radioaktivitet

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DIN EN ISO 7010 W003: Advarsel om radioaktive stoffer eller ioniserende stråling (også på afskærmningsbeholdere)

Radioaktivitet (fra fransk radioactivité ; fra latin radiare "udstråle" og activus "aktiv", "effektiv"; sammensat "strålingsaktivitet") er ustabil atomkernes egenskab til spontant at udsende ioniserende stråling . Atomkernen forvandler sig til en anden kerne ved at udsende partikler eller ændre dens tilstand ved at frigive energi. Den ioniserende stråling, der udsendes ved processen, er også kendt i daglig tale som "radioaktiv stråling".

Udtrykket radioaktivitet blev først opfundet i 1898 af ægteparret Marie Curie og Pierre Curie for fænomenet, der blev opdaget to år tidligere af Antoine Henri Becquerel . [1] [2] Transformationsprocessen kaldes også radioaktivt henfald eller atomforfald . Typer af atomer med ustabile kerner kaldes radionuklider .

Den energi, der frigives under omdannelsesprocessen, afgives som kinetisk energi fra udsendte partikler (for det meste alfa- eller beta -partikler) eller som strålingsenergi fra gammastråling . Strålingens type og energispektrum er typisk for det respektive radionuklid. Disse former for stråling, som højde og røntgenstråling , er ikke direkte mærkbare for mennesker og kan afhængigt af omstændighederne være skadelige (se strålingsskader , strålingseffekter ) eller nyttige (se f.eks. Strålesterilisering , radionuklidbehandling , brachyterapi ) .

Efter en periode, der er karakteristisk for hvert radioaktivt nuklid , er halveringstiden , dens mængde halveret og dermed også dens aktivitet . Halveringstider kan variere fra brøkdele af et sekund til kvadrillion år.

Radionuklider forekommer i naturen. Men de opstår også z. B. i atomreaktorer eller gennem atomvåbeneksplosioner . De kan specifikt fremstilles i partikelacceleratorer . Radioaktive stoffer bruges i radionuklidbatterier og varmeelementer til energiforsyning i rumfart samt i nuklearmedicin og strålebehandling . I arkæologi bruges radioaktivt henfald til at bestemme alderen, for eksempel med radiocarbonmetoden .

Anvendelse af udtryk

Radioaktivt henfald

Udtrykket "radioaktivt henfald" refererer oprindeligt til faldet i strålingsintensitet observeret på et radionuklid over tid (forudsat at radionuklidet ikke konstant regenereres af andre processer). Det bruges også til at reducere mængden af ​​radionuklid.

Rent teknisk betegnes den spontane transformation af den enkelte atomkerne - og undertiden enhver spontan tilstandsændring i et system beskrevet i kvantemekanikken - også som forfald, f.eks. B. "Gamma henfald" for emission af en enkelt gammakvantum. I ordets bogstavelige betydning er det mindre et spørgsmål om forfald end en transformation af atomkernen eller systemet.

Radioaktive stoffer og stråling

I daglig tale og i offentlige diskussioner skelnes der ikke mellem radioaktive stoffer og deres stråling. Sådan taler vi om radioaktiv stråling . [3] [4] Strengt taget er denne kombination af ord forkert, fordi det ikke er selve strålingen, der er radioaktiv, men de stoffer ( udsendere ), den kommer fra; hvad der menes er ioniserende stråling fra radioaktive stoffer . Tidligere var udtrykket Becquerel ( Engl .: Becquerel rays) brug. [5]

Rapporter om nukleare hændelser taler ofte om lækket stråling , [6] [7] selvom det så mest handler om utilsigtet frigivne radioaktive stoffer som cæsium-137 og jod-131 . Disse kan være betydeligt farligere end strålingen fra et system selv, for eksempel når det absorberes i menneskekroppen .

historie

I 1896, mens han forsøgte at forklare den røntgenstråling, han lige havde fundet som et fluorescerende fænomen, opdagede Antoine Henri Becquerel , at uransalte sorte fotografiske plader selv uden forudgående eksponering. Dette udelukkede fluorescens som årsag. Som han senere opdagede, kunne denne nye stråling trænge igennem uigennemsigtige materialer og ionisere luft uden at blive påvirket af temperaturændringer eller kemiske behandlinger af prøven. I 1898 opdagede Marie og Pierre Curie radioaktiviteten af thoriumoxid og isolerede to tidligere ukendte, langt stærkere udstrålende stoffer, som de kaldte radium og polonium .

I 1898 var Ernest Rutherford i stand til at skelne mellem to strålingskomponenter ved at undersøge penetrationskapaciteten, som han kaldte α- (alfa)- og β- (beta) stråling. [8] I 1899 kunne Stefan Meyer og Egon Schweidler og Friedrich Giesel vise, at disse er afbøjet i modsatte retninger i magnetfelter . I 1900 opdagede Paul Villard en tredje komponent, der ikke kunne distraheres af magnetfelter, og som var særlig gennemtrængende. For denne tredje type stråling opfandt Rutherford udtrykket γ (gamma) stråling i 1903 . [9] I 1909 var det blevet vist, at alfastråling består af heliumkerner og betastråling består af elektroner . Antagelsen om, at gammastråling er elektromagnetisk stråling, kunne først bekræftes i 1914 af Rutherford og Edward Andrade .

Allerede i 1903 - seks år før beviset for atomkerner - udviklede Rutherford og Frederick Soddy en hypotese, ifølge hvilken radioaktivitet er forbundet med omdannelse af grundstoffer ( transmutation ). Baseret på dette formulerede Kasimir Fajans og Frederick Soddy de radioaktive forskydningssætninger i 1913. Disse beskriver ændringen i masse- og atomnummer under alfa- og beta- henfald , hvilket betyder, at den naturlige forfaldsserie kunne forklares som en trin-for-trin-sekvens af disse henfaldsprocesser.

I 1933 lykkedes det Irène og Frédéric Joliot-Curie for første gang at producere nye radioaktive elementer. Ved at bombardere prøver med a-partikler kunne de producere nuklider , der ikke forekommer i naturen på grund af deres korte halveringstider . I 1934, under deres forsøg, opdagede de en ny type beta -henfald, hvor positroner blev udsendt i stedet for elektroner. Siden da er der skelnet mellem β + og β - stråling.

I 1980 forudsagde Aureliu Săndulescu , Dorin N. Poenaru og Walter Greiner en ny type radioaktivitet baseret på teoretiske overvejelser, hvor kerner, der er tungere end α-partikler, udsendes. [10] Det første eksperimentelle bevis på en sådan klynge -opløsning blev opnået af HJ Rose og George Arnold Jones i 1983 ved University of Oxford . [11] De observerede, at 223 Ra , normalt en α -emitter, meget sjældent falder til 209 Pb med emission af en 14 C -kerne .

