Bei meiner Suche nach Links zum Thema Uranmunition ist mir aufgefallen, dass auf vielen Seiten, wie z.B. auf http://www.uranmunition.org/ geschrieben wird, dass Uran wegen seiner langen Halbwertszeit besonders schädlich wäre. Grundsätzlich gilt aber, dass Elemente mit kurzer Halbwertszeit besonders viel strahlen und Elemente mit langer Halbwertszeit wenig strahlen. Warum ist das so … und wie können wir das mit der oben genannten Aussage übereinbringen?

Halbwertszeit bezeichnet die Zeitspanne in der die Hälfte der vorhandenen radioaktiven Atome derselben Art zerfallen sind. Wenn also ein Isotop langsam zerfällt (wie z.B. Uran 238), dann gibt es seine Strahlung nur langsam ab und wenn ein Element schnell zerfällt (wie z.B. Iod 131), dann gibt es seine Strahlung schnell ab, quasi auf einen Schlag. Auf Wikipedia gibt es eine schöne Tabelle dazu, die ich hier der Einfachheit halber mal in Gänze zitieren möchte.

Quelle: Wikipedia (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/80/Isotopes_and_half-life.svg/500px-Isotopes_and_half-life.svg.png)

Zusammenhang zwischen Halbwertszeit und spezifischer Aktivität
Isotop Halbwertszeit spezifische Aktivität
131I 8 Tage 4.600.000.000.000 Bq/mg
137Cs 30 Jahre 3.300.000.000 Bq/mg
239Pu 24.110 Jahre 2.307.900 Bq/mg
235U 703.800.000 Jahre 80 Bq/mg
238U 4.468.000.000 Jahre 12 Bq/mg
232Th 14.050.000.000 Jahre 4 Bq/mg

Quelle:

http://de.wikipedia.org/wiki/Halbwertszeit

Das Besondere dabei ist jetzt natürlich, dass sich ein radioaktives Element beim Zerfall in mindestens ein anderes Element umwandelt und dieses Tochternuklid kann dann durchaus auch wieder radioaktiv sein, weiter zerfallen und ebenfalls Strahlung abgeben. Aus der Beispieltabelle wandelt sich z.B. Iod 131 z.B. unter Abgabe von Beta-Strahlung in Xenon 131, was dann mehr oder weniger stabil ist, während Uran 21 Zwischenstationen braucht, bis es schließlich zu einem stabilen Bleiatom zerfallen ist. Alle diese Zwischenstationen strahlen natürlich auch wieder und addieren sich zur Gesamtstrahlendosis hinzu.

Daher ist die Halbwertszeit eine sehr schlechte Messgröße um die “radioaktive Gefährlichkeit” eines Stoffes zu bestimmen. Man könnte damit vielleicht eher bestimmen, wie lange ein Stoff radioaktiv ist, denn im Strahlenschutz nimmt man als Faustformel an, dass die Radioaktivität nach 10 Halbwertszeiten soweit abgeklungen ist (auf 1/1024 der ursprünglichen Dosisleistung), dass man ihn vernünftig handhaben kann. Aber das gilt natürlich auch nur, wenn keine langlebigen, radioaktiven Tochternuklide produziert werden.

Daher ist ein gefundener Zusammenhang der Halbwertszeit mit der Gefährlichkeit eines radioaktiven Stoffes sehr mit Vorsicht zu genießen, außer wenn man bei einem kurzlebigen Nuklid ohne Tochter den Luxus hat sagen zu können: “In 35 Stunden ist alles weg”.

Kommentare (8)

  1. #1 Hobbes
    10. Februar 2015

    Als ich mich mal mit Uranmunition auseinander gesetzt hatte, meine ich mal gelesen zu haben das die eigentliche Gefährlichkeit von den Keramiken ausgeht die sich beim Aufprall durch die hohe Hitze entwickeln. Diese können sich dann als feiner Keramikstaub im Körper einlagern. Was bei einem Alphastrahler ja alles andere als nett ist.

    Ohne diese Keramikbildung wäre Uran ja ohnehin so giftig das das bischen Strahlung komplett nebensächlich ist. Die Frage ob die Wolframprodukte allerdings weniger Schäden bei Einlagerung verursachen war damals aber glaube ich auch noch nicht abschließend geklärt.

  2. #2 Johannes
    10. Februar 2015

    So wie beim PET mit 18-FDG zum Bespiel: Halbwertszeit sind 110 Minuten, im Zweifel ist am nächsten Tag wieder alles sauber. Oder Technetium-99m, das häufigste Nuklid in der nuklearmedizinischen Diagnostik. Halbwertszeit 6h, damit können ehemals radioaktive Abfälle nach 14 Tagen ganz normal in die Müllverbrennung.

  3. #3 Ludger
    10. Februar 2015

    Die Gefährlichkeit eines radioaktiven Stoffes (z.B. 99mTechnetium) hängt natürlich auch noch von der biologischen Halbwertszeit ab.

  4. #4 schlappohr
    10. Februar 2015

    Habe ich mich schon oft gefragt: Man kann doch davon ausgehen, dass in den letzten 2-3 Milliarden Jahren keine nennenswerte Menge an radioaktivem Material mehr aus dem All auf die Erde gekommen ist. Dennoch finden wir heute noch genug kurzlebige Elemente, um daraus Bomben, Kernkraftwerke und Medizinische Geräte zu bauen. Da der Zerfall nach einer 1/e-Funktion verläuft, muss dann im Umkehrschluss hier vor ausreichend langer Zeit ein nukleares Inferno geherrscht haben. Wie konnte sich unter diesen Bedingungen Leben entwickeln?

  5. #5 strahlenbiologe
    10. Februar 2015

    @schlappohr
    ob mans gleich nukleares Inferno nennen muss sei mal dahingestellt. Aber ja, vor 1,2,3 Milliarden Jahren “strahlte” die Erde mehr als heute, Stichwort primordiale Nuklide. Allerdings musst du auch bedenken, dass die meisten schweren Elemente, also auch die meisten Radioaktiven, in den Erdkern absanken, als die Erde noch ein flüssiger Lavaklumpen war.
    https://de.wikipedia.org/wiki/Geothermie#Ursprung_geothermischer_Energie
    Bedrohlicher für das Leben war mMn die UV-Strahlung der Sonne auf der jungen Erde.

  6. #6 Tobias Cronert
    10. Februar 2015

    frühes Leben hat (unter bestimmten Bedingungen) sogar von Radioaktivität profitiert. Mehr Strahlung = mehr Mutationen = schnellere Evolution.

    Bei prähistorischen radioaktiven Elementen finde ich die Neptunium Zerfallsreihe immer sehr interessant, die mittlerweile vollständig durchlaufen wurde, so dass keine dieser Stoffe mehr vorhanden sind.

  7. #7 Trottelreiner
    10. Februar 2015

    @schlappohr:
    Naja, ein paar radioaktive Nuklide dürften auch danach noch entstanden sein, z.B. C14:

    http://de.wikipedia.org/wiki/C14-Methode#Entstehung_von_14C

  8. #8 krypto
    11. Februar 2015

    @schlappohr#4:
    Wie kommst Du zu Deiner Annahme?
    Davon ab: Der Mensch produziert z.B. über speziell gesteuerte Atomreaktoren und Collider jede Menge neues Zeugs und durch massiven Abbau und Anreicherung erhält er letztendlich ausreichende Istotopmengen längerer HZ.