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Gefahren und Nutzung der radioaktiven Strahlung - Referat
0. Einleitung
In der folgenden Arbeit geht es um die Gefahren und die Nutzungsmöglichkeiten der radioaktiven Strahlung. Dabei möchte ich zunächst einiges Allgemeines über die ra-dioaktive Strahlung sagen, dann einen Überblick der Arten der radioaktiven Strahlung geben und außerdem Schemen zu ihren Eigenschaften darlegen. Es folgen dann zahlrei-che Nutzungsmöglichkeiten und Beispiele für die Gefahren der radioaktiven Strahlung. Außerdem werden die Folgen der Gefahren für den menschlichen Körper weiter aufge-schlüsselt. Zum Schluss folgt dann eine Zusammenfassung meiner Hausarbeit, welche einen groben Überblick geben soll.
Zur Untermalung der Texte und zu besserem Verständnis befinden sich im Anhang ver-schiedene Abbildungen und Zahlen, auf die im Text näher hingewiesen werden.
1. Die radioaktive Strahlung
1.1 Allgemeines
Im Jahre 1896 entdeckte der französische Wissenschaftler Henri Becquerel durch Zufall die radioaktive Strahlung. Eigentlich wollte er einen Urankristall hinsichtlich der Rönt-genstrahlung untersuchen. Das schlechte Wetter und die damit fehlende Sonne ließen den Versuch jedoch scheitern. Daher legte er seinen Stein zusammen mit einer in Schwarzpapier eingewickelten Fotoplatte in den Schrank zurück. Als er diese Platte später aus Sicherheit entwickelte, waren Spuren des Urankristalls darauf zu finden. So-mit entdeckte er eine neue Strahlung, welche wie von selbst aus bestimmten Gesteinsar-ten herausströmt. Nach Weiterforschung der Physikerin Marie Curie wurde diese später als radioaktive Strahlung bezeichnet.
Durch eine Vielzahl von Versuchen werden also einige Eigenschaften der Radioaktivität zusammengefasst. Sie entsteht ohne äußere Einflüsse und durch den Spontanzerfall von Atomkernen. So tritt die natürliche Radioaktivität zu 32 Prozent im Weltall, zu 23 Prozent in der Atmosphäre und zu 45 Prozent in der Erde auf. Außerdem wird sie in verschiedene Strahlungsarten unterteilt.
1.2 Die Arten der Strahlung und deren Eigenschaften
1.2.1 Alphastrahlung (α- Strahlung)
Bei der Alphastrahlung handelt es sich um eine positive Teilchenstrahlung die aus Alphateilchen besteht. Ein Alphateilchen ist mit einem Heliumkern identisch, daher besteht er aus zwei Protonen und zwei Neutronen. Diese Strahlungsart tritt bei Kernen hoher Ordnungszahl auf, da die abstoßenden Kräfte zwischen den Protonen dort beson-ders groß sind.
Ein Reaktionsbeispiel ist der Zerfall von Radium-224:
224 220 4
Ra  Rn + He
88 86 2
Wie in dem Beispiel erkennbar, ist die Alphastrahlung mit Kernumwandlung verbunden, da sich die Kernladungszahl (untere Zahl) sich immer um zwei verringert. Dadurch entsteht ein neues Element, in diesem Falle Radon- 220.
Ein weiteres Merkmal ist die Ablenkbarkeit, so kann man die Alphastrahlung mit Hilfe von elektrischen und magnetischen Feldern ablenken. Da Alphateilchen auf andere Körper eine starke ionisierende Wirkung haben, können diese sehr schädlich für den Menschen und andere Lebewesen sein. Außerdem ist ihr Durchdringungsvermögen sehr gering.
1.2.2 Betastrahlung (β- Strahlung)
Die Beta-Strahlung wird in zwei Arten unterteilt, eine positive und eine negative Teil-chenstrahlung. In Übersichten wird aber meistens von der β--Strahlung ausgegangen.
1.2.2.1 Beta-Plus-Strahlung (β+- Strahlung)
Diese aus positiv geladenen Positronen (Antiteilchen des Elektrons) bestehende Strah-lung gibt es selten, da sie in künstlich erzeugten Atomkernen vorkommt. Beim Beta-Plus-Zerfall erfolgt eine Elementumwandlung, weil das entstandene Element um eine Kernladungszahl gesunken ist und damit im Periodensystem um eine Ordnungszahl fällt. Das entstandene Positron zerstrahlt sehr schnell mit einem Elektron, was in der Medizin zur Diagnose eingesetzt wird.