Fysisk grundlæggende

Nuklidkort over den radioaktive forfaldstype. Nuklider tegnet i sort er stabile, farvede er ustabile. Den diagonale linje viser nuklider med samme antal protoner og neutroner. Det kan ses, at nuklider med mere end cirka 20 protoner kun er stabile med et overskud af neutroner . Det tungeste stabile nuklid er bly-208 med 82 protoner og 126 neutroner.

stabilitet

Ifølge den nuværende videnstilstand er der 255 stabile [12] nuklider og omkring 100 ustabile nuklider [13] i naturen. I alt kendes omkring 3000 radioaktive nuklider (radionuklider). [14] Langt størstedelen af ​​alle kendte nuklider har således vist sig at være radioaktive.

Hvis der ikke er observeret radioaktivitet i et nuklid, er der to muligheder:

  • nuklidet er stabilt i absolut forstand, det vil sige, at der i henhold til kendskabstilstanden i fysik ikke er en tilstand med lavere energi, som det kan passere ind i (henfald);
  • nuklidet kunne teoretisk forfalde, men hidtil er der ikke pålideligt fundet nogen henfaldshændelse eller klart henfaldsprodukt ( observationsstabilt nuklid ).

Et eksempel på den første type er helium-4. Et eksempel på den anden type er bly-208, det tungeste nuklid uden dokumenteret henfald. Dens alfa henfald 208 Pb → 204 Hg + α ville frigive omkring 0,5 MeV energi. Estimater af halveringstiden ifølge forskellige varianter af Geiger-Nuttall-reglen resulterer i mere end 10 100 år, dvs. mindst 10 90 gange universets alder. Derfor er det usandsynligt, at dette forfald nogensinde vil blive observeret. Der er andre nuklider med mulig, men ikke observeret, henfald. Det samlede antal stabile nuklider er derfor endnu ikke blevet bestemt i dag (2020).

Alle grundstoffer op til bly, undtagen technetium og promethium , har en eller flere stabile isotoper; antallet af stabile isotoper går op til ti ( tin ). Alle grundstoffer, der er tungere end bly, er ustabile (radioaktive).

Indflydelse af kernemasse og neutron-protonforhold

Kun to meget lette nuklider, det normale hydrogen 1 H og den sjældne heliumisotop 3 He , er stabile med færre neutroner end protoner. Alle andre nuklider "har brug for" mindst lige så mange for stabilitet ( 6 Li, 10 B, 12 C, 14 N, 16 O, 20 Ne, 24 Mg, 28 Si, 32 S, 36 Ar og 40 Ca), men for det meste endda flere neutroner som protoner. Det gennemsnitlige forhold mellem antallet af neutroner og antallet af protoner stiger med et stigende atomnummer fra 1: 1 for meget lette nuklider til 1,54: 1 for de tungeste stabile nuklider (se også neutronoverskud ). Alle nuklider med for mange eller for få neutroner er ustabile og derfor radioaktive. Kerner med mere end 208 partikler er altid ustabile.

De mest stabile nuklider - dvs. dem med den højeste bindingsenergi pr. Nukleon - er 62 Ni, 58 Fe og 56 Fe. Umiddelbare naboer som f.eks B. 63 Ni eller 60 Co er allerede radioaktive. Ud over et afbalanceret forhold mellem neutroner og protoner er det afgørende, om antallet af neutroner og protoner er lige (parret og billigt) eller ulige (uparret og ugunstigt). Bindingsenergien kan beregnes cirka med Bethe-Weizsäcker-formlen .

For ustabile nuklider kan man estimere på hvilken måde (beskrevet nedenfor) de henfalder:

  • for mange neutroner: beta-minus henfald; med et stort overskud også direkte neutronemission
  • for alvorlig: alfa henfald; undertiden også klyngeopløsning eller spontan opdeling (fission)
  • for mange protoner: beta plus henfald eller elektronoptagelse ; med et stort overskud også direkte protonemission

Et gammaforfald forekommer normalt som en opfølgningsproces efter et tidligere henfald af en anden type.

Generelt er halveringstiden kortere, jo længere nuklidet er fra stabiliteten (sorte felter på nuklidkortet).

Forfald over tid

Radioaktivt henfald er ikke en deterministisk proces . Forfaldstidspunktet for hver enkelt atomkerne er tilfældigt . [15] Der er imidlertid en vissandsynlighed for forfald pr. Tidsenhed for hvert radionuklid; I tilfælde af makroskopiske mængder stof betyder det, at mængden af ​​nuklid falder eksponentielt til en god tilnærmelse, som beskrevet i loven om forfald . Sandsynligheden for forfald kan indikeres indirekte, men tydeligt ved halveringstiden , dvs. den periode, hvorefter halvdelen af ​​atomkernerne i et indledende sæt er henfaldet. Radioaktive halveringstider spænder fra små brøkdele af et sekund til kvadrillion år. Jo kortere halveringstid, jo større aktivitet af dette nuklid for en given mængde stof.

Den samlede aktivitet af en original mængde kan stige mange gange, hvis der ikke dannes et stabilt eller langlivet nuklid under henfald. Stoffet er beriget med radionuklider i forfaldsserien, der hver har samme aktivitet som den oprindelige proces. Dette skaber en sekulær ligevægt . Dette gøres på z. B. 137 Cs efter et par minutter, ved 232 Th tager det flere år.

Forholdet mellem halveringstid og specifik aktivitet
isotop Halveringstid [14] specifik aktivitet af nuklidet specifik aktivitet i forfaldsserien Henfald
arter
131 I. 8 dage 4.600.000.000.000 Bq / mg 4.600.000.000.000 Bq / mg β -
137 Cs 30 år 3.200.000.000 Bq / mg 6.230.000.000 Bq / mg β -
239 Pu 24.110 år 2.300.000 Bq / mg 2.300.000 Bq / mg α
235 U 704.000.000 år 80 Bq / mg 160 Bq / mg α, β -
238 U 4.468.000.000 år 12 Bq / mg 37 Bq / mg α, β -
232 Th 14.050.000.000.000 år 4 Bq / mg 41 Bq / mg α, β -

Statistiske udsving

Aktiviteten A af en mængde stof er den forventede værdi af antallet af henfald N pr. Tidsenhed. Det faktiske antal henfald observeret i et bestemt tidsinterval T svinger tilfældigt omkring den forventede værdi N T = A · T ; frekvensen, hvormed et bestemt tal k forekommer, følger en Poisson -fordeling . Denne proces er z. B. bag uregelmæssighederne ved revnedannelse af en kontamineringsdetekteringsanordning ("Geigertæller").

Hvis middelantallet er tilstrækkeligt stort, kan Poisson -fordelingen omtrent beskrives ved den gaussiske fordeling . Standardafvigelsen kl Forfalde hændelser i det valgte tidsinterval .

Typer af forfald

Forskellige former for henfald af et radionuklid i nuklidkortet : lodret: atomnummer (protonnummer) Z , vandret: neutronnummer N

De mest almindelige, vigtigste og længste kendte former for henfald , også kendt som henfaldstilstand (ZM) eller henfaldskanal , er alfa-, beta- og gammaforfald. Da arten af ​​disse processer var ukendt på tidspunktet for deres opdagelse, blev de tre strålingstyper angivet i rækkefølge for stigende penetration med de tre første (små) bogstaver i det græske alfabet: α, β og γ.

