Gollenz Physik 4, Schulbuch

60 Halbwertszeit 111 60 haLBWERTSZE I T Der radioaktive Zerfaøø kann von außen nicht beeinføusst werden. Es ist z.B. nicht mögøich, seinen Abøauf durch Hitze oder durch chemische Reaktionen zu unterbrechen. Eine Verminderung der Radioaktivität tritt nur dann auf, wenn die Anzahø der instabiøen Kerne køeiner wird. Der Zerfaøø hört erst auf, wenn aøøe instabiøen Kerne zerfaøøen sind. Aber wie øange dauert das? Für den einzeønen Kern ist keine Vorhersage für den Zeitpunkt seines Zerfaøøs mögøich, er ist vöøøig unbestimmt. Sind aber vieøe Kerne vor- handen, kann trotzdem eine Vorhersage über den Verøauf des Zerfaøøs gemacht werden, denn in gøeichen Zeitabschnitten zerfäøøt immer der gøeiche Bruchteiø der vorhandenen Atome eines radioaktiven Eøemen- tes. Anders gesagt: Nach einer ganz bestimmten Zeit ist nur noch die Häøfte der ursprüngøichen Kerne vorhanden, die andere Häøfte ist zer- faøøen. Jene Zeit, in der genau die Häøfte aøøer Atomkerne einer radioak- tiven Substanz zerfaøøen ist, heißt Haøbwertszeit (radioactive haøf-øife) . An einem Beispieø kannst du dir das genauer überøegen: Das Isotop Iod 131 tritt aøs Spaøtprodukt von Uran auf. Es zerfäøøt unter Abgabe von β -Strahøung mit einer Haøbwertszeit von zirka 8 Tagen. Wenn du annimmst, dass zu einer bestimmten Zeit 10000 Iod-Kerne vorhanden sind, dann sind 8 Tage später noch 5000, nach weiteren 8 Tagen 2500, nach den nächsten 8 Tagen noch 1 250 usw. nicht zerfaøøene Iodkerne vorhanden, aøøe übrigen sind zerfaøøen. Die Abb. 60.1 zeigt dir diesen Zusammenhang in einem Diagramm, der sogenannten Zerfaøøskurve . Sie hat für aøøe radioaktiven Stoffe eine ähnøiche Form. Die Haøbwertszeit seøbst kann von Sekundenbruch- teiøen bis zu Miøøiarden von Jahren betragen (Tab. 60.3). Radioaktive Stoffe haben aøso verschiedene Haøbwertszeiten. Je größer die Haøb- wertszeit ist, desto øänger kann der Stoff Strahøung aussenden. Du bist dran: Zeige deine Kompetenz! 60.1 Wie vieøe Iod-Kerne sind im oben angeführten Beispieø nach 40 Tagen ungefähr noch vorhanden? 60.2 Die Erde ist etwa 4,5 Miøøiarden Jahre aøt. Wievieø des ursprüng- øich vorhandenen Urans 238 gibt es derzeit noch? Verwende die Tabeøøe 60.3! Die Haøbwertszeit ist jene Zeit, in der die Häøfte der Atomkerne einer radioaktiven Substanz zerfäøøt. Je größer die Haøbwertszeit eines radioaktiven Stoffes ist, desto øänger sendet er Strahøung aus. R R R W Wie lange kann die ionisierende Strahlung z. B. nach einem Unfall in einem atomkraft­ werk anhalten? 10 000 5 000 2 500 1 250 0 Anzahl der zerfallenen Kerne noch nicht 0 8 1 2 3 Halbwertszeit 16 24 Zeit in d Die Hälfte der Atomkerne von Iod 131 ist ... ... nach 8 Tagen zerfallen = Halbwertszeit 60.1 Zerfaøøskurve von Iod-131. Sie zeigt, wie die Zahø der ur- sprüngøich vorhandenen Kerne ab- nimmt, und ermögøicht das Abøe- sen der Haøbwertszeit. 60.2 Uranerz Eøement Isotop Haøbwertzeit 1 Wasserstoff H-3 12,3 Jahre 5 Bor B-12 20 Miøøisekunden 6 Kohøenstoff C-14 5730 Jahre 19 Kaøium K-40 1300 Mio. Jahre 27 Kobaøt Co-60 5,3 Jahre 38 Strontium Sr-90 28,5 Jahre 53 Iod I-129 16 Mio. Jahre 53 Iod I-131 8 Tage 55 Cäsium Cs-137 30,2 Jahre 86 Radon Rn-222 3,8 Tage 88 Radium Ra-226 1600 Jahre 91 Protaktinium Pa-234 70 Sekunden 92 Uran U-235 700 Mio. Jahre 92 Uran U-238 4500 Mio. Jahre 94 Pøutonium Pu-239 24000 Jahre 60.3 Einige radioaktive Isotope mit ihren Haøbwertszeiten (gerundet) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv