Künstliche kernumwandlung
Paul Bergemann Kl. 10c
Physikreferat
Künstliche Kernumwandlung
Bei einer Kernumwandlung unterscheidet man zwischen natürlicher und künstlicher Umwandlung.
Die künstlichen Kernumwandlungen sind Kernreaktionen, die im Gegensatz zur natürlichen Radioaktivität durch äußere Einwirkungen ausgelöst werden. Atomkerne werden mit schnellen alpha- Teilchen beschossen. Dabei reagiert ein energiereiches alpha- Teilchen mit dem Atomkern (das beobachtet man Mittel in einer von 50000 Aufnahmen). Es dringt in den Kern ein, der dann ein Proton ausstößt.
Dadurch verändert sich der Atomkern (Bild 1).
Neutroneneinfang
Es gibt auch Kernreaktionen, bei denen durch Beschuss von alpha- Teilchen kein Proton, sondern ein schnelles Neutron ausgestoßen wird. Werden Atomkerne mit schnellen Neutronen beschossen, dringen diese ungeladenen Neutronen in den Kern ein( da die Neutronen ungeladen sind werden sie nicht vom positiv geladenen Kern abgestoßen). Dadurch wird der Kern schwerer und sendet dann Gamma -Strahlung aus. Diese Reaktion nennt man Neutroneneinfang. Fast nach jeder Neutroneneinfang- Reaktion ist der entstandene Kern radioaktiv.
Die freien Neutronen können in den Körper des Menschen eindringen und dort Kernreaktionen auslösen. Dabei entstehen dann wieder geladene Teilchen, die durch Ionisation Schaden anrichten. Die Neutronen können nur durch Blei, Beton oder Wasser auffällig gebremst werden (Bild 2).
Elektroneneinfang
Bei künstlich erzeugten Radionukliden kann noch eine weitere Umwandlungsart auftreten, der sogenannte Elektroneneinfang. Der Kern eines neutronenarmen Atoms fängt meist aus der innersten Schale der Elektronenhülle ein Elektron ein, wodurch sich ein Proton in ein Neutron umwandelt. Der Elektroneneinfang führt zu dem gleichen Ergebnis wie die Abgabe eines Protons.
Beim Beschuss von Lithium-7 mit Helium- Kernen entsteht eine große Menge Energie, die als Rückstoßenergie wirkt. Umgekehrt kommen manchmal, wenn man einen Stoff z.B. mit Gamma- Strahlen unter dem Einfluss eines magnetischen Feldes beschießt, Elektron- Positron- Paare durch Paarbildung zustande. Eine weitere beobachtbare Kernreaktion ist die Umkehrung, die Paarvernichtung.
Natürliche und künstliche Strahlung
Von den ca.
1500 heute bekannten Nukliden kommen rund 500 in der Natur seit Milliarden Jahren vor. 249 davon sind stabil, der Rest ist radioaktiv. Die Strahlung, die beim Zerfall dieser Radionuklide ausgesandt wird, nennt man natürliche radioaktive Strahlung.
Die restlichen rund 1000 Nuklide gibt es jedoch erst seid rund 100 Jahren wieder, seit sich der Mensch mit Kernforschung und Kerntechnik auseinandersetzt. Diese Nuklide sind künstlich entstanden. Sie alle sind radioaktiv.
Die Strahlung dieser Gruppe Radionuklide wird künstliche radioaktive Strahlung genannt. Die künstlichen Nuklide sind eigentlich gar nicht neu. Sie gab es schon früher einmal. Ihre Lebensdauer war allerdings kurz. Das heißt, sie haben die vielen Milliarden Jahre, die seit ihrer Entstehung vergangen waren, nicht überlebt. Deshalb fand man sie auch nicht in der Natur.
Quellenangabe:
Dorn Bader: Mittelstufe, Schroedel Schulbuchverlag, Hannover 1992, Seite 301
www.hausarbeiten.de / Grundlagen der Radioaktivität: Kernreaktion, Kernspaltung und Kernumwandlung
www.gymnasium-es-quickborn.
Bilder:
www.google.
de/ Bilder/ künstliche Kernreaktion (Bild 1 verändert)
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