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Strahlenschutz – Gefahr bekämpfen 08:04 min

Textversion des Videos

Transkript Strahlenschutz – Gefahr bekämpfen

Strahlenschutz Teil zwei: Die Gefahr bekämpfen. Guten Tag und willkommen beim zweiten Teil der Lernreihe Strahlenschutz! Ich heiße Philip und werde euch in diesem Video erklären, was man tun kann, um sich direkt vor gefährlicher, ionisierender Strahlung zu schützen. Als Grundlage dient natürlich der erste Teil dieses zweiteiligen Videos. Die Thematik dieses Films unterteilt sich in drei Unterpunkte. Anfangs werden wir über die sogenannten „drei A's“ reden. Diese Faustregel hilft einem, sich kurz und prägnant die wichtigsten Schutzmaßnahmen zu merken und zu beherzigen. Wir werden dabei auf jeden der drei Punkte gesondert eingehen und klären, wieso sich hinter ihm eine Schutzmaßnahme für radioaktive Strahlung verbirgt. Danach klären wir die Frage, welche der drei Strahlungstypen, also Alpha-, Beta- und Gammastrahlung, man als gefährlichste einstufen kann. Am Ende werden wir unser gesammeltes Wissen kombinieren und uns kurz über radioaktive Schutzkleidung unterhalten. Wir schauen uns an, wie diese aufgebaut ist und besprechen ganz kurz, inwieweit sie uns vor radioaktiver Strahlung schützt. Doch beginnen wir mit den Schutzmaßnahmen in Bezug auf ionisierende Strahlung und speziell künstliche Radioaktivität. Generell gelten zwei Grundsätze: Je seltener man mit radioaktiver Strahlung in Berührung kommt, desto besser. Denn jeder Umgang mit solch strahlenden Stoffen erhöht die Chance eines Zwischenfalls oder einer schweren, radioaktiven Belastung. Und außerdem: Wissen ist der beste Schutz. Umso mehr Gedanken ihr euch über Strahlenschutz macht, desto besser. Denn nur, wenn man etwas über derartige Gefahren weiß, kann man sie auch bekämpfen und den sicheren Umgang mit ihnen üben. Das Schauen dieses Videos ist somit ein sehr guter Beitrag zur nötigen Vorsicht. Ist eine Interaktion mit vermeintlich radioaktiven Materialien jedoch unausweichlich, so gibt es eine einfache Faustregel, um sich die gröbsten Schutzmaßnahmen zu merken. Ihr müsst einfach die „drei A's“ beherzigen. Diese stehen für Aufenthaltsdauer, Abstand und Abschirmung und bilden den Grundstein des Strahlenschutzes. Wir besprechen sie jetzt im Einzelnen. Beginnen wir mit der Aufenthaltsdauer. Je länger ein Körper von einer radioaktiven Quelle bestrahlt wird, desto mehr schädliche Energie nimmt sein Körper auf und desto größer ist der dadurch verursachte Schaden. Die Äquivalenzdosis an schadhafter Energie steigt mit der Zeit. Dementsprechend ist es natürlich sehr effektiv, die Aufenthaltsdauer in der Nähe von strahlenden Stoffen zu minimieren und sich möglichst kurz dort aufzuhalten. Das zweite der drei A's steht für den Abstand. Radioaktive Quellen strahlen in der Regel in alle Richtungen gleich, also kugelförmig. Je weiter man von der Strahlenquelle entfernt steht, desto größer wird die Oberfläche dieser Kugelschale. Die gleiche Menge an schädlicher Energie muss sich somit auf eine größere Fläche verteilen. Da die Oberfläche des bestrahlten Körpers dabei jedoch gleich bleibt, nimmt er weniger schädliche Energie auf. Die aufgenommene Äquivalenzdosis sinkt also meistens, je weiter man von einer Strahlenquelle entfernt steht. Außerdem spielt hier das dritte A eine wichtige Rolle, denn es ist möglich radioaktive Strahlung abzuschirmen. Hierbei zeigt jedoch jeder Strahlungstyp ein anderes Verhalten. So lassen sich die großen und schweren Alphateilchen schon durch ein Blatt Papier fast vollkommen abschirmen. Und selbst die kleinen Betaminusteilchen, also die Elektronen, können durch ein Aluminiumblech aufgehalten werden. Betateilchen durchdringen dünnes Papier jedoch ziemlich ungehindert. Gammastrahlen lassen sich fast überhaupt nicht mehr abschirmen. Selbst durch eine mehrere Zentimeter dicke Bleischicht kommt noch ein großer Teil der Strahlung hindurch. Papier und Aluminium durchdringt sie natürlich mühelos. Dieses