Mit Radioaktivität verbindet man zunächst nur Negatives, Atomwaffen zum Beispiel. Dass Radioaktivität aber auch viele positive und wichtige Eigenschaften hat, z. B. für die Medizin, wird oftmals vergessen. Wir geben euch einen kurzen Überblick und erklärt, was Radioaktivität eigentlich ist, zeigt einige Anwendungsgebiete und stellt klar, warum diese so gefährlich sind.
Was ist Radioaktivität?
Als Radioaktivität bezeichnet man die beim Zerfall von Atomen entstehende Strahlung. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen drei verschiedenen Strahlungsarten. Sie entstehen, wenn ein Element zerfällt. Die Alpha-Strahlung ist im Regelfall die „Harmloseste“. Ihre Reichweite beträgt nur wenige Zentimeter. Bei ihr werden durch Zerfall eines Atoms Heliumkerne emittiert (Beispiel: Aus Uran wird durch Alpha-Zerfall Thorium und Helium). Dies kann schon durch ein Blatt Papier abgeschirmt werden.
Die Beta-Strahlung ist da schon gefährlicher. Hier werden beim Zerfall ausschließlich Elektronen abgestrahlt. Sie besitzt eine höhere Reichweite als die Alpha-Strahlen (ungefähr zehn Zentimeter). Um sie abzuschirmen, werden Elemente mit hoher Dichte, z. B. Blei benötigt.
Die gefährlichste Strahlung ist die Gamma-Strahlung. Sie besitzt die höchste Reichweite und kann nur z.B. durch starke Betonwände abgeschirmt werden. Bei ihr handelt es sich nicht um eine Teilchenstrahlung, d.h. es werden beim Zerfall keine Elektronen oder Nukleonen emittiert, sondern um eine elektromagnetische Wellenstrahlung.
Vorkommen
Radioaktivität kommt in kleinen Dosen in der Natur natürlich vor. Es gibt beispielsweise geringe Mengen radioaktiver Element wie Uran und Thorium im Erdreich oder Radon in der Luft. Außerdem sind wir der kosmischen Strahlung aus dem Weltall ausgesetzt. So nehmen wir immer geringe Mengen davon auf.
Neben dieser natürlichen Strahlenbelastung kommen noch die „vom Menschen gemachte“ hinzu. Durch Kernwaffentests, Unfälle (z.B. Tschernobyl), oder falsch gelagertem Atommüll wird die Strahlenbelastung erhöht.
Warum ist radioaktive Strahlung so gefährlich?
Radioaktive Strahlung hat eine ionisierende Wirkung. Das bedeutet, dass sie bei der Materie, auf die sie trifft, Elektronen aus der Elektronenhülle herausschlägt. Zurück bleiben positiv geladene Ionen und einzelne Elektronen, die ihrerseits weitere Verbindungen lösen können. Diese Eigenschaft ist für Menschen besonders verheerend, denn zum einen wird die DNA in den Zellen, die die Erbinformationen des Menschen trägt, dadurch zerstört. Diese Defekte führen zu Mutationen, die sich auch auf zukünftige Generationen übertragen. Zum anderen entstehen durch die Ionisation im Körper Radikale (reaktionsfreudige Moleküle und Atome), die mit organischen Bindungen im Körper reagieren und diese verändern und zerstören. Das führt zu schweren Stoffwechselstörungen, Haarausfall, inneren Blutungen und Störungen im zentralen Nervensystem. Veränderte Zellen können sich unkontrolliert vermehren und bilden Tumore.
Positive Anwendungsgebiete der Radioaktivität
– Radiokarbonmethode: Sie wird in der Archäologie verwendet, um das Alter organischer Funde bestimmen zu können. Sie beruht darauf, dass wir während unseres Lebens über die Luft ständig das Isotop 14C aufnehmen. Dieses wird in unserem Körper gespeichert und bleibt zu Lebzeiten auf gleichem Niveau. Nach unserem Tod nehmen wir diese Isotope nicht mehr auf, sie zerfallen und die Konzentration sinkt. Mithilfe der Differenz der Konzentration zu Lebzeiten und der noch vorhandenen zum Zeitpunkt des Fundes kann man die vergangene Zeit und somit den ungefähren Todeszeitpunkt bestimmen.
– Medizin: Hier muss man eine Unterscheidung machen: Die Strahlen, die in der Medizin verwendet werden, entstehen nicht durch Atomzerfall, sondern werden anders erzeugt. Deshalb kann man hier streng genommen nicht von Radioaktivität sprechen, obwohl es eine ähnliche oder sogar genau dieselbe Strahlungsart ist, die hier verwendet wird.
Die Ionisierungseigenschaft wird beispielsweise angewendet, um Tumore zu bekämpfen. Dabei werden die Krebszellen durch einen zielgerichteten, energiereichen Strahl zerstört. Röntgenstrahlen werden verwendet, um den menschlichen Körper zu durchleuchten (Computertomographie).
Bei einer Szintigrafie werden dem Patienten radioaktive Substanzen verabreicht, die sich dann an bestimmten Stellen im Körper anlagern. Diese Strahlung kann dann von außen gemessen werden. So kann man z.B. gezielt Organe untersuchen.
– Energiegewinnung durch Kernspaltung: Hier werden Atomkerne gespalten. Die Bindungsenergie der Nukleonen wird dabei in Bewegungsenergie der Spaltprodukte umgewandelt. Diese werden „abgebremst“. Dabei entsteht Wärme, die Wasserdampf erzeugt. Dieser wiederum treibt einen Generator an, der Strom erzeugt.
Negative Folgen und Unfälle
– Kernwaffentests: Diese wurden hauptsächlich zwischen den Vierziger- und Siebzigerjahren vorwiegend von den USA und der Sowjetunion durchgeführt.
– Atombomben: Die Abwürfe über Hiroshima und Nagasaki waren bisher die einzigen in einem Krieg eingesetzten Atomwaffen. Dabei wurden insgesamt über 220.000 Menschen getötet.
– Atommüll: So wird hauptsächlich die beim Betrieb eines Kernkraftwerks entstehenden Abfälle genannt. Dabei handelt es sich um ausgebrannte Brennstäbe, aber auch um radioaktiv kontaminiertes Material, z.B. Arbeitskleidung, oder Werkzeuge. Vor allem die hochgradig radioaktiven Materialien, die zum Teil sehr lange Halbwertszeiten haben, sind ein Problem, da sie lange und sicher gelagert werden müssen.
– Unfälle: Der wohl bekannteste und auch schwerwiegendste Unfall, der zu einer weitreichenden Verseuchung geführt hat, ist die Katastrophe im Kernkraftwerk bei Prypjat, nahe Tschernobyl. Hier kam es zur Explosion des Kernreaktors, nach einem außer Kontrolle gelaufenen Test.