  • Under alfa -henfald udsender atomkernen en alfapartikel, der består af to protoner og to neutroner. Dette reducerer massetallet med 4 og ordinalnummeret med 2.
  • I betaforfald i snævrere forstand udsender atomkernen enten en elektron eller en positron ; dette skabes i atomkernen, når en neutron omdannes til en proton eller en proton til en neutron. Massetallet forbliver det samme, ordinalnummeret ændres med +1 eller −1.
  • Under gammaforfald udsender atomkernen en foton med høj energi. Massen og atomnummeret forbliver det samme, kun kerneens excitationstilstand reduceres. Gamma -henfald forekommer normalt som en direkte konsekvens af et tidligere alfa- eller beta -henfald.

Ud over disse tre former for transformation blev andre senere opdaget. De fleste af dem er sjældne og har kun interesse for fysisk forskning i sig selv; Udover alfa-, beta- og gammaforfald har spontan fission også en vis praktisk betydning.

Nogle nuklider kan henfalde på flere måder, dvs. de har mere end en henfaldskanal. Et nuklidkort er en grafisk oversigt over alle stabile og ustabile nuklider inklusive deres observerede typer af henfald og halveringstider .

Det store antal eksisterende former for henfald kan opdeles i kategorier:

Forfalder med emission af nukleoner
Mange radioaktive kerner transformeres med emission af nukleoner, dvs. protoner, neutroner eller lette kerner. Det mest fremtrædende eksempel er alfa -henfald . Her deler moderkernen en heliumkerne af. Mere sjældent udsendes (udsendes) enkelte neutroner eller protoner eller hele kulstof eller andre lette kerner. Alle henfald med emission af nukleoner medieres af den stærke interaktion sammen med den elektromagnetiske interaktion .
Beta forfalder
Hvis elektroner (eller deres antipartikler) er involveret i et henfald, kaldes dette beta -henfald. Der er flere sådanne processer. En elektron behøver ikke altid at blive skabt som et produkt; en elektron kan også konverteres, som det er tilfældet med elektronfangst . Alle beta -henfald er processer med svag interaktion .
Overgange mellem tilstande i den samme kerne
I dette tilfælde udsendes der ingen partikler. Tilsvarende ændrer kernen sig heller ikke til en anden; det afgiver bare overskydende energi. Dette kan frigives som gammastråling eller afgives til en elektron i atomskallen (intern omdannelse). Dette er processer med elektromagnetisk interaktion.

Oversigt

Forfaldstilstand deltagende partikler Datterkerne udsendes
Partikel
Forfalder med emission af nukleoner
α Alpha henfald Kernen udsender en 4 He -kerne ( A = 4, Z = 2), også kaldet alfapartikler . ( A −4, Z −2) 4 Han
SF Spontan splittelse Kernen går i opløsning i to mellemstore kerner med emission af for det meste to til tre neutroner, sjældent i yderligere (for det meste lette) kerner. 2+ kerner 2… 3 efter
s. s Protonemission Kernen udsender en proton. ( A −1, Z −1) s. s
n Neutronemission Kernen udsender en neutron. ( A −1, Z ) n
2p Dobbelt protonemission Kernen udsender to protoner på samme tid. ( A −2, Z −2) 2 s
2n Dobbelt neutronemission Kernen udsender to neutroner på samme tid. ( A −2, Z ) 2 n
A c Z c Klynge -opløsning Kernen udsender en mindre kerne ( 14 C til 28 Si) med A c , Z c . Der forbliver en tung kerne mellem 204 Hg, 212 Pb og 211 Bi.
Af historiske årsager er alfa -henfaldet (se ovenfor) i. Regnes generelt ikke blandt klyngedisintegrationerne.
( A - A c , Z - Z c ) ( A c , Z c )
Beta forfalder
β - Beta-minus henfald Kernen udsender en elektron og en elektron antineutrino. ( A , Z +1) ν̅ e , e -
β + Beta plus henfald Kernen udsender en positron og en elektronneutrino . ( A , Z −1) v e , e +
K (ε) Elektronfangst Kernen absorberer en elektron fra atomskallen og udsender en elektronneutrino. ( A , Z −1) v e
ββ (2β - ) Dobbelt beta-minus henfald Kernen udsender to elektroner og to elektronantineutrinoer. ( A , Z +2) 2 ν̅ e , 2 e -
(2β + ) Dobbelt beta plus henfald Kernen udsender to positroner og to elektronneutrinoer. ( A , Z −2) 2 v e , 2 e +
(εβ + ) Elektronfangst med positronemission Kernen absorberer en elektron fra atomskallen og udsender en positron og to elektronneutrinoer. ( A , Z −2) 2 v e , e +
KEC (2ε) Dobbelt elektronfangst Kernen absorberer to elektroner fra atomskallen og udsender to elektronneutrinoer. ( A , Z −2) 2 v. E
Overgange mellem tilstande i den samme kerne
DET Gamma forfald Den exciterede kerne udsender en (hovedsagelig) højenergi foton (gamma quantum). ( A , Z ) γ
(IC) Indre konvertering Den ophidsede kerne overfører energi til en skalelektron, som forlader atomet. ( A , Z ) e -
  • Forkortelserne uden parentes bruges i isotoplisten af ​​det tyske sprog Wikipedia, dem i parentes bruges ofte på andre websteder.
  • K / β + angiver forekomsten af ​​elektronfangst samt beta plus henfald.

Forfalder med emission af nukleoner

Alpha henfald (α)

Alpha-henfald forekommer hovedsageligt i tungere og relativt lav-neutron-nuklider. En helium- 4-kerne, kaldet en alfapartikel i dette tilfælde, forlader moderkernen med en hastighed på 3 til 8 procent af lysets hastighed . Dette er muligt på trods af den høje Coulomb -barriere på grund af tunneleffekten . Restkernen, også kaldet rekylkernen eller datterkernen, har efter processen et nukleontal reduceret med 4 og et atomladetal reduceret med 2.

Den generelle formel for alfa henfald er

Moderkernen X med nukleontal (massenummer) A og protonnummer Z henfalder med emission af en alfapartikel til datterkernen Y med et nukleontal reduceret med 4 og et antal protoner reduceret med 2.

Eksempel : henfald af uran-238 til thorium-234:

Yderligere henfald med emission af nukleoner følger her .

Beta forfalder

Betaforfald opstår, når der er en ubalance i forholdet mellem neutroner og protoner i kernen. Den resulterende betastråling består enten af ​​elektroner (β - ) eller positroner (β + ), som efterlader kernen ved - afhængig af nuklidet - op til 99,9 procent af lysets hastighed.

Beta -minus henfald (β - )

Under beta-minus henfald omdannes en neutron til en proton i kernen. Der udsendes en elektron og en elektron antineutrino . Det nucleon Antallet af kernen ændrer sig ikke, dets atomnummer stiger med 1.

Den generelle formel er

Moderkernen X med nucleon nummer A og proton nummer Z henfalder med emission af en elektron og en elektron antineutrino til datterkernen Y med samme antal nukleoner og et øget antal protoner.

