Strahlenschutz

(Quelle. Bundesamt für Strahlenschutz, BfS)

Akute Schädingung bei Strahlenunfall: http://www.bfs.de/de/ion/wirkungen/unfallfolgen.html

 Frage:

• Bei einem Unfall wird eine Person mit 2Sv verstrahlt. Wie verläuft die Strahlenkrankheit? (Prodromalphase heißt Vorlaufphase, meint also die vorläufige Erkrankung)

Gesetzliche Grenzwerte: http://www.bfs.de/de/ion/wirkungen/grenzwerte.html

Fragen:

• Klicke auf der Karte http://odlinfo.bfs.de/ die Station Auingen an und berechne, welchen Bruchteil der erlaubten Dosis eine "Normalperson" durch Gamma-Strahlung in Auingen erhält.
• In einem Artikel der FAZ vom 16.3.2011 ist die Rede von bis zu 1000mSv/h effektiver Dosis an manchen Stellen. Wie lange dürfte sich ein Mensch an solchen Stellen aufhalten (nach der Strahlenschutzverordnung für beruflich exponierte Personen)? Nach welcher Zeit würde eine sog. zerebrovaskuläre Schädigung des Nervensystems eintreten?
• Besonders ausgesetzt ist man bei Flügen in großer Höhe. Wie lange dürfte man in 12km Höhe fliegen um die erlaubte Jahresdosis von 1mSv für Normalpersonen zu erhalten (siehe Graphik)?

Die Karte http://odlinfo.bfs.de/ zeigt, dass Gegenden mit viel Sedimentgestein schwach belastet sind, Mittelgebirge mit Granit dagegen stärker. Deutlicher wird es auf dieser Karte nach Landkreisen. Verantwortlich dafür ist das Gas Radon. 

 Frage:

• Wie entsteht es, wie wirkt es, was findest du über seine Gefährlichkeit?

Beispielrechnung mit den Größen aus der Stunde (Buch S.296)

• Angenommen man verschluckt einen alpha-Strahler mit 40kBq Aktivität, wobei jedes Teilchen eine Energie von 1MeV abgibt. Welche Äquivalentdosis bedeutet das für den Magen (Masse etwa 1kg) in den nächsten 24 Stunden? 

physics in a minute

unter http://www.youtube.com/user/minutephysics

Die Uni Heidelberg

bietet wieder einen Schülertag in Physik an. Gut möglich, dass ich an dem Wochenende auch nach Heidelberg fahre.

Radioaktiver Zerfall

Hier ist ein nettes Applet zur Halbwertszeit mit einer Simulation

Radon

Wir hatten das Radon mit Halbwertszeit 55,6s.

Hier ist die Zerfallsreihe, aus der es entsteht:

Nuklid

Zerfall

Halbwertszeit

E / MeV

Zerfallsprodukt

232Th	α, γ	1,405·1010 a	4,083	228Ra
228Ra	β−	5,75 a	1,325	228Ac
228Ac	β−	6,15 h	2,127	228Th
228Th	α	1,9131 a	5,520	224Ra
224Ra	α	3,66 d	5,789	220Rn
220Rn	α	55,6 s	6,405	216Po

Also: Th232 zerfällt zu Ra228, das dann zu Ac228 usw.  Wichtig ist, dass Th232 fast stabil ist, also kaum abgebaut wird und deshalb immer etwas nachliefern kann. Die Reihe geht dann noch weiter, siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Thorium-Reihe, woher auch dieser Tabellenausschnitt stammt.

Simulation zum Radioaktiven Zerfall

:PROGRAM:ZERFALL

:500->N                                          Anfangs 500 Kerne

:0.1->L                                          Zerfallsrate λ=0,1 1/s

:1.0->D                                           Zeitschritt Δt=1,0 s

:1-e^(-L*D)->P          Zerfallswahrscheinlichkeit p eines Kerns während eines Zeitschritts

:100->S                 maximal bis t_max=100s berechnen

:0->T                                anfangs t=0s

:0->Xmin                                     Graphikfenster einstellen, unter VARS, dann Window

:0->Ymin                                       

:N->Ymax                                       

:S->Xmax

:S/10->Xscl

:N/10->Yscl

:ClrDraw                                      

:While T<S and N>0              nur so lange rechnen, wie t< t_max und N>0

:N-randBin(N,P)->N      im Schnitt Zerfallen p∙N Teilchen, die genaue Zahl ist binomialverteilt

:Pt-On(T,N)             zeichne einen Punkt

:T+D->T                 Zeit mitzählen

:End                   

(Hinweis: Das Pfeilsymbol vom Befehl STO ist hier mit einem -> wiedergegeben)
Versucht aus dem Graphen die Halbwertszeit T_1/2 eurer Simulation zu bestimmen, z.B. indem ihr den Cursor mit TRACE auf die Koordinatenachsen bewegt und dort ablest.

Wiederholt für einen anderen Startwert von N. (Achtung, bei zu großen N kann der Rechner sehr langsam werden). Bestimmt wieder die Halbwertszeit.

Ändert die Zerfallsrate λ zu kleineren und größeren Werten. Bestimmt wieder die Halbwertszeit. Versucht einen Zusammenhang zwischen λ und T_1/2 zu finden.

Stammfunktionen online

eben habe ich auf dem Matheblog einen Link zu einem Online-Integrator gesetzt. Könnt ihr vielleicht auch brauchen.