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Aktivität und Strahlung

Wie stark strahlt ein Stoff? Die Aktivität zählt die Kernzerfälle in einer bestimmten Zeit — gemessen in Becquerel. Sie entscheidet auch über Grenzwerte in Lebensmitteln.

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Erklärung — Aktivität und Strahlung

Wie stark strahlt ein Stoff?

Bisher weißt du, welche Strahlung ein Stoff aussendet.

  • Bekannt:Die Strahlungsart α, β oder γ.
  • Offen:Wie stark eine Probe strahlt.
  • Deshalb:Zwei Beobachtungen zeigen: Die Art allein reicht nicht.
Beobachtung 1 · Zwei SteineEin Zählrohr an zwei Gesteinsproben: Beim einen knackt es alle paar Sekunden, beim anderen prasselt es ununterbrochen. Beide sind radioaktiv — aber wie viel stärker ist der zweite?
Beobachtung 2 · Milch nach FukushimaEine kleine Packung Milch mit 160 Bq darf nicht verkauft werden — ein ganzer Tank mit 22 000 Bq schon. Wie kann das sein?

Zerfälle pro Sekunde

Gezählt wird nicht, wie viele Kerne da sind, sondern wie viele zerfallen.

  • Zählen:Jeder Zerfall ist ein Ereignis pro Zeit.
  • Einheit:1 Becquerel (Bq) ist ein Zerfall pro Sekunde.
  • Größen:Praktisch rechnet man in kBq und MBq.
  • Vergleichen:Zu einem Grenzwert passt nur die Aktivität je Kilogramm.
Aktivität in drei Sätzen
Aktivität A = Zerfälle pro Sekunde
Bedeutung

A zählt, wie viele Kerne pro Sekunde zerfallen.

Einheit

1 Bq = 1 Zerfall pro Sekunde. 1 Bq ist winzig, deshalb kBq (1000 Bq) und MBq (1 000 000 Bq).

Grenzwert

Bedenklich oder nicht sagt erst die spezifische Aktivität a = A : m, also die Aktivität je Kilogramm.

Punkte = Zerfälle pro Sekunde A = 160 Bq m = 0,5 kg 320 Bq/kg A = 22 000 Bq m = 75 kg ≈ 293 Bq/kg Grenzwert für Milch: 300 Bq je kg
Aktivität · spezifische Aktivität
\( A \;=\; \dfrac{N}{t} \qquad a \;=\; \dfrac{A}{m} \)
N

Anzahl der gezählten Zerfälle.

t

Messzeit in Sekunden (s).

m

Masse der Probe in Kilogramm (kg).

Einheiten

[A] = 1 Bq, [a] = 1 Bq je kg.

Vom Zählen zum Etikett
Angabebedeutet
600 Zerfälle in 60 sA = 600 : 60 s = 10 Bq
A = 3,3 kBq (Ra-226, Schulpräparat)3300 Zerfälle pro Sekunde
A = 1 MBqeine Million Zerfälle pro Sekunde
0,5 l Milch · A = 160 Bqa = 160 Bq : 0,5 kg = 320 Bq je kg → über 300 → nicht zulässig.
75 l Tank · A = 22 kBqa = 22 000 Bq : 75 kg ≈ 293 Bq je kg → unter 300 → zulässig.
✓ Beobachtung 1 gelöstDas Prasseln ist die höhere Aktivität: mehr Zerfälle pro Sekunde. Wie viel genau, sagt erst die Rechnung A = N : t — nicht das Ohr.
✓ Beobachtung 2 gelöstDer Tank hat mehr Becquerel, aber auf 75 kg verteilt. Die Packung drängt 160 Bq in nur 0,5 kg. Grenzwerte gelten je Kilogramm.

Teil 1 zeigt, wie aus gezählten Zerfällen die Aktivität A = N : t berechnet wird. Teil 2 vergleicht die spezifische Aktivität mit dem Grenzwert von 300 Bq je kg.

Zerfälle zählen

Präparat: viele instabile Kerne gezählte Zerfälle N 0 Messzeit t 0,0 s von 10 s
50 Bq

Teil 2: Spezifische Aktivität und Grenzwert

Die Ampel vergleicht die spezifische Aktivität mit dem Grenzwert von 300 Bq je kg.

spezifische Aktivität a in Bq je kg Grenzwert 300 0 600 und mehr 320 Bq je kg überschritten
160 Bq
0,5 kg

Die gezählte Anzahl N fällt bei jeder Messung etwas anders aus — Zerfall ist zufällig. Je länger du misst, desto näher liegt A an der wahren Aktivität.

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Hinweise

Hinweis

Impulsrate ≠ Aktivität

250 Impulse pro Sekunde sind nicht A = 250 Bq. Das Zählrohr fängt nur einen Teil der Strahlung ein, die Aktivität ist größer.

Hinweis

Die Zeit zählt mit

Becquerel heißt immer „pro Sekunde“. 600 Zerfälle in 60 s sind 10 Bq, nicht 600 Bq.

Hinweis

Erst A : m vergleichen

Viel Aktivität heißt nicht automatisch: über dem Grenzwert. Nur a = A : m gehört zu 300 Bq je kg.

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