern. Es geht um Kernumwandlungen. Aber auch die Elektronenhülle kann Photonen abgeben, dies geschieht zum Beispiel bei Quecksilberdampflampen.

  • Nenne die Definitionen für die unterschiedlichen Strahlungsarten.

    Tipps

    Aus welchen Teilchen bestehen jeweils die Strahlungsarten?

    Welche Ladungen besitzen diese Teilchen?

    Lösung

    Wir rufen uns zunächst in Erinnerung, aus welchen Teilchen die Strahlungsarten bestehen. Dann können wir damit auch die Ladung bestimmen.

    \begin{array}{c|c|c} \text{Strahlungsart} &\text{Teilchen} & \text{Ladung}\\ \hline \alpha & \text{Heliumkern} & \text{positiv}\\ \hline \beta^- & \text{Elektron} & \text{negativ}\\ \hline \gamma & \text{Photon} & \text{keine}\\ \end{array}

  • Erkläre, wie eine Szintigrafie mit Radioaktivität funktioniert.

    Tipps

    Welche besondere Eigenschaft muss das Präparat haben, damit man nur die Tumore sieht?

    Lösung

    Je nach vermuteter Krebsart wird ein unterschiedliches Präparat verabreicht, um den Krebs kenntlich zu machen. Alle diese Präparate besitzen einen Anteil an Gammastrahlern und werden nach einiger Zeit wieder aus dem Körper ausgeschieden.

    Bei der Strahlentherapie kann Krebs zerstört werden, leider wird dabei auch umgebenes gesundes Gewebe häufig zerstört.

  • Erkläre das Durchdringungs- und Ionisierungsvermögen von radioaktiver Strahlung.

    Tipps

    Die drei Strahlungsarten unterscheiden sich in ihren Eigenschaften.

    Lösung

    Durch die unterschiedlichen Eigenschaften werden die Strahler in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt.

    Alpha-Strahlung setzt man bevorzugt dort ein, wo man massereiche Teilchen mit großer Energie benötigt, also bei physikalischen Experimenten, wie dem Streuversuch von Rutherford.

    Beta-Strahlung wird zum Beispiel bei der Strahlentherapie gegen Krebs eingesetzt.

    Und Gamma-Strahlung wird in vielen Bereichen eingesetzt, beispielsweise bei der Materialprüfung, dem Durchleuchten von Gepäck am Flughafen oder auch bei der Szintigraphie.

  • Erkläre den Versuch zum Durchdringungsvermögen radioaktiver Strahlung.

    Tipps

    Die unterschiedlichen Strahlungsarten unterscheiden sich in ihrem Durchdringungsvermögen.

    Lösung

    Dies ist ein typischer Schulversuch, mit dem man zeigen kann, wie groß die Durchdringung der unterschiedlichen Strahlungsteilchen ist.

    Dabei sind zumeist die Strahler bekannt und man prüft, wie dick eine Abschirmung sein muss, damit sie vor der Strahlung schützt.