Radioaktiver Zerfall

Sowohl die Forschungen der modernen Physik, als auch der Chemie beschäftigen sich seit jeher mit dem Phänomen des radioaktiven Zerfalls. Während vor allem in universitären Einrichtungen vertiefende Erkenntnisse in diesen Bereichen vermittelt werden, kann man dennoch auch für Laien durchaus skizzieren, was es mit einem radioaktiven Zerfall auf sich hat und welche Mechanismen und Prinzipien diesem zugrunde liegt.

Ganz klassisch lassen sich zwei Arten des radioaktiven Zerfalls beschreiben, wobei es zu drei unterschiedlichen Typen von Strahlungen kommen kann. Dabei handelt es sich um Alphastrahlung, Betastrahlung und Gammastrahlung.

Zunächst wird ein instabiler Atomkern betrachtet, welcher versucht entweder Kernbauteile auszuwerfen oder im Atomkern umzuwandeln. Bei der Variante der ausstoßenden Kernbausteine handelt es sich zumeist um einen Proton oder ein Neutron. Beim Alphazerfall wird beispielsweise ein Heliumkern wegen seiner Stabilität aus je zwei Protonen und Neutronen ausgesendet. Die Alphastrahlung ist eher ungefährlich und wird schon von dünnem Material aufgehalten bzw. hat auch nur eine Reichweite von wenigen Zentimeter. Lediglich durch die Aufnahme von solchen Isotopen über die Nahrung kann gefährlich werden.

Beim Betazerfall wird ein Bestandteil des Atomkerns in ein anderes umgewandelt, zumeist kann ein neutral geladenes Neutron zu einem positiv geladenen Proton umgewandelt werden. Dabei muss aber ein Elektron entsand werden. Beim umgekehrten Fall wird ein Antielektron (also Antimaterie) entsand. Um Betastrahlung abzublocken, muss schon ein etwas stabileres Material (wie z.B. ein Metallblech) benutzt werden.

Atomkraftwerke erzeugen Energie mithilfe des radioaktiven Zerfalls.

Atomkraftwerke erzeugen Energie mithilfe des radioaktiven Zerfalls.

Bei der Gammastrahlung wird eine wesentlich höhere Menge Energie freigesetzt. Beim Zerfall eines Atomkerns kann auf die Tochterfragmente so viel Restenergie bestehen, dass eine deutlich stärkere Strahlung verursacht wird, welche Wände durchdringen kann. Atomkraftwerke arbeiten beispielsweise mit einer so stark energieerzeugenden Methode.

Zu beachten wäre die spezifische radioaktive Halbwertszeit beim radioaktiven Zerfall. Dies ist die Zeit, in der sowohl die Menge, als auch die Aktivität eines Radionuklids durch einen Zerfall auf die Hälfte ihres Ursprungswertes gesunken ist. Interessanterweise hat jedes Nuklid eine feste Halbwertszeit, die sich nicht manipulieren lässt.

Während Alpha- und Betastrahlungen nur bedingt gefährlich für den Menschen sein können, geht die größte Energie und damit auch das größte Risiko vom radioaktiven Zerfall aus, bei dem Gammastrahlungen freigesetzt werden.

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