Aktuelle Themen rund um die Radioaktivität

Vom Giga-Becquerel zum Milli-Sivert

Auf die Gefahr hin, dass nun etliche Mails eintrudeln, mit Hinweisen auf Fehler und Falschaussagen (jede Kritik ist willkommen), sei hier doch mal der Versuch unternommen, sich als selbsterklärter Bürgerforscher an das heilige Thema der Dosimetrie zu wagen um die Frage zu klären: "Wie kommt man denn eigentlich vom Becquerel zum Sievert?" Für viele ist das "Black Magic" und man liest einfach ab, was das Gerät anzeigt. Für manche ist es aber auch der Grund warum für Geigerzähler etwas wie ein Waffengesetz etabliert werden sollte. In der Tat kann man bei Dosisberechnungen einiges falsch machen, aber ob der Besitzer eines entsprechenden Papierles alles richtig macht, das darf doch auch stark bezweifelt werden. Besser wäre, wenn es für den Bürger darüber eine staatliche Aufklärung geben würde, ähnlich wie über Aids. Aber vielleicht gibts da ja doch noch was zu verbergen? Jedenfalls könnte man sich das bei dem einen oder anderen Fass, für das noch ein Lagerplätzchen für die nächste Million Jahre gesucht wird, denken. Also bleibt am Ende doch nur das Selbststudium. Man will ja nicht dumm sterben, oder?

Vom Giga-Becquerel zum Milli-Sievert oder Dosimetrie für Dummies

Mit diesem Wissen kann man auch mal den Versuch unternehmen, die Gamma-Äquivalent-Dosisleistungskonstante für ein Stück Pechblende als Punktquelle zu berechnen, das ja ein Oxid des natürlichen Urans (Unat) ist und damit U-238 und 0.72% U-235 im natürlichen Gleichgewicht enthält. Bei der Rechnung geht man am besten davon aus, dass das Radon nicht entweichen konnte, so dass alle in der Zerfallskette nach dem Radon auftretenden Radionuklide in vollem Umfang und mit gleicher spezifischer Aktivität enthalten sind. Das setzt für manche Folgeprodukte doch etliche Jahre an Alter des Mutternuklids voraus. Am Ende kommt man zu einer ähnlichen Erkenntnis wie Madame Curie: die Dosisleistung des im Unat enthaltenen U-238 und U235, und ganz besonders die Gamma-Dosisleistung ist deutlich höher als die des Mutternuklids. Die Ursache ist die zusätzliche, teilweise über Jahrtausende entstandene Aktivität der Folgeprodukte, wie z.B. die des Radium. Die Gamma-Dosisleistung aus 1GBq spezifischer Uran-Aktivität in einem Pechblenden-Stück wird im wesentlichen aber durch die gamma-aktiven Zerfallsprodukte Bi-214 und Pb-214 bestimmt. Deswegen sucht man bei der Uran-Prospektion auch am Besten nach der Gamma-Strahlung des Bi-214. Die in der Summe entstehende Gamma-Äquivalent-Dosisleistungskonstante beläuft sich auf 0.268mSv*h-1/GBq, wobei hier das GBq die Aktivität des Mutternuklids (also U-238 und 0.72% U-235) ist und mit dem Wert 0.268 nicht soviel anders ausfällt als die des Ra226 mit einem Wert von 0.252. Man kann daran auch sehen, dass Glasuren aus Uranfarben, bei denen das Uran chemisch separiert wurde und nach ca. 100Jahren erst sehr wenig gamma-aktive Folgeprodukte nachgebildet sind, auch nur eine sehr geringe Gamma-Aktivität haben. Die Dosisleistung dieser Farben wird daher ganz wesentlich durch die Beta- und Alphastrahlung dominiert.

Luvos®-Heilerde ein ein rezeptfreies, radioaktives Arzneimittel aus der Apotheke?

Es gab Zeiten, da gab es Zahnpasta die radioaktiv war, Geräte mit denen man Wasser radioaktiv machen konnte, Bier und Schokolade mit Radium, kurzum alles was gesund sein sollte enthielt Radium. In dieser Zeit erfand der Naturheiler Adolf Just auch die Luvos®-Heilerde. In einem seiner Bücher gibt es Hinweise, dass die Heilwirkung auf das darin enthaltene Radium zurückzuführen sein könnte. Das war so etwa um das Jahr 1923. Interessanterweise gibt es diese Heilerde auch heute noch. Ob das wohl ein interessanter Prüfstrahler sein könnte?

Hier ein Bericht über eine Gamma-spektroskopische Untersuchung an einer Packung Luvos®-Heilerde 1 und was es mit deren Radioaktivität auf sich hat.


