Radioaktivität

Radioaktivität ist eine Eigenschaft des Atomkerns. Kerne eines Atoms können, wenn ihr Energiegehalt groß ist, einen Teil dieser überschüssigen Energie durch radioaktiven Zerfall abgeben und sich dabei in andere Elemente umwandeln. Diese Eigenschaft ist rein statistisch und unabhängig von äußeren Einflüssen wie Temperatur oder Druck. Bei der Umwandlung des Atomkerns wird in der Regel Strahlung emittiert.

Die wichtigsten Zerfalls- und Strahlungsarten sind:

• Alpha-Zerfall: dabei sendet der Kern einen energiereichen Helium-Kern (Alpha-Strahlung) aus und wandelt sich selber in ein anderes Element um. (Grafik alpha-Zerfall)

• Beta-Zerfall: dabei sendet der Kern ein energiereiches Elektron (Beta-Strahlung) aus und wandelt sich ebenfalls in ein anderes Element um. (Grafik Beta-Zerfall)

• Gamma-Strahlung: dabei sendet der Kern energiereiche elektromagnetische Wellen (Gamma-Strahlung) aus. (Grafik Gamma Strahlung)

• Neutronenstrahlung: sie tritt bei speziellen Kernumwandlungen, wie zum Beispiel der Kernspaltung auf und besteht aus energiereichen, neutralen Kernbausteinen, den Neutronen. Weiterhin entstehen in der Regel sehr instabile Bruchstücke die sich ebenfalls in andere Elemente umwandeln und selber Energie durch weitere Zerfälle und ionisierende Strahlung abgeben. (Grafik Kernspaltung)

Von den heute anerkannten 118 Elementen haben nur 85 mindestens eine stabile Variante (stabiles Isotop). Alle anderen sind nicht stabil und wandeln sich unter Emission von ionisierender Strahlung um.

Die Radioaktivität wurde 1896 von Henry Becquerel entdeckt, als er mit in der Natur vorkommenden Uransalzen experimentierte. Der Begriff „radioaktiv“ wurde von Marie Curie geprägt, die sich ebenfalls mit der Untersuchung dieses Phänomens beschäftigte. Gemeinsam wurde ihnen dafür 1903 der Nobelpreis für Physik verliehen.

In der Anfangszeit wurden zuerst natürliche radioaktive Substanzen untersucht und nachfolgend in Medizin und Technik verwendet. Beispiele sind radiumhaltige selbstleuchtende Farbe oder Radoninhalatoren. Die Entdeckung der Kernspaltung 1938 durch Otto Hahn und Fritz Straßmann, sowie die technische Entwicklung von Reaktoren und Beschleunigeranlagen in den Folgejahren machten auch künstliche radioaktive Stoffe für verschiedenste Anwendungen zugänglich.

Mit der zunehmenden Forschung und Anwendung wurde auch die Messtechnik verbessert und die Kenntnisse über die Auswirkungen der ionisierenden Strahlung auf die Gesundheit des Menschen weiter erforscht. Auch wenn der Mensch kein Organ hat, dass direkt auf die Strahlung anspricht, ist durch die verfügbare Messtechnik die Strahlenbelastung besser zu überwachen, als in vielen anderen Gebieten, in denen zum Beispiel mit Gefahrstoffen umgegangen wird. Aus den Erfahrungen im Umgang mit Radioaktivität und insbesondere den epidemiologischen Untersuchungen nach den Atombombenabwürfen in Hiroshima und Nagasaki, aus dem Reaktorunglück in Tschernobyl und vielfältigen wissenschaftlichen Studien gibt es heute detaillierte und wissenschaftlich fundierte Anweisungen für den Umgang mit radioaktiven Stoffen und ionisierender Strahlung.
Die Erkenntnisse, die sich aus dem Reaktorunfall in Fukushima ergeben, werden zukünftig ihren Niederschlag in den entsprechenden Anweisungen finden.

Die Energie, die durch den Zerfall von radioaktiven Atomkernen, beziehungsweise bei der Spaltung von Atomen frei wird, ist sehr groß. Folgende Tabelle gibt eine Übersicht:

(Tabelle Vergleich der Energien)

An dieser Tabelle erkennt man, wie groß der Energieinhalt selbst kleiner Mengen (1 g) radioaktiver Atomkerne im Vergleich zu Dingen ist, die man aus dem Alltag kennt. Auch der Energieinhalt eines einzelnen Photons, dass beim Zerfall von Cs-137 ausgesendet wird (662.000 eV) ist viel größer, als die Energie, die in der Bindung zweier Atome in einem Molekül wie unserer DNA (1 - 10 eV) steckt.

Daher erklärt sich auch das Gefährdungspotential, das beim Umgang mit radioaktiven Stoffen gegeben ist. Der Schutz vor der Gefährdung von Menschen und Umwelt soll durch die Maßnahmen des Strahlenschutzes sichergestellt werden