Eksempel: henfald af carbon-14 i den stabile isotop nitrogen-14:

Beta-minus stråling kan overføres gennem et par meter luft eller z. B. fuldstændig afskærmning med en plexiglasplade.

Neutrino og antineutrino er kun udsat for svag interaktion . På grund af denne ekstremt sjældne interaktion med stof er de svære at opdage og ufarlige for levende væsener. Solneutrinoer krydser dele af solen og hele jorden næsten uden at blive svækket.

Beta plus henfald (β + )

Ved beta-plus henfald omdannes en proton til en neutron i kernen; der udsendes en positron og en elektronneutrino. Kernens nukleontal ændres ikke, dets atomnummer reduceres med 1.

Den generelle formel er

Moderkernen X med nucleon nummer A og proton nummer Z henfalder med emission af en positron og en elektronneutrino til datterkernen Y med samme antal nukleoner og et færre antal protoner.

Eksempel: henfaldet af nitrogen-13 i den stabile isotop carbon-13:

(Enkel) elektronopsamling (ε)

En anden måde at konvertere en proton til en neutron er elektronfangst , også kendt som ε henfald eller undertiden omvendt β henfald . En elektron "trækkes" fra atomskallen ind i kernen. Efter den typisk berørte elektronskal , K -skallen, omtales elektronfangst også som K -indfangning . En proton i kernen omdannes til en neutron, og en elektronneutrino udsendes. Ændringen i kernen er den samme som i β + henfald: antallet af nukleoner forbliver uændret, atomnummeret reduceres med en. Elektronfangst konkurrerer derfor med β + henfald. Da β + henfaldet skal generere energien til det udsendte positron, er β + henfaldet energisk ikke en mulighed for hvert nuklid, der henfalder med elektronfangst. Der frigøres et rum i skallen, der påvirkes af elektronfangst, og elektroner fra de ydre skaller bevæger sig op og udsender karakteristiske røntgenstråler.

Generelt er formlen for elektronfangst

Moderkernen X fanger en elektron fra atomskallen og omdannes med en elektron neutrino til datterkernen med samme antal nukleoner og et færre antal protoner.

Eksempel: henfaldet af nikkel-59 til kobolt-59:

Dobbelt elektronfangning (2ε)

For nogle kerner er simpel elektronfangst ikke energisk muligt, men de kan henfalde ved at fange to elektroner på samme tid. Da sådanne henfald kræver to svage interaktioner på samme tid, har de ekstremt lange halveringstider. De blev først opdaget direkte i 1986. [16]

Eksempel: henfaldet af xenon-124 til tellur-124:

Dobbelt beta -minus henfald (2β - )

For nogle kerner er et enkelt beta -henfald ikke energisk muligt, men de kan henfalde, mens de udsender to elektroner. Da sådanne henfald kræver to svage interaktioner på samme tid, har de ekstremt lange halveringstider. De blev først opdaget direkte i 1987.

Eksempel: henfald af zirconium-96 til molybdæn-96:

Ob beim doppelten Beta-Zerfall stets zwei Neutrinos emittiert werden oder ob auch ein neutrinoloser doppelter Beta-Zerfall vorkommt, ist bisher (2016) nicht beantwortet. Könnte der neutrinolose Fall nachgewiesen werden, so hätten sich die Neutrinos gegenseitig annihiliert , was bedeuten würde, dass Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen sind. Damit wären sie sogenannte Majorana-Teilchen .

Übergänge zwischen Zuständen desselben Kerns

Gamma-Zerfall (γ)

Ein Gamma-Zerfall tritt allgemein auf, wenn ein Atomkern nach einem vorherigen anderen Zerfall in einem angeregten Zustand verbleibt. Durch Emission hochenergetischer elektromagnetischer Strahlung (γ-Strahlung) gibt der Atomkern Energie ab und geht in einen Zustand niedrigerer Energie über. Die Neutronen - und Protonenzahl des Kerns ändern sich dabei nicht. Die Bezeichnung Gamma„zerfall“ ist insofern etwas irreführend, aber trotzdem übliche Nomenklatur. Der Gammazerfall erfolgt bis auf wenige Ausnahmen innerhalb kürzester Zeit (10 −18 bis 10 −12 Sekunden) nach einem vorherigen Zerfall.

Die allgemeine Formel ist

Der angeregte Kern X regt sich unter Aussendung eines Gammaquants ab.
Zerfallsschema von 60 Co
Zerfallsschema von 99 m Tc

Ein bekanntes Beispiel ist die Aussendung von Gammastrahlung durch einen Nickel-60-Kern, der (meist) durch Beta-Zerfall eines Cobalt-60-Kerns entstanden ist:

Das Zerfallsschema dieses Prozesses ist in der Grafik am rechten Rand dargestellt. 60 Co , ein Nuklid mit vielen praktischen Anwendungen, ist ein Beta-Minus-Strahler mit einer Halbwertszeit von 5,26 Jahren. Es zerfällt in einen angeregten Zustand von 60 Ni * , der praktisch sofort mit einer Halbwertszeit von etwas weniger als 1 ps durch Emission von (meist) einer Kaskade aus zwei Gammaquanten in den Grundzustand übergeht.

Bei den praktischen Anwendungen von 60 Co und vielen anderen Radionukliden geht es sehr oft nur um diese Gammastrahlung; die Alpha- oder Betastrahlung wird in diesen Fällen durch das Gehäuse des radioaktiven Präparates abgeschirmt und nur die Gammastrahlung dringt nach außen.

Obwohl die Gammastrahlung aus dem Tochternuklid des Alpha- oder Beta-Zerfalls kommt, ordnet man sie sprachlich immer dessen Mutternuklid zu. Man spricht vom „Gammastrahler“ Cobalt-60 usw., denn die einzige praktisch brauchbare Quelle dieser Gammastrahlung ist ein 60 Co-Präparat.

Nur wenn der angeregte Zustand ein Isomer ist, dh eine ausreichend lange Halbwertszeit hat, kann die eigentliche Gammastrahlungsquelle getrennt von ihrer Erzeugung genutzt werden, wie im Falle von Technetium -99:

Dieses Technetium-Isotop mit einer Halbwertszeit von sechs Stunden wird in der medizinischen Diagnostik verwendet.

Zur Abschirmung von γ-Strahlung sind unter Umständen dezimeterdicke Beton- oder Bleiplatten nötig, denn sie hat in Materie keine bestimmte Reichweite, sondern wird nur exponentiell abgeschwächt. Es gibt daher für jedes Abschirmmaterial eine von der Gammaenergie abhängige Halbwertsdicke . Gammastrahlung ist wie Licht elektromagnetische Strahlung, ihr Quant ist aber sehr viel energiereicher und liegt damit weit außerhalb des für das menschliche Auge sichtbaren Spektrums.