Ein Beispiel ist der Zerfall von Phosphor-30, wobei Silicium-30 entsteht und ein Posit-ron freigesetzt wird.
30 30 0
P  Si + e
15 14 +1
1.2.2.2 Beta-Minus-Strahlung (β-- Strahlung)
Die Beta-Minus-Strahlung ist eine negative Teilchenstrahlung, welche bei radioaktiven Kernen mit niedriger Kernladungszahl vorkommt. Beim Beta-Zerfall wird ein Elektron aus dem Atomkern abgestrahlt. Allerdings stammt das Elektron nicht aus der Atomhül-le, sondern von einem Neutron aus dem Atomkern, welches in ein Proton und ein Elekt-ron zerfällt. Da das negative Elementarteilchen abgestrahlt wird und das Proton im Kern zurückbleibt, steigt die die Kernladungszahl um eins. Damit ist der Beta-Zerfall mit Elementumwandlung verbunden.
Ein Beispiel für die Elementumwandlung ist der Zerfall von Cäsium-137, bei dem
Barium -137 entsteht und ein Elektron abgestrahlt wird.
137 137 0
Cs  Ba + e
55 56 -1
Im elektrischen und magnetischen Feld wird diese Strahlungsart abgelenkt. Ihr Durch-dringungsvermögen überwindet Papier, wird allerdings von millimeterdünnen Alumi-niumschichten absorbiert. Auf andere Körper hat sie eine weniger starke ionisierende Wirkung.
1.2.3 Gammastrahlung (γ- Strahlung)
Bei der Gammastrahlung handelt es sich um eine energiereiche elektromagnetische Strahlung. Daher ist sie im elektrischen und magnetischen Feld auch nicht ablenkbar. Diese Strahlungsart tritt gleichzeitig mit der Alpha- und Betastrahlung auf und ist nicht mit Elementumwandlung verbunden. Die Abschwächung der Gammastrahlung beim Durchdringen der Materie ist sehr gering, so überwindet sie eine dicke Bleischicht nur mit einer halbierten Intensität. Das Ionisierungsvermögen der Strahlung ist allerdings sehr gering.
Ein Beispiel der Gammastrahlung ist ein angeregter Blei-208 Atomkern, welcher den angeregten Zustand verlässt und dabei Gammastrahlung absendet.
208 208
Pb*  Pb + γ
82 82
(* bedeutet angeregter Atomkern)
1.2.4 Vergleich der Strahlungsarten
1.2.4.1 Durchdringungsvermögen: Abbildung 1 (siehe Anhang, Abb. 1)
Die Durchdringungsfähigkeit der drei Strahlungsarten ist sehr unterschiedlich. Im All-gemeinen ist sie abhängig von der Intensität und Art der Strahlung, außerdem von der Art und Dicke des durchstrahlten Stoffes. Im Gegensatz zur Alphastrahlung, welche nicht einmal Papier überwindet, durchquert die Gammastrahlung einen 13 Milimeter dicken Bleiblock zu 50 Prozent. Die Betastrahlung durchdringt zwar das Papier, wird aber von einer dünnen Aluminiumschicht auch aufgehalten.
1.2.4.2 Ionisierungsvermögen : (siehe Anhang, Abb. 2)
Die ionisierende Wirkung der Strahlung wird hauptsächlich zum Nachweiß der radioak-tiven Strahlung genutzt. Durch das Geiger-Müller-Zählrohr, die Nebelkammer, Foto-platten und Filme ist es möglich die natürliche Radioaktivität zu kontrollieren und somit Lebewesen zu schützen. Das Ionisierungsvermögen der Strahlungen ist ebenfalls ver-schieden, so ist das der Alphastrahlung am stärksten und das der Gammastrahlung am schwächsten. Es gilt bei dem Ionisierungsvermögen I der Strahlungsarten etwa ein Ver-hältnis von 10000 : 100 : 1 (Iα : Iβ : Iγ). Daher entsteht eine Relation zum Durchdrin-gungsvermögen, so dass die Alphastrahlung zum Beispiel als gefährlichste nicht weit gelangt.