Abschirmungsverhalten verstärkt den Schutz durch Abstand noch einmal, denn steht man weit weg von einem radioaktiven Strahler, so schirmt schon die Luft um uns herum die Strahlen ein wenig ab. Hierbei zeigt sich erneut ein unterschiedliches Verhalten bei den drei Typen. Alphateilchen können die Luft bis in den Zentimeterbereich durchdringen. Betateilchen können, je nach Energie, sogar einige Meter weit durch die Luft fliegen. Gammastrahlen werden durch normale Luft wieder einmal fast gar nicht abgeschirmt und haben diesbezüglich eine praktisch unbegrenzte Reichweite. Wie ihr seht, kann man sich durch Beachten der drei A's recht einfach und gut schützen. Doch wollen wir nun erörtern, vor welcher der drei Strahlungsarten man sich am meisten schützen muss und welche von ihnen wohl die gefährlichste ist. Im ersten Teil dieses Videos haben wir die Äquivalenzdosis kennengelernt und gesehen, dass Alphastrahlung hier meist viel höhere Werte erreicht als Gammastrahlen oder zum Beispiel Betastrahlen. Bis dahin schienen Alphastrahlen die wohl gefährlichste Strahlungsart zu sein. Allerdings haben wir gerade gelernt, dass sich diese schweren Heliumkerne sehr leicht abschirmen lassen und sogar in der Luft nur wenige Zentimeter Reichweite haben. Alphastrahlung ist daher bei äußerer Belastung ziemlich ungefährlich. Bei „Inkorporation“ jedoch, also zum Beispiel Einatmen oder Verschlucken von radioaktiven Alphastrahlern, liegt keine schützende Luft- oder Hautschicht zwischen den Organen und der Strahlungsquelle. Hier bekommt der Organismus die gesamte schädliche Energie ab und wird stark belastet. Verschluckt man hingegen eine Gammastrahlungsquelle, so durchdringen die Gammastrahlen den Körper einfach und wandern quasi wieder hinaus. Die meiste Energie wird also nicht an den Organismus abgegeben und bleibt eher ungefährlich. Gammastrahlen sind in der Regel also nur bei wirklich hohen Belastungen oder Langzeitverstrahlungen gefährlich. Alphateilchen hingegen eher nur bei einer Inkorporation. Betateilchen haben nun eine mittlere Reichweite und eine mittlere Abschirmbarkeit, weswegen sie manchmal unterschätzt werden in ihrer Gefahr. Jeder Strahlungstyp hat also seine eigenen Gefahren und ist auf andere Weise schädlich. Jedoch sollte man bei allen Strahlungsarten sehr vorsichtig sein, denn wirklich ungefährlich ist Strahlung eigentlich nie. Wir können nun noch einmal unser Wissen grob zusammenfassen und uns überlegen, wie also eine Strahlenschutzbekleidung grob aufgebaut sein müsste. Zum ersten sollte natürlich eine Atemschutzmaske Bestandteil der Ausrüstung sein. Diese schützt vor Inkorporation von radioaktivem Material und somit hauptsächlich vor Alphastrahlung. Des Weiteren besteht sie aus einem Strahlenschutzanzug. Dieser ist meist mit zum Beispiel dünnen Bleichschichten verkleidet. Diese schirmen Betastrahlung ab und schwächen eintretende Gammastrahlen. Zur üblichen Ausrüstung gehören außerdem zum Beispiel Greifwerkzeuge und Maschinen mit möglichst langen Griffen. So kann man radioaktive Präparate bearbeiten und transportieren und trotzdem einen größtmöglichen Abstand dazu einhalten. Jeder, der mit radioaktiver Strahlung zu tun hat, muss außerdem ein sogenanntes „Dosimeter“ tragen. Das ist ein kleines Gerät, welches anzeigt, wenn der Körper zu hohen Strahlungsbelastungen ausgesetzt war. So lässt sich auch eine zu lange Aufenthaltsdauer bei zu hohen Strahlendosen möglichst vermeiden. Wie ihr seht, ist der Strahlenschutz ein sehr interessantes und weitreichendes Thema. Wenn ihr mehr darüber erfahren wollt, könnt ihr euch zum Beispiel an das Bundesamt für Strahlenschutz oder zum Beispiel den Strahlenschutzbeauftragten eurer Schule wenden. Denn in jedem Gebäude und jeder Organisation, in der auch nur sehr schwache radioaktive Präparate lagern oder zum Einsatz kommen, muss es einen Strahlenschutzbeauftragten geben, der diese überwacht. Ich verabschiede mich und wünsche euch noch einen schönen Tag. Habt Spaß und denkt immer an die drei A's, euer Philip Physik.