Innere Konversion (IC)

Die beim Übergang eines Atomkerns in einen energetisch niedrigeren Zustand freiwerdende Energie kann auch an ein Elektron der Atomhülle abgegeben werden. Diesen Vorgang nennt man Innere Konversion. Die Konversionselektronen haben dementsprechend ganz charakteristische Energien, zeigen also im Gegensatz zu β-Elektronen ein Linienspektrum.

Der angeregte Kern X regt sich ab. Die dabei freiwerdende Energie geht als kinetische Energie auf ein Elektron der Atomhülle über.

Bei innerer Konversion fehlt nach dem Zerfall in der Hülle eine negative Elementarladung und es bleibt ein positives Ion zurück.

Weitere Zerfallsarten unter Aussendung von Nukleonen

Spontane Spaltung (SF)

Bei besonders schweren Kernen jenseits der Ordnungszahl 90 ( Thorium ) ist die spontane Spaltung ein weiterer radioaktiver Umwandlungsprozess. Der Atomkern zerfällt in zwei (selten mehr) mittelschwere Tochterkerne und setzt dabei zwei oder drei Neutronen frei. Es sind verschiedener Tochterkernpaare möglich, jedoch ist die Summe der Kernladungszahlen und die Summe der Massenzahlen aller Spaltprodukte jeweils gleich der des Ursprungskerns:

Natürlich vorkommenden Uranisotope zerfallen zu einem winzigen Teil durch spontane Spaltung:

Neben der meist binären Kernspaltung tritt selten auch eine ternäre Kernspaltung auf, bei der also ein drittes (leichtes) Teilchen auftritt. Meist ist dieses Teilchen ein 4 He- oder 3 H-Kern.

Noch seltener treten quaternäre Kernspaltungen auf, in denen zwei weitere leichte Teilchen (auch hier meist 4 He) entstehen. [17]

Spontane Nukleonenemission (p, n, 2p, 2n)

Bei Kernen mit besonders hoher oder besonders niedriger Neutronenzahl kann es zu spontaner Nukleonenemission , dh zu Protonen- oder Neutronenemission kommen. Atomkerne mit sehr hohem Protonenüberschuss können ein Proton abgeben, Atomkerne mit hohem Neutronenüberschuss können Neutronen abgeben.

Beispiel: Bor-9 spaltet ein Proton ab, um den Überschuss auszugleichen:

Beispiel: Helium-5 sendet dagegen spontan ein Neutron aus:

Zwei-Protonen-Zerfall (2p)

Bei extremem Protonenüberschuss kann der Zwei-Protonen-Zerfall auftreten, bei dem sogar zwei Protonen gleichzeitig emittiert werden.

Beispiel: Der Zerfall von Schwefel -26 in Silicium -24:

Zwei-Neutronen-Zerfall (2n)

Bei extremem Neutronenüberschuss kann der Zwei-Neutronen-Zerfall auftreten, bei dem sogar zwei Neutronen gleichzeitig emittiert werden.

Beispiel: Der Zerfall von Beryllium -16 in Beryllium-14:

Beide Zwei-Nukleonen-Prozesse treten nahe der theoretischen Stabilitätsgrenze, dem „Rand der Nuklidkarte“ auf. Außerhalb davon kann es keine gebundenen Atomkerne geben. [18]

Clusterzerfall (A c Z c )

Statt einzelner Nukleonen oder Helium-4-Kerne werden in sehr seltenen Fällen auch größere Atomkerne emittiert. Diese Zerfallsform wurde 1980 vorhergesagt und 1983 experimentell bestätigt.

Beispiele:

Zerfallsreihen

Das Produkt eines Zerfalls kann stabil oder seinerseits radioaktiv sein. Im letztgenannten Fall wird eine Abfolge von radioaktiven Zerfällen stattfinden, bis schließlich ein stabiles Nuklid als Endprodukt entstanden ist. Diese Aufeinanderfolge radioaktiver Zerfälle heißt Zerfallsreihe oder Zerfallskette .

So zerfällt das Isotop Uran -238 unter Aussendung eines Alpha-Teilchens in Thorium -234, dieses wandelt sich dann durch einen Beta-Zerfall in Protactinium -234 um, welches wieder instabil ist und so fort. Nach insgesamt 14 bzw. 15 Zerfällen endet diese Zerfallsreihe beim stabilen Kern Blei -206. Da manche Kerne auf verschiedene Weisen zerfallen können (siehe Zerfallskanal ), können von einem Mutterkern mehrere Zweige der gleichen Zerfallsreihe ausgehen (die sich auch wieder treffen können). So gehen zum Beispiel etwa 64 % der Atome einer Bismut -212-Probe durch einen Beta-Zerfall in Polonium -212, die übrigen etwa 36 % durch einen Alpha-Zerfall in Thallium -208 über.

Eine ursprünglich reine Probe eines Radionuklids kann auf diese Weise mit der Zeit in ein Gemisch verschiedener Radionuklide übergehen. Dabei sammeln sich langlebige Nuklide stärker als kurzlebige an.

Abschirmung und Reichweite

Alphastrahlung wird durch ein Blatt Papier, Betastrahlung durch ein Metallblech von einigen Millimeter Dicke vollständig absorbiert; zur hinreichenden Schwächung von Gammastrahlung braucht man – je nach Energie dieser Strahlung – mehrere Zentimeter bis Dezimeter eines Materials möglichst hoher Dichte (siehe Abschirmung (Strahlung) ).

α-Strahlung kann schon mit einem Blatt Papier, dünner Pappe oder durch Luft abgeschirmt werden. Zur Abschirmung von β -Strahlung (Elektronen) werden dünne Schichten aus Plexiglas oder Blech verwendet, wobei Materialien mit geringer Ordnungszahl auf Grund geringerer auftretender Bremsstrahlung sich besser eignen. Zur Abschirmung von β + - und zugleich γ-Strahlung (siehe Annihilation ) werden Materialien hoher Ordnungszahlen verwendet, z. B. Blei . [19] Generell steigt die Reichweite ionisierender Strahlung mit ihrer Energie und fällt mit der Dichte des Abschirmmaterials. α-Strahlung der kinetischen Energie von 5 MeV hat in Luft eine Reichweite von 3,6 cm, dagegen in Gewebe nur 0,04 mm. [20] [21] Hauptsächlich gibt ionisierende Strahlung Energie durch Stöße mit den Atomen des Abschirmmaterials ab, dabei werden Atome ionisiert oder angeregt , wodurch wiederum Sekundärelektronen und Röntgenstrahlung innerhalb des Abschirmmaterials entstehen.

Radioaktivität in der Umwelt

Radioaktivität kommt in unserer Umwelt teils natürlich (ohne Zutun des Menschen) vor, teils wurde oder wird sie durch menschliche Tätigkeiten erzeugt („anthropogen“). Ursachen natürlicher radioaktiver Strahlung sind primordiale Radionuklide mit ihren Folgeprodukten sowie Nuklide, die durch die kosmische Strahlung in der Erdatmosphäre erzeugt werden. Menschlich verursachte Radioaktivität weist meist eine von der natürlichen abweichende Isotopenzusammensetzung auf, denn sie enthält auch kurzlebige, nicht in Zerfallsreihen oder Spallationsprozessen entstehende Radionuklide.