1.2.4.3 Ablenkbarkeit im elektrischen und magnetischen Feld: (s. Anhang, Abb. 3)
Ob die Strahlungen durch ein elektrisches oder magnetisches Feld abgelenkt werden, ist unwichtig. Denn beide haben durch die Pole eine gleiche Wirkung. In wie weit jede Strahlungsart abgelenkt wird, ist abhängig von ihrer Teilchenladung. Die Beta-Plus- und Beta-Minus-Strahlung wird somit entgegengesetzt zu den Polen und von den Strah-lungsarten am stärksten abgelenkt. Die Alphastrahlung ist eine positive Teilchenstrah-lung und wird daher zum Minuspol abgeleitet. Die Gammastrahlung durchläuft diese Felder ohne Richtungsänderung, da sie eine elektromagnetische Strahlung ist.
2. Die Nutzung der radioaktiven Strahlung
2.1 In der Medizin
Eine der sicherlich größten Bedeutungen hat die radioaktive Strahlung wahrscheinlich in der Medizin. Es können Krankheiten festgestellt und behandelt werden, dabei sprechen Fachleute von der Diagnose und der Therapie.
Radioaktive Präparate werden dem Patienten bei der Diagnose verabreicht, in dem sie entweder gespritzt oder getrunken werden. Bestimmte Erkrankungen der Schilddrüse können beispielsweise genauer untersucht werden, indem der Patient eine mit einer kleinen Menge Iod-131 angereicherte Flüssigkeit trinkt. Dabei wird das Iod in der Schilddrüse angereichert und gespeichert, so dass ein Messgerät schrittweise die ausge-sendete Strahlung aufspürt. Die Messwerte lassen dann in einem so genanten Szintig-ramm ein Bild der Schilddrüse entstehen. Ähnlich wie in der Schilddrüse lassen sich auch Tumore (Geschwülste) feststellen. Dies erfolgt allerdings über Gallium-67, welches sich in den Tumoren sammelt und auch über ein Szintigramm darstellen lässt.
Aber auch Krebs ist durch die eigentlich schädliche Wirkung der radioaktiven Strahlung behandelbar. Da ionisierende Strahlen Zellschäden verursachen, indem sie auf die DNA einwirken und damit eine Zellteilung abwenden oder Mutationen auslösen, werden unerwünschte Krebszellen abgetötet. Allerdings ist eine sehr gezielte Bestrahlung not-wendig, um gesunde Zellen so gering wie möglich zu schädigen. Daher birgt dieses Verfahren sowohl Chancen als auch Gefahren.
Äußerst umstritten ist eine weitere Anwendungsmöglichkeiten in so genannten Radon-Kuren, welche schmerzlindernd und entzündungshemmend seien sollen. Vertreter des Strahlenschutzes warnen davor, sich in ehemaligen Bergwerksstollen einer feuchtwar-men radonhaltigen Luft auszusetzen, da auch geringe Mengen der frei werdenden Alphastrahlung schädlich sein können. Befürworter versprechen allerdings eine Art Immunisierungseffekt, da bei solch geringer Dosierung die Zellen fortan unempfindlicher gegenüber radioaktiven Stoffen werden sollen.
Eine indirekte Nutzung in der Medizin hat die radioaktive Strahlung zur Sterilisation von Operationsbesteck und anderen medizinischen Geräten, dabei werden Keime, zum Beispiel Bakterien und Viren, abgetötet.
2.2 In der Technik
Zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten hat die radioaktive Strahlung auch in der Tech-nik. Beispielsweise werden Kunststoffe veredelt, indem sie für einige Zeit Beta-Strahlung ausgesetzt werden. Dadurch vernetzen sich die Molekülketten und die Kunststoffe sind länger gegen Hitze und Chemikalien beständig. Wichtig ist dies bei-spielsweise für die Schutzhülle von Elektrokabeln.
In einigen Ländern werden Lebensmittel durch den Gammastrahler Cobalt-60 konser-viert. Es erfolgt eine Energieeinsparung von 80 bis 90 Prozent zu den sonst angewand-ten Möglichkeiten. Für hungernde Menschen in der dritten Welt hat das Verfahren eine enorme Bedeutung, da über 30 Prozent der Lebensmittel dort bzw. dorthin verderben. In Deutschland ist die Methode nicht erlaubt, obwohl Untersuchungen zeigen, dass für den Menschen keine Gefahr besteht.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist die Werkstoffprüfung, welche der exakten Bestimmung von Einschlüssen in Werkstoffen dient. Für ein bis sieben Zentimeter dicke Eisenteile wird das Radionuklid Iridium-192 am meisten verwendet. Es besitzt eine hohe Aktivität, durch welche die Strahlungsquelle klein gehalten werden kann. Für Ei-senteile von fünf bis fünfzehn Zentimeter Dicke wird Cobalt-60 genutzt.