Radioaktivität in Schule und Ausbildung - wichtig für die Demokratische Meinungsbildung

Die Demokratien in Hochtechnologie-Staaten laufen immer mehr in ein fundamentales Problem: Wie sollen Bürger über eine Politik zu Hochtechnologien abstimmen, die sie nicht mal ansatzweise verstehen? Die Nukleartechnologie ist nur eine Kategorie davon. Aber das Problem manifestiert sich hier schon sehr deutlich. Wie soll ein Bürger von heute zu einer Meinung kommen, ob der Gesetzgeber z.B. die Bestrahlung von Gewürzen mit Alphastrahlung für die bessere Haltbarkeit zulassen sollte der nicht, um nur mal ein relativ "unkritisches" Thema zu nennen. Schwieriger wird es schon, nachdem nun die internationale Strahlenschutzbehörde ICRP festgestellt hat, dass Radon doch um etwa den Faktor 2 gefährlicher für den Menschen ist als bisher gedacht (ICRP 115, 2011). Sollen nun etliche öffentlichen Gebäude (Schulen, Kindergärten, Bibliotheken) geschlossen werden, weil die zulässige Referenzdosis für Wohn- und Aufenthaltsräume (10mSv/h) von heute auf morgen bereits bei Radon-Aktivitätskonzentrationen von 300Bq/m^3 statt wie bisher bei 600Bq/m^3 erreicht wird?

Ein Abiturient aus einem G8 Gymnasium wird allerdings nur Bahnhof verstehen und sich gelangweilt von den politischen Diskussionen abwenden. Oder seine Meinung wird zum Spielball der Medien oder von politisch nicht mehr kontrollierbaren Grosskonzernen, welche die Politik über ihr Lobbying steuern. Eine Chance den Sachverhalt wirklich zu verstehen hat er kaum. Woher auch, nachdem jeder Lehrer sich die Frage stellt, wie er das Thema Radioaktivität in Schule und Ausbildung noch unterbringen kann. Es mag vielleicht mit daran liegen, dass man die alt-ehrwürdingen Physiksammlungen hat ausmisten müssen und die etwas kräftigen Prüfstrahler, die über den heutigen Freigrenzen liegen hat entsorgen müssen, weil es eine novellierte Strahlenschutzverordnung so wollte. Oder weil die von Radiophobien geplagten Eltern heute gleich mal mit dem Anwalt drohen, wenn der Sprössling erzählt, dass er im Unterricht einen Gegerzähler hat ticken hören. Aber ist das wirklich das Problem? Nein, eher nicht. Vielmehr ist es die Stofffülle und die Schwierigkeit, dass ein Lehrer heute kaum noch die Zeit hat, einen Lehrstoff zu finden, der an die neue Situation im Umgang mit den sich schnell entwickelnden Hochtechnologien angepasst ist und dann noch dazu geeignete Experimente zu entwickeln.

Aber vielleicht hilft es ja ein wenig, wenn hier ein schönes Experiment zum Thema Radioaktivität vorgestellt wird, das dem engagierten Lehrer einige Mühe und Probleme abnimmt. Mit minimalem Aufwand kann der Zerfall des meist auf natürliche Weise in Baustoffen, Gestein und Böden vorkommende Radon gezeigt werden. Das wäre gerade in Radon-Risikogebieten ein wichtiges Thema für die Schule. Und daran läßt sich mit den Schülern auch Einiges an politischen Problemen diskutieren, bis hin zum Atomausstieg und der Endlagersuche.

Nachweis der Radon Exhalation aus Baustoffen und Natursteinen – ein völlig ungefährliches, lehrreiches und einfaches Experiment zur Radioaktivität in der Schule und Ausbildung

P.S. Dieses Experiment eignet sich natürlich genauso für erwachsene Bürger, die das Wissen-Wollen und selber Erforschen noch nicht ganz aufgegeben haben.



Die gute alte Autoradiographie


Das Schloss Ambras auf einer Vedute hergestellt im Schwarzumdruck-Verfahren mit Pechblendenpulver. Die Strahlung der Pechblende belichtet einen zahnmedizinischen Röntgenfilm in 9 Tagen, so dass man das Schloss gut erkennen kann.

Henri Becquerel hatte ursprünglich damit angefangen: Er legte eine Probe mit Uransalzen auf eine lichtdicht eingewickelte Photoplatte und wunderte sich, dass sich die Probe abgebildet hatte, obwohl kein sichtbares Licht im Spiel war. Allmählich kam er dahinter, dass von dem Uransalz eine Strahlung ausgeht, die das Einwickelpapier durchdringen kann und die Photoplatte schwärzt. Deswegen nannte er diese geheimnisvolle Strahlen die "Uranstrahlen". Marie Curie verfolgte diese Geschichte in ihrer Doktorarbeit weiter und stellte fest, dass es auch noch andere Elemente gab, die den gleichen Effekt bewirken und erst sie nannte den Effekt dann Radioaktivität. Lange blieb der Nachweis mit einer Photoplatte bzw. mit einem Film die einzige ortsauflösende Methode, um die Verteilung von Radionukliden in einer Probe sichtbar zu machen.

