Was passiert bei Verstrahlung von Gegenständen?

Tiere & Natur Natur & Umwelt
#1

Ich habe mir die Frage gestellt, was nun in Fukushima für Probleme auftreten werden und habe mich erinnert, dass „gewöhnliche“ Gegenstände (Nahrung, Metall, etc.) wenn sie Radioaktivität ausgesetzt werden, im Nachhinein für Menschen schädlich sein können.

Leider kann ich mir nicht erklären, woran das liegt. Da beispielsweise Wasser keine Kernspaltung durchführt kann diese kein Grund für die emmitierten Strahlen sein.

Also nun meine Frage: Woran genau liegt es, dass Gegenstände verstrahlt werden und was passiert dabei?

#2

Guten Tag,

um die Frage zu beantworten vorweg noch kurze Information:
100% reines Wasser würde bei reiner Gammastrahlung tatsächlich sehr sehr unwahrscheinlich zu strahlen beginnen. Dummerweise ist weder Meerwasser noch jenes aus der Leitung absolut rein. Darin befinden sich gelöste Partikel und Ionen. Außerdem besteht nicht nur das Problem der Gammastrahlung.

Woher kommt also die Strahlung?

  1. Am leichtesten zu verstehen ist, dass es das Thema Kontamination gibt. Bereits zum Strahlen angeregte Partikel legen sich auf eigentlich unverstrahlte Materialoberflächen bzw. Gegenstände oder werden von Wasser aufgenommen. So kommt es, dass das Wasser dann doch strahlt oder Gegenstände zwar strahlen, aber mit viel Zeit und Spucke so zu reinigen gehen, dass sie eben kaum noch strahlen. Dafür sind die strahlenden Partikel dann im Waschwasser…
  2. Gammastrahlung sind letztlich nur Energiequanten. Sie interagieren mit der Materie nur sehr wenig und da das Größenverhältnis eines Gammaquants im Ggs. zu einem Atomkern etwa so ist, wie wenn ich mit einem Raumschiff geradewegs durch das All pesen wolle, ohne dabei mit Sternen oder Planeten und dergleichen zu kollidieren, erklären sich die Abschirmdicken von Materialien quasi von selbst. Ja sicher, ich würde mit meinem Raumschiff versuchen auszuweichen, aber ein Gammaquant juckt dieser Aufprall nicht so wirklich - es lebt in anderer Weise weiter. Naja, jedenfalls ist das der Grund, warum man schon 2m dicke Mauern braucht, um Gammastrahlung vernünftig abzuschirmen. Trifft es auf einen Atomkern, kann die zugeführte Energie zu Kernwandlungsprozessen führen - oder auch nicht. Das hängt von der Energie ab. Im Falle von Kernwandlungsprozessen könnten Neutronen zu Protonen werden, ein Beta-minus-Quant ausstoßen, sind dann eine Ordnungszahl höher und womöglich instabil und zerfallen weiter. Aber das ist nicht zwingend so.
  3. Speziell die großen Kerne lieben es, sich der Freizügigkeit zu verschreiben. Sie stoßen ihre Neutronen gern ab, welche - siehe Kettenreaktion (Uran, Plutonium, …) - gern mit anderen Atomkernen kollidieren und interagieren. Zu viele Neutronen kann ein Atom auch nicht brauchen und zerfällt.

Jeder dieser Teile ist zu einem Teil für die Strahlung in Kernanlagen jeglicher Art verantwortlich. In Fukushima ist nun einmal eine „Kerntechnische Anlage“ havariert, somit trifft das alles zu. Desweiteren wird Strahlung über Gas-, Staub- und Rauchwolken freigesetzt. Staub setzt sich in sehr großem Umkreis auf der Erde nieder, Rauche können sich noch weiter verteilen, weil die darin schwebenden Partikel noch viel kleiner sind. Gase sind elementar/molekular und von der Luft kaum trennbar. Gut, dass sie nicht so lange strahlen - H-3 (Tritium) z.B. hat eine Halbwertszeit von gerade 12,5 Jahren. Das ist überschaubar. Außerdem kann aus diesem kleinen Kern nicht sonderlich viel kommen - es kann zu einer Umwandlung zu He-3 kommen, das nach Einfang eines Valenzelektrons unschädlich ist oder eben aus H-3 wird Deuterium, dazu muss es ein Neutron abgeben. Und Sowhl Deuterium als auch Tritium sind Formen des Wasserstoffs, so genannte Isotope, und können strahlen. Damit hat Wasser durchaus eine Möglichkeit, aus sich selbst heraus zu strahlen, nämlich immer dann, wenn sich H-2 oder H-3 mit O2 zu Wasser verbindet. Das gilt wie oben beschrieben allerdings nicht für eine bereits bestehende Flüssigkeit. Ausnahme: Sie befindet sich in einem Reaktor als Moderator. Dort wird nämlich nicht nur das Brennelement sondern eben auch das Wasser dauerhaft mit Neutronen beschossen und kann zu den genannten Elementen mutieren.

Ich hoffe, die Frage mehr oder minder elegant beantwortet zu haben. Ich wünsche noch ein frohes Osterfest,

Frl. Thea Keil

#3

Hallo,
an der Oberfläche der Gegenstände lagern sich radioaktive Nuklide ab, die natürlich dann weiter strahlen können. Der Gegenstand als ganzem ist natürlich nicht verseucht (z.b. der ganze Salatkopf), sondern nur wenige Nuklide an der Oberfläche. Diese können aber recht leicht mit Wasser wieder abgewaschen werden.

Liebe Grüße

#4

Hallo!
Also die Sache mit der Verstrahlung ist im Volksmund eine andere als in der…sagen wir mal Physik.

„Verstrahlung“ im Falle Fukushima und auch Tschernobyl ist so gut wie ausschließlich durch Freisetzung von radioaktivem Material in die Umwelt bedingt.

Prinzipiell gibt es 2 Möglichkeiten für Gegenstände „verstrahlt“ zu werden

1.) Sie sind Neutronenstrahlung (Atomkernbausteine) ausgesetzt. Diese ist in der Lage Atome zu „schädigen“, die dann wiederum zerfallen und bei diesem Zerfall Strahlung emittieren.

2.) Radioaktives Material, das durch die Kernreaktion im Reaktor ensteht (Strontium-90, Cäsium-137 zum Beispiel) wird durch (wie im Tschernobyl durch eine gewaltige Explosion) freigesetzt und an die Umwelt abgegeben. Diese Stoffe haften auf Oberflächen etc und somit ist dann ein Gegenstand, der der radioaktiv kontaminierten Luft ausgesetzt ist, „verstrahlt“.

Nr.2 ist „einfacher“ handzuhaben, weil meist ein simples abwischen reicht.
Problematisch wird es bei Inkorporation, d.h. das aufnehmen der radioaktiven Stoffe in den Körper. Dort fügen sie permanent Schaden zu.

Ich hoffe mit dieser Antwort behilflich gewesen sein zu können.