Halbwertszeit - PhysicsNet

Thema Radioaktivität Die Halbwertszeit
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Radio bedeutet „Strahl“ und aktiv bedeutet, dass die Strahlung selbständig ausgesendet wird!
Unter Radioaktivität versteht man den selbständigen Zerfall von Atomkernen unter Aussendung von
ionisierender Strahlung. Dabei wandelt sich der ursprüngliche Atomkern in einen anderen Atomkern (also in
ein anderes Element) um, wobei ein Alphateilchen (= -Strahlung) oder u.a. ein Betateilchen (= -Strahlung)
weggeschleudert wird. Das geschieht von selbst und kann nicht beeinflusst werden. Manchmal hat der neue
Atomkern nach so einer Kernumwandlung zu viel Energie und gibt diese in Form von Gammastrahlung ab.
Atome, deren Kerne zerfallen können, bezeichnet man als instabil, radioaktiv, oder auch Radionuklide. Im
Gegensatz dazu stehen stabile Kerne, die niemals zerfallen. Die meiste Materie, die dich im Alltag umgibt,
besteht aus stabilen Kernen.
Wann zerfällt so ein instabiler Kern? Passiert das sofort oder dauert es eine lange Zeit?
Stell dir vor, bei einem Reaktorunfall wird das radioaktive Isotop Jod-131 freigesetzt. Interessant für uns wäre
nun zu wissen, wann es zerfällt und dabei ein Betateilchen wegschleudert (das ja die für uns gefährliche
ionisierende Strahlung ausmacht)!
Dazu müssen wir eine bestimmte Menge an radioaktivem Jod-131 betrachten. Es zerfallen nämlich nicht alle
Jod-131 Kerne sofort und gleichzeitig. Aber nach einer bestimmten Zeit kann man messen, dass nur mehr die
Hälfte der ursprünglich vorhandenen Jod-131 Kerne vorhanden ist. Die andere Hälfte ist weg (also zerfallen
und hat dabei auch die -Strahlung abgegeben.)
Diese Zeit, innerhalb der sich die Hälfte der ursprünglich vorhandenen Atomkerne einer radioaktiven Substanz
in Kerne anderer Elemente umgewandelt hat, ist eine für das radioaktive Isotop charakteristische Messgröße.
Man nennt sie die Halbwertszeit. Bei z.B. Jod-131 beträgt die Halbwertszeit 8 Tage!
Nach zwei Halbwertszeiten ist dann die Hälfte der Hälfte der ursprünglich vorhandenen Kerne noch immer
vorhanden, nach drei Halbwertszeiten die Hälfte der Hälfte der Hälfte, usw.
Die Kurve, die den Zerfall eines Elements beschreibt, nennt man Zerfallskurve.
Zeit für ein Experiment ? (Modellversuch)
Deine Beschreibung:
Messen kann man die Aktivität eines radioaktiven Stoffes. Sie gibt an, wie viele Kerne in einer Sekunde
zerfallen und wird in BECQUEREL gemessen. Hat eine radioaktive Substanz die Aktivität von
1 Becquerel so bedeutet das, dass in jeder Sekunde genau 1 Kern zerfällt (1 Bq = 1 Zerfall pro Sekunde).
Die Aktivität eines radioaktiven Stoffes nimmt entsprechend der Zerfallskurve ständig ab. Wird z.B. in einer
Flasche Milch eine Jod-131-Aktivität von 100 Bq/l (Becquerel pro Liter) gemessen, so beträgt die Aktivität nach
8 Tagen nur noch 50Bq/l, nach der doppelte Halbwertszeit (also weiteren 8 Tagen) 25 Bq/l, usw.
Aufgaben:
1. Was ist der Unterschied zwischen stabilen und instabilen Atomkernen?
Auf wie viel ist die Aktivität eines Stoffes nach einer Halbwertszeit abgesunken?
NW Teil Physik /Text: A. Mayer GRG XII Rosasgasse, 1120 Wien Seite 1

Thema Radioaktivität Die Halbwertszeit
Name: ………………….. Gruppe:….
Element (radioaktives Isotop) Halbwertszeit Strahlungsart
Cäsium-137 Cs 30 Jahre -Strahler, -Strahler
Jod-131 I 8 Tage -Strahler, -Strahler
Uran-235 U 703,8 Millionen Jahre -Strahler, -Strahler
Uran-238 U 4500 Millionen Jahre -Strahler
Plutonium-239 Pu 24110 Jahre -Strahler
Kalium-40 K 1,29 Millionen Jahre -Strahler, -Strahler
Kohlenstoff-14 C 5730 Jahre -Strahler
Aufgaben:
2. Wie lange dauert es, bis das in einem Reaktor als Brennstoff verwendete Uran-235 zur Hälfte zerfallen
ist?
Welcher Art von Strahlung wird dabei beim Zerfall freigesetzt?
3. Nach wie vielen Halbwertszeiten wird das beim Reaktorunfall in Fukushima freigesetzte
Jod-131 nahezu vollständig zerfallen sein?
Wie lange (Zeit) dauert das?
4. Bei einem Reaktorunfall wird u.a. auch Cäsium 137 freigesetzt.
Ca. wie viel Prozent des beim Tschernobyl-Unfall freigesetzten Cs-137 ist heute, 25 Jahre nach dem
Unfall, noch vorhanden?
5. Die Messung einer organischen Probe ergibt einen C-14-Gehalt von 25 % des normalen Wertes.
Vor wie viel Jahren ist das Tier gestorben?
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NW Teil Physik /Text: A. Mayer GRG XII Rosasgasse, 1120 Wien Seite 2