Wer dieses Experiment nachmachen will hat es heute schwer, denn man hat so langsam wirklich Probleme passende Filme zu finden und sie entwickelt zu bekommen. Aber im Internet gibt es Rezepte wie man es sich leichter machen kann. Ganz praktisch sind die immer noch angebotenen Filme für Sofortbildkameras (früher Polaroid). Fujifilm bietet z.B. die Instax Kameras an, für die man Film-Packs kaufen kann (nicht ganz billig aber noch ok). Im Dunkeln kann man das lichtdichte Deckblatt vorsichtig aus der Kassette schieben. Danach kann man das oberste Bild ebenfalls herausschieben und eine Probe drauflegen (auf die Seite mit der Entwicklerpaste). Danach wickelt man das Bild mit der Probe und die Filmkassette jeweils wieder gut und lichtdicht mit Alufolie ein. Das Bild mit der Probe läßt man ca. 1 Woche "belichten". Danach entwickelt man das Bild wieder im Dunkeln indem man auf einer weichen Unterlage die Entwicklerpaste, die an den Bildrändern in "Taschen" angebracht ist, mit einem Küchenwellholz über das Bild wellt. Um das zu üben muss man einige Bilder opfern, die man am Besten ohne Belichtung entwickelt. Sie müssen dann möglichst schwarz werden. Das mit der Probe "belichtete" Bild bildet dann kurze Zeit nach der Entwicklung die Probe weiss ab. Das Bild hier zeigt die Abbildung eines Stücks einer mit Uranglasur glasierten Fliese. Man sieht recht deutlich das Abbild der orangefarbenen Uranglasur. Die übrigen Spuren stammen von der nicht ganz gleichmäßig verteilten Entwicklerpaste.



Instax Sofortbildfilm belichtet mit einem Stück einer uranglasierten Fliese. Die Muster entsanden durch ungleiches Verteilen der Entwicklerpaste

Wer eine nette Beziehung zu einem Zahnarzt hat, kann auch nach einem unbelichten Röntgenfilm für eine zahnmedizinische Röntgenanlage fragen, und ob man das Filmchen danach auch entwickelt bekommt. Die notwendige Belichtungszeit für einen schönen Kontrast schwankt, liegt aber meist bei mehr als einer Woche. Eine scharfe Abbildung kann man aber nicht erwarten, da die Strahlung kein paralleles Strahlenbündel erzeugt wie eine Röntgenröhre. Was auch interessante Bilder erzeugt ist die Durchstrahlung von Objekten, hier eine alte spanische 25Peseten Münze mit einem Loch in der Mitte.

  
Zahnmedizinischer Röntgenfilm belichtet von einer durchstrahlten 25 Peseten Münze auf einer uranglasierten Keramik (Belichtungszeit 6 Tage).
Ein besonderer Dank geht hier an den freundlichen Zahnarzt aus München Schwabing.


Jachymov - Eine Stadt in der es überall tickt

Im Prinzip wollte sie ja nur Gutes für die Menscheit erreichen, als Marie Curie mit ihrem Mann zusammen begann, in großem Stil Radium herzustellen. Dass daraus ein völlig verrückter Boom wird, das hatte sie sicher nicht gedacht. Genausowenig, dass am Ende das schöne Städtchen Sankt Joachimsthal im Erzgebirge, wo sie den Rohstoff herbekam, ziemlich kontaminiert ist. Und dann haben sich dort noch die Sowjets ihr Bomben-Uran geholt ...

Hier eine Recherche über die Geschichte des Orts und Messungen wie es dort heute aussieht.
Externer Link zu youtube.com: Video-Doku aus dem Kurpark von minimax.video
Externer Link zu youtube.com: Video-Doku Lehrpfad "Joachimsthaler Hölle" von minimax.video
Externer Link zu m.taggmanager.cz: GPS-Daten des Lehrpfads "Joachimsthaler Hölle" vom Bergbauverein Barbora


Aero-Gammaspektrometrie


Ein französischer Hubschrauber des IRSN mit seitlich angebrachten NaJ-Szintillationsdetektoren

Die Schweiz fing 1994 damit an, die Radioaktivität am Boden mit einem Hubschrauber zu vermessen, als Teil der Katastrophenvorsorge. Mittlerweile machen das einige andere europäischen Länder auch so. In Deutschland wurde dann auch sehr bald damit begonnen die großflächigen bergbaulichen Altlasten des Uranbergbaus wiederholt auf diese Weise zu vermessen. Mit den vielen Überfliegungen, die es in den entsprechenden Gegenden Sachsens und Thüringens nun schon gab, sollte eigentlich Klarheit herrschen wo noch Handlungsbedarf besteht. Nach einer internationalen Übung im Juni versprach das BfS Messergebnisse zu veröffentlichen. Die Schweizer, die an der Übung teilnahmen, haben ihre Hausaufgaben schon längst gemacht und Daten publiziert. Man darf nun auf das Deutsche Ergebnis gespannt sein. Aber man fragt sich, macht das ganze Spektakel eigentlich einen Sinn? Dieser Bericht versucht eine Antwort zu geben:

Hubschrauber-Messflüge über radioaktiven Altlasten des Uranbergbaus - Viel Lärm um nichts oder eine wertvolle Messmethode?