Natürlich vorkommende Radioaktivität

Die primordialen Radionuklide stammen aus dem Material der Urerde und sind wegen ihrer großen Halbwertszeit heute noch vorhanden. Zu ihnen gehören das im menschlichen Körper stets enthaltene Kalium -40 und die als Kernbrennstoff wichtigen Isotope des Urans . Weitere Radionuklide entstehen indirekt als ständig nachproduzierte Zerfallsprodukte der radioaktiven Zerfallsreihen dieser primordiale Nuklide, wie das überall aus dem Erdboden austretende Gas Radon . Diese Nuklide bezeichnet man als radiogen . Weitere, kosmogene Radionuklide werden laufend in der Atmosphäre durch Kernreaktionen mit der kosmischen Strahlung erzeugt. Zu ihnen gehört Kohlenstoff -14, der ebenso wie Kalium-40 durch den Stoffwechsel in alle Organismen gelangt.

Die Strahlung der überall vorhandenen natürlichen Radionuklide wird als Terrestrische Strahlung bezeichnet.

Vom Menschen erzeugte oder freigesetzte Radioaktivität

Schon lange vor Entdeckung der Radioaktivität wurden durch menschliche Tätigkeiten wie Bergbau und Kohleverbrennung radioaktive Stoffe freigesetzt. Paracelsus beschrieb 1567 die Schneeberger Krankheit . Metallerze und Kohle enthalten mehr Radionuklide als die durchschnittliche Biosphäre; Schachtanlagen befördern Radon aus dem Erdinnern an die Oberfläche.

Mit der Förderung von Uran, dem Bau von Kernkraftwerken und vor allem dem Bau und dem oberirdischen Test von Kernwaffen wurde Radioaktivät in die Biosphäre entlassen, die globale Auswirkungen hatte.

Große Mengen an radioaktiven Substanzen wurden (neben den Atomtests bis 1963) durch Unfälle kerntechnischer Anlagen frei. Am bekanntesten sind die Nuklearkatastrophe von Tschernobyl und die Nuklearkatastrophe von Fukushima . Nach 1990 wurde ebenfalls der Kyschtym-Unfall 1957 und die dabei ausgetretene Osturalspur bekannt.

Medizinische Anwendungen oder Materialuntersuchungen mit ionisierender Strahlung tragen nicht zur menschlich bedingten Radioaktivität bei. Soweit überhaupt radioaktive Stoffe genutzt werden, sind dies kurzlebige Nuklide in geringen Mengen, wie z. B. in der Positronen-Emissions-Tomographie .

Bestimmte langlebige Nuklide aus dem radioaktiven Abfall der Kernspaltung könnten künftig durch Transmutation in weniger aufwändig zu lagernde kurzlebigere Nuklide verwandelt werden.

Größen und Maßeinheiten

Aktivität

Als Aktivität bezeichnet man die Anzahl der Zerfallsereignisse pro Zeiteinheit, die in einer Probe eines radioaktiven oder radioaktiv kontaminierten Stoffes auftritt. Angegeben wird die Aktivität üblicherweise in der SI-Einheit Becquerel (Bq). 1 Becquerel entspricht einem Zerfall pro Sekunde.

Strahlendosis

Zu den Größen und Maßeinheiten, die sich auf die Wirkung ionisierender Strahlung (aus radioaktiven oder anderen Quellen) beziehen, gehören

  • die Energiedosis mit der Maßeinheit Gray , die die absorbierte Energie pro Masse in Joule /Kilogramm (J/kg) beschreibt,
  • die Äquivalentdosis mit der Maßeinheit Sievert , entspricht der Energiedosis, korrigiert um festgelegte Wichtungsfaktoren für verschiedene Strahlungsarten und
  • die Ionendosis mit der Maßeinheit Coulomb / Kilogramm (C/kg), die die Menge der verursachten Ionisierungsvorgänge beschreibt.

Messgeräte für Strahlung aus Radioaktivität

Für Nachweis und quantitative Messung der Strahlung gibt es viele Arten von Detektoren, die jeweils für bestimmte Strahlenarten geeignet sind. Ein bekanntes Beispiel ist der Geigerzähler . Ionisationskammern und Nebelkammern sind zum Nachweis von Alpha-, Beta- und Gammastrahlung verwendbar, Szintillationszähler und Halbleiterdetektoren dienen der Detektion von Beta- und Gammastrahlen.

Für den Strahlenschutz werden zur Messung verschiedene Typen von Dosimetern und Dosisleistungsmessern verwendet. Sie enthalten jeweils einen oder mehrere der vorstehend genannten Detektoren.

Die allererste Messung, die eine quantitative Aussage über die Strahlung ergab, wurde von Pierre Curie und Marie Curie mit Hilfe eines Elektroskops durchgeführt. Dieses maß die Abnahme einer elektrischen Ladung aufgrund der durch die Ionisation hervorgerufenen Leitfähigkeit der Luft. Das gleiche Messprinzip wird noch heute (2016) im Füllhalterdosimeter benutzt.

Anwendungen

Periodensystem der Elemente gefärbt nach der Halbwertszeit ihres stabilsten Isotops.

Technische Anwendungen

Radionuklidbatterien werden in der Raumfahrt zur Stromversorgung und Radionuklid-Heizelemente zur Heizung verwendet. Jenseits der Jupiter -Umlaufbahn reicht die Strahlung der weit entfernten Sonne nicht mehr aus [22] , um mit Solarzellen in praktikabler Größe den Energiebedarf der Sonden zu decken. Ebenfalls können starke Strahlungsgürtel , wie sie z. B. Jupiter umgeben, den Einsatz von Solarzellen unmöglich machen. In der UdSSR wurden sehr leistungsstarke Radionuklidbatterien mit Strontium -90-Füllung verwendet, um Leuchttürme und Funkfeuer am Polarkreis zu betreiben.

Wichtige Anwendungen, die die Radioaktivität von Stoffen ausnutzen, sind die Altersbestimmung von Objekten und die Materialprüfung.

In der Archäologie , Kunstwissenschaft , Geologie und Paläoklimatologie werden Messungen der Konzentration radioaktiver Isotope zur Altersbestimmung verwendet, z. B. die Radiokohlenstoffdatierung (Radiokarbonmethode).

Eine technische Anwendung ist die Dickenmessung und Materialprüfung mittels Durchstrahlung. Hierbei wird ein Material mit Gamma-Strahlen bestrahlt und ein Zähler ermittelt aufgrund der durchdringenden Strahlen und des Absorptionsgesetzes die mittlere Dichte bei bekannter Schichtdicke oder umgekehrt die Schichtdicke bei bekannter Dichte. Die Strahlung kann auch auf einem Röntgenfilm hinter der Materialschicht ein Bild erzeugen. In dieser Form wird die Durchstrahlungsprüfung bei Werkstoffen angewandt.

Auch radiometrische Füllstandmessungen in Großbehältern mit Schüttgut oder Granulaten werden mit Gamma-Durchstrahlung von einer zur anderen Behälterwand ausgeführt.