Außerdem wird Gammastrahlung an schwer zugänglichen Stellen zur Füllstandsmes-sung großer Behältern verwendet. An der einen Seite des Behälters wird ein stabförmi-ger Strahler mit einer Abschirmung befestigt, an der anderen ein Detektor, welcher durch die ankommenden Stahlen den Füllstand wiedergibt. Aufgrund der erhöhten Si-cherheitsvorschriften und besonders zum Schutz in der Nähe arbeitender Personen wird dieses Verfahren selten angewandt.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit sind Ionisationsrauchmelder, welche die ersten technischen Rauchmelder waren. Sie bestehen aus einer offenen Messkammer und einer geschlossenen Referenzkammer. Im Normalfall liegt in beiden Kammern eine gleiche Spannung an. Wenn jedoch Rauch in die Messkammer tritt entstehen Spannungsunter-schiede und ab einer bestimmten Differenz wird der Alarm ausgelöst. Diese Rauchmel-der sind aufgrund der hohen Strahlenschutzbestimmungen heute kaum noch im Einsatz.
2.3 Für die Altersbestimmung
Im Jahre 1947 entwickelte der Chemiker Willard Frank Libby mit seinen Mitarbeitern die C-14-Methode für die Altersbestimmung von Fundstücken in der Archäologie und ähnlichen Fachgebieten.
Alle Lebewesen enthalten Kohlenstoffverbindungen, so nehmen Pflanzen diese aus dem Kohlenstoffdioxid (CO2) der Atmosphäre und Menschen und Tiere aus der Nahrungs-kette auf. Aus Pflanzen und Tieren hergestellte Produkte, wie z.B. Leder oder Papyrus, enthalten daher auch diese Kohlenstoffverbindungen. Die bedeutende Rolle spielen dabei die verschiedenen Kohlenstoffisotope, denn der Kern mit der Massezahl 12 ist stabil und der mit der Massezahl 14 ist radioaktiv. Diese Isotope treten in einem Zahlenverhältnis von 1:1012 in der Erdatmosphäre und in lebenden Organismen auf, werden jedoch ohne Unterschiede zum Aufbau von organischem Material eingesetzt. Stirbt ein Organismus, so werden keine Kohlenstoffatome mehr ausgetauscht und das radioaktive Isotop zerfällt mir einer Halbwertszeit von 5730 Jahren. Durch einen Vergleich der Kohlenstoffkonsistenz des Organismus mit dem der Erdatmosphäre lässt sich das Alter für einen Zeitraum von bis zu 70000 Jahren bestimmen. Die Messung wird jedoch mit zunehmendem Alter der Probe unsicherer.
2.4 Für die Energiegewinnung (Kernkraftwerk)
Kernkraftwerke sind Kraftwerke, welche im Reaktor Kernenergie in Wärmeenergie umwandeln, wodurch dann elektrische Energie entsteht.
Ich möchte im Folgenden den Aufbau und die Funktionsweise eines Kernkraftwerkes am Beispiel des Druckwasserreaktors (siehe Anhang, Abb. 4) erklären. Allerdings gibt es noch folgende andere Reaktortypen:
• Leichtwasserreaktor
o Druckwasserreaktor
o Siedewasserreaktor
• Schwerwasserreaktor
• RBMK (aus dem Russischen etwa: Hochleistungs-Reaktor mit Kanälen)
• Flüssigmetallgekühlter Brutreaktor
• Hochtemperaturreaktor
Die Funktion des Kraftwerkes beginnt mit der gesteuerten Kettenreaktion. In den Brennelementen befindet sich Uranoxid, welches angereichertes Uran (U-235-Anteil ca. 3 bis 4 Prozent) enthält. Durch den Beschuss mit einem Neutron wird die Reaktion ein-geleitet. Dabei kontrollieren die Steuerstäbe (Cadmium- oder Borstäbe) die Kettenreak-tion, in dem sie ihr Neutronen entziehen. Das Wasser bremst die Neutronen auf die für die Reaktion richtige Geschwindigkeit ab, dient der Kühlvorrichtung und verdampft nicht, da im Reaktor ein hoher Druck herrscht. Das durch den Kernzerfall auf etwa 325°C erwärmte Wasser wird mit Pumpen in den Dampferzeuger geleitet. Von dort geht das wieder gekühlte Wasser mit teils neuem Kühlwasser zurück in den Primärkreislauf. Der 280°C warme Wasserdampf befindet sich jetzt im Sekundärkreislauf und läuft in die Turbinen. Der angekoppelte Generator wandelt die Wärmeenergie dann in elektri-sche Energie um. Im Kühlwasserkreislauf wird der Dampf im Kondensator über das Wasser vom Kühlturm wieder abgekühlt, läuft dann mit dem Wasser des Dampferzeu-gers im Primärkreislauf zusammen und schließt somit den Energieumwandlungskreis.