Zerfallsreihen und Radioaktives Gleichgewicht


Alle reden sie vom Gleichgewicht. Das scheint also was ganz Wichtiges zu sein, in der Politik und bei der Radioaktivität. Die Natur etabliert es und der Mensch stört es wieder. Und es beeinflußt Messergebnisse ganz nachhaltig. Ein Grund mehr sich dieses Thema etwas näher anzuschauen. Nur ist die Mathematik es zu beschreiben etwas unangenehm. Aber mit kleinen Kniffen geht es dann doch und es offenbart plötzlich eine tiefe Einsicht. Zum Beispiel warum Düngemittel doch enorm Radon exhalieren obwohl das nach der Herstellung eigentlich gar nicht mehr passieren dürfte. Eigentlich.

Alles im Gleichgewicht – oder etwa nicht ? Berechnung und Simulation von Aktivitäten aus natürlichen Zerfallsketten Ein Bericht.
MS-Excel Arbeitsblatt zur Berechnung der Zerfallsaktivitäten im System Mutter-Tochter-Enkel und Urenkel am Beispiel des Radon

Wer hätte es gedacht? Man kann den Aktivitätsverlauf der einzelnen Radionuklide in einer Zerfallskette auch ganz einfach und elegant dem einem analogen Schaltkreissimulator Spice simulieren und die einelnen Aktivitäten graphisch als Spannungsverläufe darstellen. Der Vorteil: Spice gibt es kostenlos von einigen Herstellern von integrierten Schaltungen und es ist auch sonst ganz nützlich, z.B. um Elektronik besser zu verstehen. Hier Radon und seine Zerfallsprodukte als Beispiel für eine Spice Simulation mit dem analogen Schaltkreis-Simulator LTSpice von Linear Technologies. (Textdatei mit "Save Link as..." aus dem Browser speichern und dann mit LTSpice öffnen, Erklärung dazu siehe Dokument zum radioaktiven Gleichgewicht).

Hier eine schöne Implementierung des rekursiven Algorithmus in der eleganten und freien Statistik Sprache R ,siehe auch Externer Link: http://www.r-project.org/ (vielen Dank an Minimax).
Wer möchte mit weiteren Implementierungen in anderen Sprachen beitragen? Beiträge sind willkomen!


Die Radioaktivität beim Tabakgenuß


Das Verhältnis das manche Menschen zur Radioaktivität haben ist gelegentlich schon sehr sonderbar. Auf der einen Seite wettern sie aus ganz verständlichen Gründen gegen die Nutzung von Nukleartechnik vor allem mit Hinweis auf ihre Gesundheit, zum andern stecken sie sich dann aber eine Zigarette nach der andern an. Das passt nicht so ganz zusammen, da ein starker Raucher in seiner Lebzeit durchaus einige Sievert an radioaktivem Polonium in seinen Lungen deponiert und damit alleine durch die Strahlenexposition des Lungengewebes das Risiko massiv erhöht an Lungen- bzw. Bronchialkrebs zu erkranken. Die Synergiewirkung mit den andern Giftstoffen setzt dabei noch eins drauf. Zugute muss man diesen Menschen aber halten, dass zumindest über das strahlenbedingte Risiko bisher wenig aufgeklärt wurde. Die Tabakkonzerne haben bisher Einiges an Details dazu geheim halten können und selbst heute, wo der Zusammenhang erwiesen ist, gibt es immer noch keinen Warnhinweis auf den Tabakprodukten, der die Radioaktivität des Tabakrauchs zum Inhalt hat. Darum hier einmal ein Versuch der Aufklärung und ein Vorschlag, wie ein entsprechendes Warnetikett aussehen könnte. Ob es etwas nützt ist natürlich wie immer die große Frage.

Die radioaktive Strahlenbelastung durch Tabakrauch


Die Sicherheit der Ukrainischen Kernkraftwerke

Diejenigen, die sich um die Sicherheit von Kernkraftwerken und anderen kerntechnischen Anlagen kümmern haben eine neuartige und äußerst harte Nuß zu knacken. Zum ersten Mal in der Weltgeschichte finden Kriegshandlungen in einem Land statt in dem solche kerntechnischen Anlagen stehen. Wie kann man sicherstellen, dass so eine Anlage durch kriegerische Handlungen nicht beschädigt oder gar als Waffe missbraucht wird? Was wird ein Staat in letzter Minute noch tun, dessen Feind drauf und dran ist eine solche Anlage einzunehmen? Wird der Noch-Eigentümer die Anlage dann ordnungsgemäß runterfahren und die Schlüssel übergeben?

