Diskussion:Zerfallsenergie

Tabellarische Übersicht bzw. markante Beispiele

Diese Informationen wären nett. Ich kann mir nämlich anhand den Informationskästen „Isotope“, Spalte „ZE (MeV)“ der Elemente (z. B. Iod, Caesium, Plutonium, Uran, Neptunium) keine Vorstellung von der Gefährlichkeit der Stoffe machen. Ist beispielsweise Platin-199 (30,80 min, β⁻, 1,702 MeV) und Wolfram-187 (23,72 h, β⁻, 1,311 MeV) gefährlicher als das berühmte Iod-131 (8,02070 d, β⁻, 0,971 MeV)? Mathematisch ist doch 0,971 kleiner als 1,702 bzw. 1,311. --Speifensender 12:05, 5. Apr. 2011 (CEST)

Bei der Gefährlichkeit spielt nicht nur die Zerfallsenergie eine Rolle, sondern auch die Halbwertszeit, die Strahlungsart (Alpha vs. Beta vs. Gamma), die biologische Wirkung des Nuklids und die biologische Mobilität (Fachname fällt mir gerade nicht ein), die Folgezerfälle der neu entstehenden Nuklide, sofern diese auch radioaktiv sein sollten und die Mobilität der Nuklide in der Zerfallskette.

Hat man bspw. von jedem genannten Nuklid eine Probe mit der gleichen Anzahl an Atomkernen, dann wird es bei Platin-199 aufgrund der geringen Halbwertszeit mehr Zerfälle pro Zeiteinheit t geben, als bei Wolfram-187 oder Iod-131. Und jeder Zerfall so eines Platin-199 Atomkerns würde mit einer Energie von 1,702 MeV ablaufen. Auch zu beachten ist, dass alle drei Nuklide Betastrahler sind, die in Begleitung als Folgeeffekt noch Gammastrahlung aussenden können. Die Betastrahlung kann relativ leicht abgeschirmt werden, für die Gammastrahlung gilt das nicht.

Bezüglich der biologischen Wirkung sind Platin und Wolfram Schwermetalle, während Iod vom Körper aufgenommen wird. Bei der biologischen Wirkung ist auch die Länge des Verbleibs im Körper bei Aufnahme in den Körper relevant, also die biologische Mobilität. Je länger es im Körper verbleibt, desto mehr Zeit vergeht, in der Zerfälle stattfinden können. Nuklide die schnell wieder ausgeschieden werden, können somit weniger gefährlich sein, als solche, die länger darin verbleiben, die Halbwertszeit ist hier auch zu beachten. Die biologische Wirkung muss beachtet werden, falls das Nuklid in den Körper gelangt. Wenn es und alle Folgenuklide nur außen verbleiben ist in der Regel nur die Gefährlichkeit der Strahlung zu beachten.

Bezüglich der Folgezerfälle zerfällt Platin-199 zu Gold-199, dass als Betastrahler eine Halbwertszeit von ca. 3 Tagen hat um dann mit einer Energie von 0,453 MeV in das stabile Quecksilber-199 zu zerfallen. Das Quecksilber ist ebenfalls ein giftiges Schwermetall.

Wolfram-187 zerfällt zu Rhenium-187, das Rhenium-187 hat aber eine Halbwertszeit von 4,12 * 10^10 Jahren und ist daher von der radioaktiven Komponente eher vernachlässigbar, einfach weil es in der Lebensspanne eines Menschen statistisch betrachtet eher kaum Zerfälle geben wird, dafür ist die Halbwertszeit einfach zu lang.

Iod-131 zerfällt zum stabilen Xenon-131, einem Edelgas.

Die Mobilität ist beim Fallout nach einer Kernwaffenexplosion oder einem Reaktorunfall entscheidend. Bei Tschernobyl ist bspw. das radioaktive Strontium-90 nicht weit gekommen und ist daher in dem Gebiet rund um das Kernkraftwerk Tschernobyl in maximal wenigen Kilometern Entfernung niedergegangen, für Deutschland spielt dieses Strontium-90 aus der Reaktorkatastrophe daher keine Rolle. Bei Cäsium-137 ist das anders, das hat sich über Europa verteilt und ist auch in Deutschland niedergegangen.

Cäsium-137 wird bei der Nahrungsaufnahme vom Körper aufgenommen, weswegen es dann beim Zerfall dort Schäden anrichten kann. Das Nuklid zerfällt in das stabile Barium-137.

Die Probe aus Strontium-90 nimmt aufgrund des Zerfalls in Yttrium-90 bezüglich der Gefährlichkeit sogar zu, denn bei Yttrium-90 beträgt die Halbwertszeit nur 64,10 h, weswegen nach dem ersten Zerfall von Strontium nach Yttrium gleich mit einem nächsten Zerfall in das stabile Zirconium-90 zu rechnen ist. Außerdem ist die Zerfallsenergie mit 2,282 MeV bei Yttrium-90 deutlich höher als bei Strontium-90 mit nur 0,546 MeV. Beides sind Betastrahler. Strontium-90 wird bei Aufnahme in den Körper im Knochen eingelagert, wo es sehr lange verbleibt.

Außerhalb des Körpers direkt am Entstehungsort der Gefahrenquelle würde ich die oben genannten Nuklide von der Gefährlichkeit in folgender Rangfolge einordnen:

Platin-199, Wolfram-187, Iod-131

Ist man dagegen 1000 km vom Entstehungsort entfernt, dürfte eher von Iod-131 die größte Gefahr ausgehen. Da es durch Wind und Wetter sehr mobil ist.

Und bei der Aufnahme in den Körper wird es spannend, denn das Platin wird eine hohe Aktivität aufweisen, da es für den Körper aber von wenig nutzen ist, könnte es spätestens als Gold den Körper wieder verlassen, bevor große Mengen an Quecksilber entstehen. Iod-131 hingegen dürfte hingegen vom Körper aufgenommen werden und dort lange verleiben und dann im Körper zerfallen, was schädlich ist. Hier könnten nur Iodtabletten, die nicht radioaktives Iod enthalten und den Körper somit mit ausreichend Iod überschütten, die Gefahr abmindern.

Im Dünndarm beträgt die durchschnittliche Verweildauer sieben bis neun Stunden, im Dickdarm 25 bis 30 Stunden, d.h. rein statistisch betrachtet wird vom Platin-199 und Wolfram-187, wenn es nicht vom Körper aufgenommen wird, etwas mehr als die Hälfte zerfallen sein, bevor es den Körper wieder verlässt. Betastrahlung kommt im Weichgewebe aber nur wenige mm bis wenige cm weit, was bedeuten könnte, dass es im Magen und Darm aufgrund der anderen Nahrungsbestandteile, wenn man noch etwas anderes gegessen hat, in der Nahrung enden könnte, bevor es den eigentlichen Körper im Inneren erreicht.

Ob bei der Aufnahme in den Körper also Platin-199 oder Wolfram-187 oder Iod-131 am schädlichsten ist, ist schwer zu beurteilen, weswegen ich dazu keine Antwort geben kann. Es wären aber dann die gerade eben gesagten Dinge zu beachten. --84.158.112.116 05:15, 8. Okt. 2024 (CEST)