Die erstaunliche Effizienz einer Kernspaltung ist natürlich von besonderer Wichtigkeit, um andere Ressourcen für die Energieerzeugung zu entlasten. In Deutschland hatte die Kernenergie im Jahre 2004 einen Anteil von 27 Prozent an der Bruttostromerzeugung (siehe Anhang, Abb. 5). Zahlenmäßig sind in Deutschland derzeit 17 Kernkraftwerke in Betrieb (siehe Anhang, Abb. 6), davon 6 mit Siedewasserreaktoren und 11 mit Druck-wasserreaktoren. In Europa (siehe Anhang, Abb. 7) hingegen gibt es derzeit (Stand: Oktober 2005) 204 funktionierende Kernkraftwerke mit einer Gesamtnettoleistung von 171.997 MW. Und auf der gesamten Welt (siehe Anhang, Abb. 8) arbeiten derzeit 443 Kernkraftwerke, wobei 25 weitere im Bau sind. Die „Top 3“ sind die USA mit 104, Frankreich mit 59 und Japan trotz kleiner Fläche mit 56 Kernkraftwerken.
3. Die Gefahren der radioaktiven Strahlung
3.1 Kernkraftwerkunfall am Beispiel Tschernobyl
Ein so genannter Super-GAU (d.h. größter anzunehmender Unfall) ereignete sich am 26. April 1986 in Tschernobyl, einem Ort in der heutigen Ukraine, nahe Kiew. Die Ursache des Reaktorunfalls war eine Missachtung der Sicherheitsbestimmungen und ein fatales Experiment am Reaktor.
Der Versuch wurde bei einer Routineabschaltung verrichtet und sollte prüfen, ob die auslaufende Turbine bei einem Stromausfall die Zeit bis zum Anlaufen der Dieselgene-ratoren überbrücken kann. Dies ist wichtig, da das Kernkraftwerk beispielsweise Strom für die Kühlvorrichtung benötigt und der Reaktor bei einem Stromausfall langsam he-runtergefahren werden muss. Aufgrund mehrerer technischer Fehler war der Reaktor bereits äußerst instabil. Der Test wurde allerdings trotzdem gestartet. Weil bei dem Reaktor des RBMK-Typs das Wasser nicht gleichzeitig als Kühlmittel und Moderator arbeitet, verdampfte das Kühlmittel und die Reaktivität steigerte sich weiter. Außerdem wurden dann alle Brennstäbe gleichzeitig eingesetzt, so dass eine ungesteuerte Ketten-reaktion und somit eine Explosion ausgelöst wurde. Durch entstandenes Knallgas folgte eine zweite Explosion. Des Weiteren fing das Graphit (Moderator) Feuer und es folgte eine radioaktive Katastrophe.
Die Gefahr eines solchen Unfalls wurde erst durch ihre Folgen prägnant. Ohne sich der Notlage bewusst zu sein, meldeten sich Hunderte für einen bezahlten „freiwilligen“ Ein-satz. Insgesamt wurden 203 Menschen, unter ihnen viele Ersthelfer wie Feuerwehrleute, Ärzte und Rettungsassistenten, ins Krankenhaus gebracht. Von diesen Menschen star-ben 31 bald unter der Wirkung der radioaktiven Strahlung. Des Weiteren wurde das Gebiet um Tschernobyl unbewohnbar, weshalb hunderttausende Menschen evakuiert und jahrelang auf Spätschäden, wie Krebs, kontrolliert werden mussten. Diese Spätfol-gen waren besonders Schilddrüsenkrebserkrankungen bei Kindern und etwa 4000 Krebstodesfälle der Personen, die bei der Eindämmung der Katastrophe mitgearbeitet haben. Außerdem wurde innerhalb von sieben Monaten ein Schutzhülle aus Stahlbeton („Sarkophag“, siehe Anhang, Abb. 9) um das Reaktorgebäude errichtet, um viele weite-re Strahlen abzuschirmen. Aber auch in Deutschland (Entfernung etwa 1600 km) nahm die Radioaktivität in Luft und Boden zu. So sollte beispielsweise die Weidenfütterung von Nutztieren unterlassen werden.