Strahlenschutz – Gefahr bekämpfen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Strahlenschutz – Gefahr bekämpfen kannst du es wiederholen und üben.

  • Nenne die 3 A's.

    Tipps

    Die 3 A's beschäftigen sich mit dem Schutz vor Strahlung, also was man beachten sollte beim Umgang mit Strahlung.

    Lösung

    Mit knappen Schlüsselwörtern kann man sich manche Grundsätze gut merken:

    • Aufenthaltsdauer: Wer länger dran bleibt, wird länger verstrahlt.
    • Abstand: Je weiter du weg stehst, desto weniger Strahlung trifft dich.
    • Abschirmung: Je nach Strahlungstyp kannst du dich durch Kleidung oder Barrikaden schützen. Blei ist besonders wirksam, jedoch ist $\gamma$-Strahlung dennoch sehr hartnäckig.
    Und damit weißt du auch schon, wie du dich verhalten solltest: Abschirmungen anziehen/aufstellen, wenn möglich, weiter weg bleiben, und nur so lange wie nötig damit arbeiten.

  • Beschreibe, woraus die Strahlungsarten bestehen.

    Tipps

    Das Positron ist das Antiteilchen des Elektrons.

    Lösung

    Woraus besteht diese Strahlung überhaupt?!

    Die $\gamma$-Strahlung besteht wie Licht aus Photonen. Nur hat $\gamma$-Strahlung eine höhere Frequenz also mehr Energie als sichtbares Licht.

    $\alpha$-Strahlung besteht aus Heliumkernen, also Teilchen, und zwar großen obendrein! Das ist auch der Grund, aus dem es eine so hohe Äquivalenzdosis hat. Der schwere Kern kommt nämlich nicht einfach an anderen Atomstrukturen vorbei, sondern trifft sie mit voller Wucht und gibt seine ganze Energie ab.

    $\beta$-Strahlung unterscheidet man in Minus und Plus, je nachdem, ob ein negatives Elektron oder dessen Antiteilchen, das Positron, frei wird.

  • Erkläre, welche Strahlung am gefährlichsten ist.

    Tipps

    Halte dir die Eigenschaften bezüglich der Abschirmung der Strahlungsarten vor Augen. Dann kannst du schon abschätzen, wann welche gefährlich ist.

    Lösung

    Strahlung ist nicht immer gleich Strahlung, auch wenn es sich um den gleichen Strahlungstyp handelt.

    Denn $\alpha$-Strahlung ist zwar mit einem Blatt Papier abschirmbar, eingeatmet oder verschluckt ist man allerdings schutzlos! Was besonders schlecht ist, da die $\alpha$-Strahlung einen besonders großen Impuls hat.

    $\gamma$-Strahlung mag vielleicht von innen und außen ähnlich schädlich sein. Dafür ist es besonders schwierig, ihr zu entkommen. Mit viel Abstand kann man die Dosis, der man sich aussetzt, jedoch gut verringern.

    $\beta$-Strahlung liegt irgendwo dazwischen. Es braucht nicht viel, um sie abzuschirmen, jedoch sollte man es schon tun, da sie ohne extra Abschirmung durchaus gefährlich sein kann.