Am Dnepr bei Enerhodar keine 300km westlich von Donezk steht das größte Kernkraftwerk Europas mit dem Namen Saporischschja und einer stolzen elektrischen Leistung von 6 Gigawatt aus ganzen 6 Reaktoren. Es versorgt zusammen mit dem Kernkraftwerk Süd-Ukraine (noch mal 3 Gigawatt) den kompletten Süden der Ukraine. Wenn nun die Separatisten und ihre Helfershelfer dem Süden der Ukraine zu einer "Eigenstaatlichkeit" verhelfen wollen, dann wird die Ukraine diese Anlagen an den 2 von 4 Kraftwerksstandorten nicht gerade freiwillig abgeben. Und der Westen wird dann auch nicht mehr so ganz tatenlos zusehen, was dort passiert. Schließlich wären die Auswirkungen ja globaler Art, wie man von Tschernobyl her weiß. Dann stellt sich also die Frage nach einer ganz neuen Dimension von Sicherheit bei kerntechnischen Anlagen ...



Radioaktives Thorium der Militärs im Biosphärengebiet schwäbische Alb?

Auch heute noch ist das europäische Militär eine deutliche Quelle für radioaktive Altlasten. Mit dabei ist auch die Bundeswehr, die nachgewiesenermaßen schon etliche Übungsgelände nicht nur in Kanada und Sardinien mit Thorium aus der MILAN Panzerabwehrrakete verseucht hat. Solange die Bundeswehr dort bliebe, wo alles abgesperrt ist, wäre das rein juristisch noch vertretbar. Aber die Truppe hinterlässt der Zivilbevölkerung das eine oder andere Gebiet in völlig kontaminierten Zustand. Wieviel die Zivilbevölkerung davon weiß, ist unklar. In Münsingen wagt man sich nun sogar Touristen mit einem Biosphärengebiet auf einen ehemaligen, immer noch kontamierten Truppenübungsplatz zu locken. Das Bundesamt für Strahlenschutz war aber offensichtlich auch schon da. Hier ein Versuch der Aufklärung.

Unter dem Titel "Tausende Waffen für irakische Kurden" heisst es heute (31.08.2014) zu Waffenlieferungen an die Kurden zur Verteidigung gegen "Islamischer-Staat"-Milizen in der Tagesschau:
Zitat 1: "Verteidigungsministerin Ursula von der Leyen und Außenminister Frank-Walter Steinmeier haben verkündet, welche Waffen die Kurden für ihren Kampf gegen den "Islamischen Staat" im Norden des Irak von Deutschland bekommen sollen. Die Liste liest sich wie ein Sammelsurium aus überschüssigem Gerät, das man in den Depots der Armee zusammengesucht hat und auf das man problemlos verzichten kann."
Zitat 2: "Mit einer Abgabe älterer Milan-Systeme an die Kurden hat die Bundeswehr womöglich also auch ein Entsorgungsproblem gelöst. Trotzdem ist die Milan keine veraltete Waffe. Die Variante, die die Bundeswehr wohl nun an die Kurden abgegeben wird, kann immer noch Ziele bis zu einer Entfernung von 2000 Meter präzise und wirksam bekämpfen...

Das nährt natürlich den Verdacht, dass die Bundeswert so ihre radioaktiven Raketen los wird, die sie auf den Übungsplätzen der Verbündeten nicht mehr nutzen darf und deren Entsorgung sehr kostspielig wäre. Im Irak liegt vermutlich genug Uran-Munition der Amerikaner rum, da fällt dann das radioaktive Thorium der alten Milan Raketen nicht mehr besonders auf...

Externer Link zu www.tagesschau.de: Ein interessanter Artikel vom 31.08.2014 22:08 zur Entsorgungsthematik auf tagesschau.de

Die Statistik des Zerfalls

Spätestens wenn ein Schützling von der Schule heimkommt und mißmutig verkündet, dass er eine GFS (Gleichwertige Feststellung von Schülerleistung) über Radioaktivität oder den Zufall anfertigen muss, was der moderne Ausdruck für "ein Referat halten" ist, spätestens dann kommt in einem das ungute Gefühl auf, dass hier jetzt Elternleistung gefragt sein könnte und man den Sachverhalt vielleicht doch etwas besser kennen sollte als am Stammtisch. Es kann aber auch sein, dass nach einer gewissen Betriebszeit eines selbstgebauten Geigerzählers Bedenken aufkommen, weil die Zählpulse doch etwas arg regelmäßig auftreten. Der Test auf die "richtige Zufälligkeit" bei Strahlungsmessungen wäre also schon angebracht, bevor man die Feuerwehr alarmiert, weil der Nachbar möglicherweise etwas stark Strahlendes im Garten deponiert haben könnte.

Da viele Menschen zur Statistik ein besonderes Verhältnis haben, hier die Unterstützung mit einem Papier über die Statistik des radioaktiven Zerfalls.

Wer noch einen Schritt weitergehen möchten und den Zerfall simulieren möchte um zum Beispiel seine Algorithmen für die Software-Auswertung von Zählraten zu testen, der findet im Downloadbereich noch etwas Unterstützung zu dieser doch etwas speziellen Art der Statistik (für MS Excel bzw. Matlab).