Die Gefahr eines Kernkraftwerkunfalls wird, denke ich, durch diesen Tatsachenbericht äußerst deutlich. Folglich werden Gefahrgebäude gesichert, so z.B. gegen einen Flug-zeigabsturz in den Reaktor. Außerdem wird der riskante RBMK-Reaktor möglichst ab-gebaut und jedes Kernkraftwerk durch neuste Sicherheitsstandarte ständig modernisiert.
3.2 Castortransporte
In den Nachrichten sieht man immer wieder Proteste gegen die Castortransporte, welche laut vieler Angaben völlig unberechtigt sind. Allein die Unwissenheit darüber bietet diesem Thema anscheinend viel Diskussionsstoff. Dabei gab es seit 40 Jahren weltweit keinen schwerwiegenden Unfall beim Transport radioaktiver Stoffe. Diese werden näm-lich vielseitig gesichert, so z.B. durch den technischen Aufbau der Castor-Behälter, welcher einem Aufprall aus neun Meter Höhe oder einem dreißigminütigem Feuer (800°C) standhält. Zudem müssen folgende Punkte einer Genehmigungsvoraussetzung eingehalten werden:
• „Zuverlässigkeit
• Notwendige Kenntnisse
• Einhaltung von Beförderungsvorschriften
• Haftungsvorsorge
• Schutz gegen Störmaßnahmen
• Berücksichtung überwiegend öffentlicher Interessen
• Umfallvorsorge“
(siehe Anhang, Zitat 1) Wie erkenntlich werden die Castortransporte mehrfach absi-chert. Allein die Protestanten erschweren die Gefahrlosigkeit der Transporte, weshalb die Wege des Zuges nie vorher bekannt gegeben werden. Folgendes Ergebnis verdeut-licht am besten die Gefahr, welche durch den Castortransport besteht. Im Gegensatz zur zusätzlichen Bestrahlung durch den Castortransport erreicht uns aus der natürlichen Radioaktivität laut Messungen eine 200.000fach starke Strahlung. Zusammengefasst besteht eigentlich überhaupt keine Gefahr, sie wird anscheinend nur durch die Protes-tanten selbst geschaffen.
3.3 Endlagerungen
Der Begriff Endlagerung ist die Kurzform für „endgültige Lagerung“. Im Wesentlichen müssen radioaktive Abfälle genauso wie giftige Chemikalien entgelagert werden. Nach-dem die Radioaktivität der Elemente in Zwischenlagern abgeklungen ist, werden diese Materealien in Untertage-Deponien, wie Salzbergwerke, gebracht, um dort sicher von der Biosphäre abgeschirmt zu werden. Stillgelegte Salzbergwerke bieten aufgrund der besonderen Eigenschaften des Salzes die besten Vorraussetzungen für eine Endlager-stätte. So ist das Salz für Flüssigkeiten und Gase undurchlässig, plastisch und leitet die bei den Zerfällen entstehende Wärme gut ab.
Allerdings bringt die Problematik der Endlagerung einige Gefahren mit sich. So muss unbefugten Personen der Zugriff durch geologische, geotechnische und technische Bar-rieren verweigert werden. Dieses System ist so aufgebaut, dass es keiner ständigen Kontrolle und Prüfung bedarf. Das zentrale Problem der Endlagerung ist allerdings ein anderes. Aufgrund der hohen Halbwertszeit einiger radioaktiver Elemente muss eine Langzeitsicherheit von über einer Million Jahren gegeben sein. Dies scheint äußerst schwierig, da die Plattentektonik in dieser Zeitspanne die Erdkruste sehr verändern kann. Somit wäre es gefährlich Endlagerstätten in sich angrenzenden Plattengebieten zu errichten. Schlimmste Folge wäre eine Freisetzung hochradioaktiven Materials, welche beispielsweise Strahlenkrankheiten verursachen könnte. Die Gefahr muss daher durch genaueste Forschungen an einem geplanten Endlagerort geprüft und schließlich ausge-schlossen werden. Da Salzsteingebirge sich über lange Zeit kaum verändern, werden als Endlagerstätten meistens ehemalige Salzbergwerke genutzt und die Gefahr eine Strah-lenfreisetzung wird eingeschränkt.