  • Erkläre, in welchem Verhältnis der Abstand zur Strahlendosis steht.

    Tipps

    Dieses $\propto$ steht für eine Proportionalität. Zum Verständnis kannst du es aber wie ein $=$ betrachten, auch wenn es eigentlich nur Verhältnisse ausdrückt.

    Überlege, was passiert, wenn du auf einer Seite des $\propto$ bzw. des $=$ z.B. $r$ vergrößerst, und ob das Resultat dann Sinn ergibt.

    Lösung

    Ein Strahler strahlt kugelförmig ab, d.h., die Strahlenmenge, die ganz nah am Strahler zu messen ist, ist bei größerem Radius dieselbe. Sie muss sich aber auf einer viel größeren Fläche verteilen.

    Das bedeutet: Je weiter der Strahler strahlt, desto mehr verteilt sich dessen Strahlung. Deshalb bekommt man weniger Strahlung ab, wenn man weiter weg geht. Sie wird sozusagen „verdünnt" oder korrekt: gestreut.

    Aber in welchem Verhältnis?

    • Verdoppelt man den Abstand, verdoppelt sich die Dosis? Nein, es soll ja das Gegenteil passieren!
    • Also halbiert sich die Dosis, wenn der Abstand sich verdoppelt? Das geht schon in die richtige Richtung, allerdings haben wir ja eine Fläche, die sich verdoppelt, also $r^2$. Daraus folgt: Die Dosis wird geviertelt, wenn wir $r$ verdoppeln.
    $S\propto\dfrac{1}{r^2}$ heißt also unsere Proportionalitätsgleichung.

    Warum? ein Rechenbeispiel:

    $r:=1$

    $S=\dfrac{1}{1^2}=1$

    Wir verdoppeln $r$->$r:=2$.

    $S=\dfrac{1}{2^2}=\dfrac{1}{4}$ $S$ ist also nur noch ein Viertel so groß wie vorher.

    Das Quadrat ist also verantwortlich. Das $\dfrac{1}{.}$ macht es antiproportional. Eine Vergrößerung von $r$ macht die Zahl (den Bruch) und damit $S$ kleiner.

  • Nenne die zwei Grundsätze, die es beim Strahlenschutz zu beachten gibt.

    Tipps

    $\gamma$-Strahlung durchdringt sogar Blei, wird dabei aber abgeschwächt.

    Lösung

    Zunächst einmal: Das mit der Sicherheitsbrille ist falsch. Aber zwei Grundsätze gibt es, die man als Grundeinstellung verinnerlichen sollte:

    • Wissen ist der beste Schutz.
    • Je seltener man mit radioaktiver Strahlung in Berührung kommt, desto besser.
    Hinter Metallen ist man übrigens nicht immer sicher: Für $\alpha$ und $\beta$ Strahlung mag das durchaus gelten, aber für $\gamma$-Strahlung gilt das nicht! Selbst Blei schwächt sie nur, und das unter Umständen (z.B. wenn das Blei zu dünn ist) nicht mal genug.

  • Bestimme die Ablenkung der radioaktiven Strahlung im elektrischen Feld.

    Tipps

    $\alpha$-Strahlung besteht aus Helium Kernen.

    $\beta$-Minus-Strahlung besteht aus Elektronen.

    Lösung

    Wusstest du, dass man manche radioaktive Strahlung mit elektrischen Feldern lenken kann?

    Bei der $\beta$-Strahlung ist das am leichtesten nachzuvollziehen. Es sind beschleunigte Elektronen, damit also negativ geladen. Diese werden dann von der positiv geladenen Platte angezogen.

    Aber auch die $\alpha$- Strahlung lässt sich ablenken. Sie besteht aus Heliumkernen, also Protonen und Neutronen. Die Protonen sind positiv geladen und werden von der negativ geladenen Platte nach links abgelenkt, die Neutronen sind nicht geladen und kommen einfach mit.

    Die $\gamma$-Strahlung dagegen besteht aus Photonen. Diese lassen sich von elektrischen Feldern nicht ablenken. Sie muss man im weitesten Sinne wie Licht behandeln, um sie abzulenken. Einfache Glaslinsen etc. kann man dabei aber nicht benutzen.