In der Geophysik und Biologie eignen sich radioaktive Substanzen als Tracer, um das Fließverhalten z. B. von Grundwasser im Boden oder Blut in einem Gewebe zu untersuchen. Dazu wird eine bekannte Menge des Stoffs an einer bestimmten Stelle eingeleitet und die zeitliche und räumliche Verteilung der Aktivität gemessen.

Materialuntersuchungen

In der Festkörperphysik und Festkörperchemie werden radioaktive Isotope zur Untersuchung von Materialien genutzt, wie z. B. Metalle und Legierungen , Halbleiter , Isolatoren und funktionelle Keramiken . Hierbei stehen lokale Defekte und Diffusion im Vordergrund, die die Funktionalität der Materialien häufig bestimmen. Diese werden heute in vielen elektronischen Anwendungen, wie Elektronik , Batterien , Computerchips , Festplattenlaufwerke , Beleuchtung etc., eingesetzt. Ohne ein tieferes Verständnis dieser Materialien wäre eine gezielte Anwendung nicht denkbar.

Eine Anwendungen ist die Elementanalyse mit Gammaspektroskopie . Präzisionsmessungen in der chemischen Analytik und Untersuchungen der lokalen Struktur in Festkörpern werden z. B. mit der Mößbauer-Spektroskopie oder der Gestörten Gamma-Gamma-Winkelkorrelation durchgeführt. Diese Methoden der Nuklearen Festkörperphysik nutzen spezielle radioaktive Isotope, die in besonderen Einrichtungen, wie z. B. ISOLDE am CERN oder in Kernreaktoren , hergestellt werden.

Radioaktive Sonden haben den großen Vorteil, dass nur sehr kleine Stoffmengen benötigt werden und sie meist nur in Spuren eingesetzt werden. In der Tracerdiffusion reichen meist wenige kBq aus, um Diffusionskoeffizienten in Festkörpern zu ermitteln. Bei Gestörter Gamma-Gamma-Winkelkorrelation sind nur ca. 10 10 bis 10 12 Atome pro Messung notwendig. Damit kann mit der Methode z. B. die Bindung von toxischen Metallen, wie Cadmium , Quecksilber oder Blei in-situ in biologischen Zellen untersucht werden. Mit beta-NMR werden pro Messung nur ca. 10 8 Atome benötigt.

Medizinische Anwendungen

Die Anwendung offener radioaktiver Stoffe am Menschen ist Gegenstand der Nuklearmedizin .

In der nuklearmedizinischen Diagnostik kommt meist die Szintigrafie zum Einsatz. Dabei werden geringe Mengen einer γ-strahlenden Substanz ( Tracer ) am Patienten angewendet („appliziert“), zum Beispiel in eine Vene gespritzt oder eingeatmet. Die vom Tracer ausgehende Strahlung wird außerhalb des Körpers von einer auf Szintillationsdetektoren beruhenden Gammakamera registriert und ergibt eine zweidimensionale bildliche Darstellung. Moderne Weiterentwicklungen der Methode erlauben mittels Computertomographie dreidimensionale Darstellungen ( Single Photon Emission Computed Tomography , SPECT); ein weiteres bildgebendes Verfahren in der Nuklearmedizin, das auch dreidimensionale Bilder liefert, ist die Positronen-Emissions-Tomografie (PET). Mit radioaktiven Stoffen können auch bestimmte Laboruntersuchungen durchgeführt werden, zum Beispiel der Radioimmunassay .

In der nuklearmedizinischen Therapie werden reine oder überwiegende β-Strahler verwendet. Die häufigsten Anwendungsgebiete sind die Radioiodtherapie bei gutartigen und bösartigen Erkrankungen der Schilddrüse , die Radiosynoviorthese bei bestimmten Gelenkerkrankungen und die Radionuklidbehandlung zur Schmerzlinderung bei Knochenmetastasen .

In der Strahlentherapie wurden früher häufig Radionuklide in Form von umschlossenen Gammastrahlern verwendet, bei denen keine radioaktive Substanz entweichen und vom Körper aufgenommen werden kann. Auf Grund des Gefährdungspotentials für das medizinische Personal werden diese zur Bestrahlung des Körpers von außen vermehrt durch harte Röntgenstrahlung ersetzt, die mit Elektronen- Linearbeschleunigern erzeugt wird. Anwendung finden die umschlossenen Gammastrahler zum Beispiel noch in der Brachytherapie oder Radiochirurgie .

Gefährlichkeit

ADR Gefahrgutklasse 7 Radioaktive Stoffe

Hinsichtlich der Gefährlichkeit von Radioaktivität müssen verschiedene Risiken unterschieden werden:

  • Strahlenbelastung als Fernwirkung ( siehe auch Dosiskonversionsfaktor )
  • Kontamination (Verunreinigung) mit radioaktivem Material, die unter Umständen zu lange andauernder Bestrahlung führen kann, z. B. bei Kontamination der Haut
  • Inkorporation (Aufnahme) radioaktiver Substanz in den Körper durch Einatmen ( Inhalation ) oder Essen/Trinken ( Ingestion ).

Diese Begriffe werden in Berichterstattung und Öffentlichkeit manchmal verwechselt. Entsprechend wird beispielsweise der Ausdruck „verstrahlt“ heute (2016) oft falsch anstatt kontaminiert benutzt; Verstrahlung bedeutet ursprünglich – analog der Verbrennung – eine durch Bestrahlung hervorgerufene erhebliche Schädigung oder Verletzung.

Für die zum Teil gefährliche biologische Wirkung ist nicht die Radioaktivität an sich, sondern die von ihr ausgehende ionisierende Strahlung verantwortlich.

Die Folgen der Wirkung niedrig dosierter Strahlung ( Niedrigstrahlung ) auf Umwelt und Lebewesen werden vielfach diskutiert. Sie sind schwer nachzuweisen. [23] Dabei ist auch die Festlegung zulässiger Grenzwerte umstritten.

Warnsymbole

Warnzeichen nach ISO 21482, das nur direkt auf den gefährlichen radioaktiven Strahlern angebracht wird

Da das bisher verwendete Strahlenwarnzeichen (Trefoil-Symbol: ) oft nicht als Warnung vor starken radioaktiven Strahlern erkannt wurde und Menschen ein stark strahlendes Nuklid aus seiner Abschirmung entnahmen (zum Beispiel der Goiânia-Unfall ), kam es vor allem in Entwicklungsländern schon zu tödlichen Unfällen. Am 15. Februar 2007 gab deshalb die IAEO bekannt, dass direkt an Strahlern der Strahlungskategorie 1, 2 und 3 [24] ein neues, auffälligeres Warnschild angebracht werden soll. Dieses warnt mit Hilfe von aussagekräftigeren Symbolen vor der tödlichen Gefahr durch ionisierende Strahlung und fordert zur Flucht auf. Am Behälter selbst soll weiterhin nur das alte Symbol angebracht werden, da er die Strahlung soweit abschirmt, dass sie keine unmittelbare Gefahr darstellt. Durch die Normung als ISO - Norm 21482 soll das neue Warnschild für gefährliche Strahlenquellen möglichst schnell und international verbindlich eingeführt werden. In Deutschland ist das Warnschild weder in eine nationale Norm übernommen noch in die Unfallverhütungsvorschriften eingefügt. Es ist auch nicht im Entwurf der Neufassung der DIN 4844-2, die Warnschilder regelt, enthalten. In Österreich ist es in der OENORM ISO 21482 genormt.