Grafik einer gemessenen Poisson-Verteilung der Zählrate eines Teviso RD2007 Sensormoduls berechnet aus 10 Pulsen, der gemessenen Zeit und Umrechnung in µSv/h. Gemessen wurde direkt auf der Oberfläche einer Keramikschale mit Uranglasur. Der Umrechnungsfaktor beträgt laut Hersteller 3.4cpm pro µSv/h. MS Excel-Daten siehe Downloadbereich.

Zum Thema Monte-Carlo Simulation: Ja, das hat wirklich was mit Spielcasino zu tun aber auch mit der ersten Atombombe. Das kann man in diesem Dokument nachlesen mit dem Titel "Der virtuelle Geigerzähler und die Monte-Carlo Methode als wissenschaftliches Überbleibsel des Manhatten-Projekts"



Nie wieder ein leerer Akku im Händy?

Jeder kennt das in der Zwischenzeit, wenn man das Händy wirklich mal brauchen könnte, ist der Akku leer. Wenn man am Abend nach Hause kommt ist der erste Gang an die Steckdose. Und nach ein paar Jahren des täglichen Ladens und Entladens, macht der Akku schlapp und man muss das teure und liebgewordene Teil nur deswegen entsorgen, weil es keinen passenden Akku mehr gibt. Wie schön wär das doch, wenn man nicht immer an diesen blöden Händyakku denken müsste.

Diesem Traum ist nun die Industrie im Land der unbegrenzeten Möglichkeiten ein Stück näher gekommen. Es gibt nun das, was bisher nur Satelliten vorbehalten war, auch ganz normal kommerziell erhältlich. Unter Ausnutzung der wahnwitzig hohen Freigrenze für das Tritium haben findige Ingenieure eine Mikrobatterie entwickkelt, bei welcher die radioaktive Zerfallsenergie des Tritiums direkt in Strom umgesetzt wird, ohne den Umweg über eine Wärmewandlung wie bei bisherigen Radionuklidbatterien. Und das ganze ist völlig im Rahmen der Gesetze, ohne lästige Genehmigungen usw.. Das Tritium ist auch viel sicherer an ein Metallplättchen in Form einer Metall-Hydridschicht gebunden (bei Tritium heißt das dann aber Tritid, nicht mehr Hydrid) als bei Tritium-Gaslichtquellen. Das Tritid-Plättchen ist unmittelbar über einem flächigen pn-Übergang angebracht, so dass die Strahlung wie bei einer Solarzelle darin Strom erzeugt. Der pn-Übergang ist so gebaut, dass er nicht gleich wegen Strahlenschäden kaputtgeht und das Ganze ist hermetisch in einem Gehäuse untergebracht, welches die Größe eines Mikrochips hat.

Es sind bisher zwar nur Bruchteile eines Mikrowatt, was eine solche einzelne Tritium-Batteriezelle liefern kann, aber die beiden Firmen stehen ja erst am Anfang der neuen Technologie, der Markt ist riesig und die Elektronik wird immer sparsamer was die Energie anbelangt. Ein paar interessierte Investoren lassen sich bei den Marktaussichten an der Wall Street oder in China schon finden. Wenn es also so vorangeht wie mit der Entwicklung der Händies selbst, dann könnte das doch wirklich ein neuer Boom werden und sich eine dicke Investition doch wirklich lohnen. Schließlich werden ja derzeit weltweit mehr Händies verkauft als Kinder geboren werden und jedes braucht einen Akku. Die Lebzeit des Geräts wäre dann nicht mehr durch den Akku bestimmt, wäre das nicht sogar ein toller Umweltschutzbeitrag? Und nachdem die einschlägige Groß-Industrie sogar Tera-Becquerel an Tritiumaktivität einfach so durch den Kamin entsorgen oder ins Wasser eines Flusse ableiten darf, dann wäre die Entsorgung doch bestimmt auch kein Problem, selbst wenn es jährlich Millionen Batterien wären, die dann da so anfallen könnten. Das muss man auch nicht unbedingt jetzt schon thematisieren, solange diese High-Tech Industrie noch ein so junges Pflänzchen ist. Nur sollte man sich vielleicht einen anderen Namen für den Müll ausdenken als der Übliche, das könnte sonst schlecht fürs Marketing sein. So wie bei der Technologie selbst, die heisst nämlich in Anlehnung an die umweltschonende Photovoltaik jetzt "Betavoltaik". Die damit verbundene Radioaktivität wird als "benign" bezeichnet also gutartig, so wie auch in der Pathologie die benignen Tumoren die Guten sind. Hier die beispielhaften Startup Unternehmen:

  • Externer Link: http://www.citylabs.net/
  • Externer Link http://www.widetronix.com/

