Zehn Aufgaben zu den drei Ebenen der Strahlenwirkung — vom ionisierten Atom über Radon im Keller bis zur Wahrscheinlichkeit, dass aus einem Treffer wirklich ein Schaden wird.
Ein Strahlungstreffer wird Stufe für Stufe weitergereicht. Bringe die Stationen in die richtige Reihenfolge.
Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt.
1Die Strahlung schlägt einem Atom ein Elektron heraus
2Das Atom bleibt ionisiert und passt nicht mehr in seine Bindung
3Das Molekül wird beschädigt, es kommt zu DNS-Schäden
4Die Reparatur misslingt, die Zelle wird geschädigt und stirbt ab
5Viele Zellen fallen aus: Frühschäden oder Spätschäden beim Menschen
Physikalisch → chemisch → biologisch: Erst das Atom, dann das Molekül, dann die Zelle. Der Mensch merkt erst etwas, wenn die dritte Ebene erreicht ist — und das passiert nur bei einem winzigen Teil aller Treffer.
Vom Kleinen zum Großen: Atom, Molekül, Zelle, Mensch.
2
Drei Ebenen, sechs Ereignisse
AFB I
Ordne jedes Ereignis der Ebene zu, auf der es stattfindet — egal ob es der harmlose oder der schädliche Ausgang ist.
Ziehe die Karten in den passenden Korb — oder wähle eine Karte mit Tab und Enter und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1physikalische Ebene
2chemische Ebene
3biologische Ebene
Das Wort verrät die Ebene: Atom und Elektron gehören zur Physik, Molekül, DNS und Chromosom zur Chemie, Zelle zur Biologie.
Suche in jeder Karte das Schlüsselwort: Atom, Molekül/Chromosom oder Zelle.
3
Stimmt das?
AFB I
Entscheide bei jeder Aussage, ob sie physikalisch korrekt ist.
Tippe auf „Stimmt“ oder „Stimmt nicht“. Danach erscheint die Begründung.
Drei stimmen, drei nicht. Die typischen Fallen: „jeder Treffer“, „α ist harmlos“ und die Verwechslung von Chromosom (Molekül) und Zelle.
Vorsicht bei „jedes“, „in jedem Fall“ und bei der Frage, wo genau die Quelle liegt.
4
Merktext vervollständigen
AFB I
Vervollständige den Merktext zur biologischen Wirkung.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt). Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Radioaktive Strahlung Atome im Körper. Ein Schaden entsteht erst, wenn ein Treffer alle Ebenen durchläuft — auf jeder Ebene kann der Körper die Störung ausgleichen, zum Beispiel wird ein beschädigtes Molekül . Wie wahrscheinlich ein Schaden ist, hängt von der ab, bei geringer Belastung vom . Man sagt: Der Schaden tritt auf.
Dieser Merktext ist die ganze Seite in vier Sätzen: ionisieren → drei Ebenen mit Ausgleich → Dosis und Zufall → stochastisch.
Zwei Wörter beschreiben, wovon der Verlauf abhängt; ein Fremdwort fasst das zusammen.
5
Wo liegt die Quelle?
AFB II
Verbinde jede Situation mit der passenden Einschätzung der Gefahr.
Klicke links eine Situation an und dann rechts die passende Einschätzung — es entsteht eine Verbindungslinie.
Dieselbe α-Quelle ist einmal harmlos und einmal die gefährlichste von allen — der einzige Unterschied ist der Ort. Deshalb lautet die erste Frage immer: außen oder innen?
Überlege für jede Strahlungsart, wie weit sie in Luft und in Gewebe kommt.
α: wenige Zentimeter Luft, ein Blatt Papier — die Haut reicht. Innen gibt es keine Haut mehr, die schützt. γ durchdringt alles, egal von wo.
6
Welche Folge ist das?
AFB II
Setze in jeder Zeile überall dort ein Kreuz, wo die Beschreibung zutrifft. Es können mehrere pro Zeile sein.
Enter setzt und löscht ein Kreuz.