Bei schwachen Strahlenquellen soll keine Änderung der Kennzeichnung erfolgen. [25] Die Entwicklung von Symbolen zur Warnung der Nachwelt vor radioaktiven Gefahren ist Gegenstand der Atomsemiotik .

Literatur

  • Werner Stolz: Radioaktivität. Grundlagen, Messung, Anwendungen. 5. Auflage. Teubner, Wiesbaden 2005, ISBN 3-519-53022-8 .
  • Bogdan Povh , K. Rith, C. Scholz, Zetsche: Teilchen und Kerne. Eine Einführung in die physikalischen Konzepte. 7. Auflage. Springer, Berlin/Heidelberg 2006, ISBN 978-3-540-36685-0 .
  • Klaus Bethge , Gertrud Walter, Bernhard Wiedemann: Kernphysik. 2. Auflage. Springer, Berlin/Heidelberg 2001, ISBN 3-540-41444-4 .
  • Hanno Krieger: Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes. 2. Auflage. Teubner, Wiesbaden 2007, ISBN 978-3-8351-0199-9
  • IAEA Safety Glossary. Terminology Used in Nuclear Safety and Radiation Protection. IAEA Publications, Wien 2007, ISBN 92-0-100707-8 .
  • Michael G. Stabin: Radiation Protection and Dosimetry. An Introduction to Health Physics. Springer, 2007, ISBN 978-0-387-49982-6 .
  • Glenn Knoll: Radiation Detection and Measurement. 3. Auflage. Wiley & Sons, New York 2007, ISBN 978-0-471-07338-3 .

Weblinks

Wiktionary: Radioaktivität – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. Pierre Curie, Marie Curie, G. Bémont: Sur une nouvelle substance fortement radio-active contenue dans la pechblende . In: Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences . Band   127 , 1898, S.   1215–1217 ( Online ).
  2. Johannes Friedrich Diehl: Radioaktivität in Lebensmitteln . John Wiley & Sons, 2008, ISBN 978-3-527-62374-7 , S.   2 ( eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  3. Beispiel einer falschen Verwendung: Was ist Radioaktivität und wie wirkt sie? von Greenpeace
  4. Radioaktive Strahlung: Tokio bleibt vorerst verschont .
  5. Vgl. beispielsweise:
    * Becquerelstrahlen . In: Brockhaus' Kleines Konversations-Lexikon . 5. Auflage. Band 1, FA Brockhaus, Leipzig 1911, S. 171 .
    * Becquerelstrahlen. In: Meyers Großes Konversations-Lexikon . 6. Auflage. Band 2, Bibliographisches Institut, Leipzig/Wien 1905, S. 541–542 .
    * Robert Strutt : The Becquerel rays and the properties of Radium. Edward Arnold, 1904.
  6. Wie gefährlich ist die bisher ausgetretene Strahlung für die Bevölkerung?
  7. Fukushima: «Vieles eindeutig übertrieben» .
  8. Ernest Rutherford: Uranium Radiation and the Electrical Conduction Produced by It . In: Philosophical Magazine . 5. Folge, Band 47, Nummer 284, 1899, S. 116, doi:10.1080/14786449908621245 .
  9. Ernest Rutherford: The Magnetic and Electric Deviation of the Easily Absorbed Rays from Radium . In: Philosophical Magazine . 6. Folge, Band 5, Nummer 25, 1903, S. 177 doi:10.1080/14786440309462912 .
  10. Aureliu Săndulescu, Dorin N. Poenaru, Walter Greiner: New type of decay of heavy nuclei intermediate between fission and α decay . In: Soviet Journal of Particles and Nuclei . Band 11, Nummer 6, 1980, S. 528 (= Fizika Elementarnykh Chastits i Atomnoya Yadra . Band 11, 1980, S. 1334).
  11. HJ Rose, GA Jones: A new kind of natural radioactivity . In: Nature . Band 307, Nummer 5948, 19. Januar 1984, S. 245–247 doi:10.1038/307245a0 .
  12. NUBASE2016. (txt) Atomic Mass Data Center, Nuclear Data Section der IAEA , 2017, abgerufen am 10. August 2018 (basierend auf G. Audi, FG Kondev, Meng Wang, WJ Huang, S. Naimi: The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties . In: Chinese Physics C . Band   41 , Nr.   3 , 10. März 2017, doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 (iaea.org [PDF; 1,9   MB ; abgerufen am 10. August 2018]). ).
  13. Hanno Krieger: Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes. 4. Aufl., Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2012, ISBN 978-3-8348-1815-7 , S. 150–160.
  14. a b G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and AH Wapstra: The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. (PDF; 1,0 MB) In: Nuclear Physics . Bd. A 729, 2003, S. 3–128.
  15. Radioaktive Zerfälle können deshalb in Zufallsgeneratoren zur Erzeugung echter Zufallszahlen verwendet werden, siehe z. B. Ammar Alkassar, Thomas Nicolay, Markus Rohe: Obtaining True-Random Binary Numbers from a Weak Radioactive Source . In: Computational Science and Its Applications – ICCSA 2005 . Band   3481 . Springer Berlin Heidelberg, 2005, ISBN 978-3-540-25861-2 , S.   634–646 , doi : 10.1007/11424826_67 .
  16. journals.aps.org .
  17. Ternary and quaternary fission
  18. D. Eidemüller: An den Grenzen der Nuklidkarte .
  19. Achim Rahn: Strahlenschutz - Technik: Fachkundekurs für Strahlenschutzbeauftragte gemäß Fachkunderichtlinien Technik zur Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) und Röntgenverordnung (RöV) . Hüthig Jehle Rehm, ISBN 978-3-609-68452-9 , S.   58   ff . ( eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  20. Hans Albrecht Bethe, Julius Ashkin: Passage of radiations through matter . In: Emilio Segré (Hrsg.): Experimental Nuclear Physics . Volume 1, Part II. John Wiley & Sons, New York 1953.
  21. MJ Berger, JS Coursey, MA Zucker, J. Chang: ESTAR, PSTAR, and ASTAR: computer programs for calculating stopping-power and range tables for electrons, protons, and Helium ions (version 1.2.3). National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg 2005.
  22. Bernd Leitenberger: Die Radioisotopenelemente an Bord von Raumsonden. Abgerufen am 24. März 2011 .
  23. Britische Studie - Wie schwache Radioaktivität auf den Körper wirkt . In: Deutschlandfunk . ( deutschlandfunk.de [abgerufen am 26. November 2017]).
  24. New Symbol Launched to Warn Public About Radiation Dangers
  25. Flashvideo der IAEO .