  • Man kann sich nun den Spaß machen und mal die theoretisch maximale Energie, die man pro Freigrenze gewinnen darf, ohne mit einem endlosen Gehnehmigungsverfahren rechnen zu müssen, für jedes Radionuklid ausrechnen. Da gäbe es z.B. noch das C14-Kohlenstoffdioxid (Radiocarbondioxide) das eine ungewöhnlich hohe Freigrenze hat (gibts da einen Grund dafür???), wo man sogar auf Milliwatt käme. Bei allen übrigen Radionukliden mit "benigner" Zerfallsenergie läge die Freigrenze so tief, dass man nur Nanowatt ohne Genehmigung ernten dürfte. Erst wieder das Radon liegt relativ hoch, aber mit über 5MeV Alphaenergie käme man nicht umhin und müsste doch eher von "maligner" Alphavoltaik reden. Ausserdem hat das Radon marketing-technisch gesehen schon eine viel zu schlechte Reputation. Also warten wir mal bis die Radiokohlendioxid-Batterie auftaucht, vielleicht wird das dann wirklich was mit dem Händyakku-Replacement. Diese Hoffnung kann hierzulande natürlich nur solange bestehen bleiben, solange nicht wieder eine Regierung, die ganz besonders von der "German Angst" geplagt ist (siehe auch http://de.wikipedia.org/wiki/German_Angst), einfach die Freigrenze runtersetzt und damit wieder jede Menge hypothetische Arbeitsplätze vernichtet und kapitalkräftige, risikobereite Investoren ins Ausland vertreibt.



    Killing me softly ...

    Nicht jedes Geschenk, das ein Liebhaber einer auf ihr Aussehen fokussierten Dame macht, trägt dauerhaft zu ihrer Schönheit und ihrem Glück bei. In einer beeindruckenden Arbeit sind drei Schüler in einem Nachwuchsprogramm für Strahlenschützer diesem Problem nachgegangen. Der Topas ist ein sehr beliebter Schmuckstein. Besonders der blaue Topas hat ein besonders nobles Aussehen, was auch dazu führt, dass er die teuerste Variante ist. Die drei Schüler machen in ihrer Arbeit aber klar, dass man heute praktisch keinen blauen Topas mehr bekommt, der nicht mit Neutronen bestrahlt wurde und damit das Risiko mit sich bringt, dass er noch am Strahlen ist, wenn der Händler nicht etliche Halbwertszeiten warten will, bevor er den Stein zu Geld macht. Die Schüler haben noch eins draufgesetzt und haben das Verfahren im Experiment selbst nachgeprüft. Eine Uni hat den drei Jungs (warum war eigentlich keine junge Dame dabei?) einen blassen Topas bestrahlt und siehe da, nach der Neutronen-Aktivierung und dam anschliessendem Ausheizen war der Stein tatsächlich blau und damit theoretisch besser verkaufbar. Das heisst aber doch, man sollte Topase nur mit dem Geigerzähler kaufen, wenn man die Haut im Dekollete der Liebsten wirklich schätzt. Auch als schönheitsbewusste Dame, sollte man allzu edel aussehende Steinchen besser mal prüfen lassen, bekanntlich hat nicht jeder Lover Gutes im Sinn. Es würde mich auch nicht wundern, wenn bei noch edleren Steinen, wo die genaue spektrale Zusammensetzung der Farbe noch viel wichtiger ist, und der Preis, den man damit erzielen kann, astronomisch hoch werden kann, auch mit ein paar Neutronen nachgeholfen wird. So teuer scheint die Behandlung nicht zu sein. Für einen Juwelier, dem seine Kunden wirklich am Herz liegen, ist es also doppelt wichtig, den Geigerzähler griffbereit in der Schublade liegen zu haben. Damit könnte das Lied von Rihanna noch eine ganz versteckte Bedeutung haben: Shine bright like a diamond ...
    Siehe auch: Externer Link zu fs-ev.de: Radioaktivität von Topasen; Nico Fessner, Thomas Tran, Wolfgang Jekl (Edith-Stein-Schule)

    Tritium Gaslichtquellen (Gaseous Tritium Light Sources)

    Eigentlich sollte man Fehler nur einmal machen. Aber bei Leuchtziffern an Armbanduhren und Ähnlichem scheint man nicht so ganz lernen zu wollen. Hier ein Bericht über ein neues radioaktives Gadget, das einerseits als Schlüsselanhänger und Angelzubehör und andernseits auch als Zieleinrichtung für Waffen benutzt wird.



    Messungen an einer Tritium-Gaslichtquelle für Angler


    Freisetzung von Radioaktivität durch Hydraulisches Fracking

    Nachdem in USA ein Richtiger Boom abläuft was die Förderung von "unkonvetionellem Gas" aus Schiefergestein anbelangt, will man in Deutschland natürlich nicht ganz hinten dran bleiben. Die neue Technologie des Fracking und die Horizontalbohrtechnik verspricht auch für die Schieferlagerstätten in Deutschland die Möglichkeit eine neue Energiequelle zu erschließen und von Erdgasimporten für eine gewisse Zeit unabhängig zu werden. Ausserdem kommen diese Techniken zum Ausstieg aus der Kernenergie gerade Recht. Die Frage ist nur: tauscht man nicht Pest gegen Cholera? Die Chemie der Fracking-Fluids und die geologischen Schäden werfen einige Fragen auf. Nun kommt noch die Botschaft aus USA, dass sowohl das zurückgepumpte Wasser wie auch das geförderte Gas radioaktiv sind. Wo das wohl herkommt? Ganz verwunderlich ist das aber nicht.