3.4 Atombombenexplosionen
Während des Zweiten Weltkrieges beschäftigten sich tausende Wissenschaftler mit der Entwicklung einer Atombombe. Es galt viele technische Probleme zu bewältigen. So brauchte man eine große Menge spaltbares Material (auf engem Raum konzentriert), eine Sicherung bis zum Zündungszeitpunkt und einen langen Zusammenhalt nach der Zündung (für möglichst viele Kernspaltungen). Nach intensiver Arbeit war folgender Aufbau einer Atombombe (siehe Anhang, Abb.10) möglich. In einem Reinheitsgrad von bis zu 95 Prozent wurde das Spaltmaterial in Einzelpackungen angeordnet. Außerhalb des Spaltmaterials ist normaler Sprengstoff, welcher die Bombe zündet, angeordnet. Im Zentrum Z sammelt sich dann, durch die entstandene Druckwelle, das Spaltmaterial zu einer kritischen Masse (Mindestmenge von 8 bis 20 Kilogramm). Bei dieser kritischen Masse setzt die ungesteuerte Kettenreaktion eigenständig ein. Damit kann sich die tödlich Wirkung der Bombe voll entfalten.
Nachdem amerikanische Forscher am 16. Juli 1945 in der Alamogordo Wüste New Me-xikos einen erfolgreichen Atombombentest ausgeführt hatten, war es möglich einen Angriff auf den japanischen Gegner zu starten. Und so wurde am 6. August 1945 die Bombe „Little Boy“ auf Hiroschima und am 9. August 1945 ein zweite Atombombe auf Nagasaki abgeworfen. Am Beispiel Hiroschimas wurden die Gefahren und Auswirkun-gen (siehe Anhang, Abb.11) einer solchen Explosion ersichtlich. Im Inneren des ent-standenen Feuerballs verbrannten alle Menschen unter Temperaturen von über 1 Million Grad Celsius und in einer Entfernung von 10 Kilometern konnten immer noch Bäume in Flammen aufgehen. Während 92 Prozent der städtischen Häuser zerstört oder beschä-digt wurden, stieg der verseuchte Atompilz (siehe Anhang, Abb. 12) bis in 13 Kilometer Höhe auf. Durch ihn fiel nach wenigen Minuten hochradioaktives Material in einem atomaren Regen, welcher einen Großteil der Opfer forderte, nieder. Insgesamt starben über 100.000 Menschen und viele tausend weitere Personen erlitten schwere Strahlen-schäden, welche noch heute Erbkrankheiten auslösen.
Welche enorme Kraft durch Kernwaffen entstehen kann, wird hierdurch sehr gut sich-tbar. Am meisten schockieren mich jedoch die Auswirkungen, welche ein heutiger Atomkrieg hätte: 2 bis 3 Milliarden Menschen fänden den sofortigen Tod und die restli-chen 3 bis 4 Milliarden würden auf einer düsteren Erde zugrunde gehen. Also ist es wichtig die Welt vor einem Atomkrieg und somit der größten Gefahr von allen zu si-chern, um nicht das Ende der Menschheit einzuberufen.
3.5 Folgen der Gefahren für den menschlichen Körper
In den vorigen Punkten der Gefahren der radioaktiven Strahlung sind viele Möglichkei-ten, wie ionisierende Strahlung auf den menschlichen Körper treffen kann, aufgeführt. Nun möchte ich die Folgen für den Menschen erklären.
Zunächst unterscheidet sich die innere von der äußeren Strahlung. Von außen auftref-fende Strahlen besitzen eine weniger schädliche Wirkung, da ein großer Teil der Strah-lung von der Haut abgeschirmt wird, was jedoch beispielsweise bei einem Reaktorunfall nicht relevant ist. Wenn allerdings radioaktive Strahlen mit der Nahrung oder der Atem-luft aufgenommen werden, ist die Wahrscheinlichkeit einer Anregung der Atome oder Moleküle wesentlich höher. Verlustbringende Folgen dieser beiden Strahlungsausset-zungen können Beeinträchtigungen des bestrahlten Individuums, Schäden bei den Nachkommen und sogar der Tod des Organismus sein.
Weitere Unterscheidungen der Strahlenwirkungen sind im Anhang Abb. 13 gut zu er-kennen. Dabei wird also differenziert, was passiert, wenn Strahlen auf Keimzellen oder Körperzellen treffen.
Da die Keimzellen der Fortpflanzung dienen, ergeben sich Missbildungen, die um viele Generationen weitervererbt werden können. Allerdings ist das Erbgut ebenso für die Reparation geschädigter Zellen verantwortlich, daher können beispielsweise die Haut-, Blut- oder Knochenmarkszellen nach einer Verletzung mutieren. Aber auch durch Zell-teilungen, welche dem Wachstum dienen, können solche Mutationen übertragen wer-den, weshalb Kinder und Jugendliche besonders gefährdet sind.