Beobachtung
Körperzellen betroffen
Keimzellen betroffen
Frühschaden
Spätschaden
Wenige Tage nach einer hohen Dosis rötet sich die Haut
20 Jahre nach der Bestrahlung erkrankt die Person an Krebs
Das Kind der bestrahlten Person kommt mit einer Erbkrankheit zur Welt
Wenige Stunden nach einem Unfall: Übelkeit und Erbrechen
Die Erbkrankheit ist keiner der beiden Zeitbegriffe: Sie ist die dritte Gruppe, „Schäden bei den Nachkommen“ — die einzige, bei der Keimzellen betroffen sind.
Früh oder spät bezieht sich auf den Abstand zur Bestrahlung — Tage oder Jahre?
Nur wenn der Schaden beim Kind auftritt, waren Keimzellen betroffen. Alles, was die Person selbst trifft, sind Körperzellen.
7
Radon im Keller
AFB II
Radon ist ein radioaktives Edelgas, das aus dem Boden in schlecht gelüftete Keller steigt. Verfolge, was passiert, wenn jemand dort Luft einatmet.
Entscheide dich an jeder Station. Nach jeder Antwort erscheint die Erklärung, dann geht es weiter.
Genau deshalb ist Radon in Deutschland nach dem Rauchen die zweithäufigste Ursache für Lungenkrebs — nicht weil α-Strahlung stark durchdringt, sondern weil sie es nicht tut und ihre Energie komplett im Gewebe lässt.
Stelle dir an jeder Station die Frage: Ist die Quelle gerade außen oder innen?
8
Finde die Station
AFB II
Klicke im Schema auf die Station, auf die die Frage zutrifft.
Lies die Frage über dem Schema und klicke die passende Station an. Mit der Tastatur: Tab zur Station, Enter wählt.
Reparatur und DNS-Schaden gehören beide zur chemischen Ebene — sie sind die zwei Ausgänge derselben Station. Auf jeder Ebene stehen ein grüner und ein roter Weg offen.
Frage dich bei jedem Begriff: Ist das ein Atom, ein Molekül, eine Zelle — oder schon der ganze Mensch?
9
Wie selten ist der Schaden?
AFB III
Bei einer bestimmten Dosis nimmt ein Treffer auf jeder der drei Ebenen mit einer Wahrscheinlichkeit von 20 % den schädlichen Weg. Wie viel Prozent aller Treffer führen dann zu einem Schaden beim Menschen? Gib das Ergebnis in Prozent an (ggf. mit Komma).
Zahl eintragen und mit Enter oder der Schaltfläche prüfen.
Der Schaden braucht dreimal hintereinander den roten Weg: 0,2 · 0,2 · 0,2 = 0,008 = 0,8 %. Von 1000 Treffern werden 992 vom Körper aufgefangen. Verdoppelt man die Wahrscheinlichkeit je Ebene auf 40 %, steigt der Anteil auf 6,4 % — das Achtfache.
Ein Schaden entsteht nur, wenn alle drei Ebenen den schädlichen Weg nehmen — „und“ heißt in der Wahrscheinlichkeitsrechnung: multiplizieren.
20 % = 0,2. Dreimal hintereinander: 0,2 · 0,2 · 0,2. Das Ergebnis mal 100 ergibt Prozent.
10
Der Unfall im Labor
AFB III
In einem Labor zerbricht ein Behälter mit einem α-Strahler in Pulverform. Eine Mitarbeiterin hat einige Sekunden lang Staub eingeatmet, bevor sie den Raum verlässt. Welche Aussagen sind physikalisch richtig?
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden.
Abschirmung schützt nur vor Strahlung, die von außen kommt. Bei einer inkorporierten Quelle hilft nur eines: die Quelle wieder aus dem Körper heraus — deshalb wird nach solchen Unfällen sofort medizinisch behandelt.
Die Quelle ist nicht mehr im Raum — sie ist in der Lunge. Was bedeutet das für Abstand und Abschirmung?
Drei Ideen prüfen: Wo ist die Quelle (innen)? Ist jeder Treffer ein Schaden (nein)? Ist der Ausgang vorhersagbar (nein, stochastisch)?