    In diesem Bericht zum Thema Radioaktivität und Fracking steht warum. Ein Zielgebiet für das Fracking liegt südlich der Alb am Rande des Bodensees. Bei Dormetingen und Dotternhausen tritt der Ölschiefer an die Oberfläche.

    Der Ölschiefer in Dormettingen und Dotternhausen

    Messung der Radon Exhalation an uranhaltigem Ölschiefer aus Dormettingen



    Nuklearmediszinische Untersuchungen

    Wenn man sich mit Radioaktivität befasst aber nur die natürliche Aktivität in der Umwelt oder die irgendwelcher Proben vom Flohmarkt kennt, dann erschrickt man schon, wenn man plötzlich mit der Wirkung der technischen Radioaktivität auf den Menschen konfrontiert wird. Das kann bei nuklearmedizinischen Untersuchungen passieren. Bei einer Schildrüsen-Untersuchung wird beispielsweise eine Lösung mit etwa 70MBq Technetium-99m gespritzt um danach die Schilddrüse mit einem hochauflösenden Detektor nach Unregelmäßigkeiten abtasten zu können (Szintigramm). Etwa 3 Stunden nach der Untersuchung strahlt ein Patient dann noch deutlich mit einigen 10 uSv/h. Das Tc-99m emittiert beim Zerfall eine Gamma-Energie von 140keV zerfällt aber mit einer Halbwertszeit von 6 Std relativ schnell. Die Organdosis wird vom Hersteller eines Technetium-Generators mit 22uGy/MBq angegeben. D.h. für eine 70MBq-Injektion liegt man dann bei etwa 1.5mSv Gesamt-Organdosis. Der Arzt muss natürlich abwägen, welches Risiko größer ist, das durch die Strahlenbelastung erzeugte oder das, eine mögliche folgenschwere Erkrankung zu übersehen. Komisch mutet es in jedem Fall an, einen Menschen so strahlen zu sehen. Aber so ähnlich oder gar schlimmer sah das in Fukushima und Tschernobyl wohl auch aus.




    Uran im Mineral- und Tafelwasser

    Eine immer ernstzunehmendere Gafahr ist das Uran im Mineral- und Tafelwasser. Man sollte daher auf den "Säuglingsnahrungs-Aufdruck" achten, auch wenn man längst kein Säugling mehr ist.
    Hier die neueste gesetzliche Entwicklung.

    Höhenstrahlung

    Neulich war ich wieder mal beim Zahnarzt. Als er dann das dritte Mal auf den Auslöser seiner Röntgenkanone gedrückt hatte, fragte ich, ob er die Dosisleistung seines Geräts kennen würde. Da meinte er verlegen: "Das kann ich Ihnen nicht genau sagen, aber bei der Strahlenschutzweiterbildung habe ich gelernt, es ist nicht mehr als einmal in Urlaub fliegen". Ich traute mich dann nicht mehr zu fragen, wieviel so ein Flug seiner Meinung nach an Dosisleistung erbringt.

    Diese Antwort wird in vielen Fällen benutzt um Menschen, die nach einer Dosis fragen zu beruhigen. Ich wollte es nun aber einmal sicher wissen, wieviel das ist und habe auf einer Kurzurlaubsreise einen Geigerzähler (Gammascout) mitlaufen lassen. Das Ergebnis war, die 4 1/2 stündige Flugreise von Stuttgart nach Teneriffa auf 10900m Höhe erzeugt eine Dosis von etwa 13uSv, wobei die Dosisrate nach dem Start mit fast 3uSv/h am höchsten war. Der Schnitt lag etwa bei 2.5uSv/h. Das passt zu den Werten aus der Literatur und dem Internet. Auf dem Hinflug nahm die Dosisrate Richtung Süden kontinuierlich ab (auf dem Rückflug war es umgekehrt). Das liegt offenbar am magnetischen Feld der Erde, welches um so höher ist, je näher der Ort an einem magnetischen Pol liegt. Deswegen erzeugen die Polrouten (USA, Japan) höhere Strahlenexpositionen.

    Man kann nun also vergleichen, ein Urlaub auf Teneriffa ist so viel wie 3.6 Tage Strahlenexposition auf der Stuttgarter Königstrasse (siehe unten). Und was das Röntgen anbelangt, eine Thoraxaufnahme erzeugt etwa 0.2-20mSv, eine Mammogafie 15-65mSv Gewebedosis (Uni Bonn). Da hat der Zahnarzt bei der Strahlenschutzausbildung wohl nicht recht aufgepasst.