Wenn jedoch die radioaktiven Strahlen auf Körperzellen treffen erfolgt eine weitere Einordnung. Zunächst gäbe es die Frühschäden, welche innerhalb weniger Minuten bis 90 Tage nach der Bestrahlung auftreten. Es folgen Reaktionen wie Erbrechen, Durch-fall, Schweißausbrüche und Übelkeit. Ein Verlauf der Krankheit lässt sich anhand der Strahlungsdosis (Energiedosis), welche mit der Einheit Gray (Gy) angegeben wird, ab-wägen. Die Energiedosis gibt an, wie viel Energie über einen bestimmten Zeitraum von einem bestrahlten Objekt aufgenommen wird. Sie ist abhängig von der Masse des be-strahlten Körpers. Daher entspricht die Einheit Gray der Energiedosis, die entsteht, wenn eine Strahlungsenergie von 1 Joule auf 1 Kilogramm gleichen Stoffes übertragen wird. Die wahrscheinlichen Wirkungen ab einer bestimmten Energiedosis sind im An-hang Abb. 14 gut zu verfolgen. Zusammengefasst sind also Strahlenkrankheiten (z.B. Hautrötung und Haarausfall) als auch der Strahlentod die Frühschäden der Aussetzung radioaktiver Strahlung. Neben den frühen Folgen können allerdings auch noch Spät-schäden, welche mehr als 90 Tage nach der Strahleneinwirkung auftreten, entstehen. Bleibende Strahlenfolgen betreffen meist die Haut, das Gehirn, die Leber, die Niere und die Lunge, dabei zeigen sich diese beispielsweise in Geschwülsten (siehe Anhang, Abb. 15). Die bedeutendste Auswirkung einer Strahlenaussetzung ist das lange erhöhte Krebsrisiko, als auch andere Organschäden wie eine Schilddrüsenunterfunktion, grauer Star oder eine Wachstumsverzögerung der Kinder.
Zusammengefasst entstehen durch leicht erhöhte Bestrahlung schon lang anhaltende erhebliche Konsequenzen. Die Auswirkungen und die Anzeichen der Krankheit werden mit höherer Dosis größer. Außerdem dauert die Krankheit länger und man besitzt eine geringere Überlebenschance. Alles in allem sollte man versuchen sich selbst und auch andere vor der gefährlichen radioaktiven Strahlung zu schützen, um die aufgeführten Folgen gar nicht erst entstehen zu lassen.
4. Zusammenfassung des Themas
Die radioaktive Strahlung wurde 1896 vom französischen Wissenschaftler Henri Bec-querel zufällig entdeckt. Sie entsteht ohne äußere Einflüsse, durch den Spontanzerfall von Atomkernen und wird in drei bzw. vier Strahlungsarten unterteilt. Es gibt die posi-tive Alphastrahlung, die negative Beta-Minus-Strahlung, die positive Beta-Plus-Strahlung und die elektromagnetische Gammastrahlung. Diese Strahlungsarten unter-scheiden sich hauptsächlich in der Ablenkbarkeit, im Durchdringungs- und im Ionisie-rungsvermögen. Die Radioaktivität ist beispielsweise in der Medizin für die Diagnose, in der Technik für Füllstandsmessungen, für die Altersbestimmung und für die Energie-gewinnung nutzbar. Gefahren entstehen z.B. durch einen Kernkraftwerkunfall, die End-lagerung radioaktiver Stoffe und die Explosion einer Atombombe. Castortransporte sind eigentlich keine Gefahr für den Menschen. Die Folgen dieser Gefahren sind für den menschlichen Körper enorm. So können sich die Keimzellen, als auch die Körperzellen verändern. Es entstehen dadurch Schäden wie Strahlenkrankheiten, Erbschäden und sogar der Strahlentod. Daher ist der Schutz vor der radioaktiven Strahlung äußerst wich-tig und bestimmt wäre es spannend diesen genauer zu untersuchen.
Insgesamt ist deutlich geworden, dass die radioaktive Strahlung im heutigen Leben kaum noch wegzudenken ist. Daher ist es wichtig Pro und Kontra für den Einsatz der Radioaktivität abzuwägen und für eine größere Gewährleitung der Sicherheit weiter zu forschen.
Dieses Referat wurde eingesandt vom User: katinka90
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