Was ist Kernspaltung?
Bei der Kernspaltung wird ein Neutron (neutrales Kernteilchen) auf einen Atomkern geschossen, das den Kern in zwei Teile spaltet, dadurch entstehen zwei leichtere Kerne. Durch diese Kernspaltung wird Wärmeenergie frei, die dann in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Atomenergie bzw. Kernenergie werden als Begriffe synonym verwendet. Bei der Spaltung werden spontan zwei bis drei Neutronen freigesetzt, die weitere Kernspaltungen bewirken können.

Gespalten werden die Kerne der schweren Isotope von Uran, Plutonium oder Thorium. Das häufigste Ausgangsmaterial ist 235U. Die neu entstandenen Kerne sind sehr instabil, da sie mehr Neutronen als Protonen enthalten. Weitere Neutronen werden abgegeben, wodurch weitere Kerne gespalten werden. Diese Kettenreaktion macht man sich bei der Energiegewinnung in Atomkraftwerken zu Nutzen. Bei diesem Vorgang entsteht jedoch radioaktive, ionisierende Strahlung sowie radioaktive Spaltprodukte.
Was ist Radioaktivität?
Senden Atomkerne bei ihrem Zerfall Strahlung aus, nennt man das Radioaktivität. Die freiwerdende Energie wird als ionisierende Strahlung (energiereiche Teilchen) oder Gammastrahlung abgegeben. Bei der Kernspaltung in Atomkraftwerken entstehen ebenfalls radioaktive Spaltprodukte. Die Stärke der Radioaktivität wird in Becquerel angegeben: 1 Bq = 1 Zerfall pro Sekunde. Je nach Ausgangskern entstehenden unterschiedliche Strahlungsarten, die durch unterschiedliche Materialien abgeschirmt werden können.
Arten von ionisierender Strahlung
- Alphastrahlung (α): Teilchenstrahlung in Form von Kernen des Elements Helium (Alphateilchen). Sie entsteht zum Beispiel bei der Kernspaltung von Plutonium. Auswirkungen: Die Alphastrahlung kann Zellen durchdringen. Sie kann aber bereits durch Papier abgeschirmt werden.
- Betastrahlung (β): Teilchenstrahlung in Form von Elektronen (Betateilchen). Sie entsteht zum Beispiel bei der Kernspaltung von Tritium („schwerem“ Wasserstoff). Auswirkungen: Die Strahlung dringt in das Zellmaterial ein. Sie kann zum Beispiel durch Glas abgeschirmt werden.
- Gammastrahlung (γ): Hochenergetische, kurzwellige elektromagnetische Strahlung, die beim radioaktiven Zerfall eines Nuklids vom Atomkern ausgesendet wird. Sie tritt häufig zusammen mit der Alpha- und Betastrahlung auf. Die Gammastrahlung kann durch Stahl abgeschirmt werden, aber nur zum Teil.
- Neutronenstrahlung (η): Strahlung in Form elektrisch neutraler Elementarteilchen (Neutronen), die bei der Abgabe von Neutronen aus dem Atomkern frei wird. α- und β-Strahlung können durch Abschirmmaterialien abgefangen werden.
Das Problem entsteht, wenn die radioaktiven Teilchen freigesetzt werden und in die Umwelt gelangen. Dann können sie zum Beispiel über die Atemluft und Nahrung in den Körper von Menschen, Tieren oder in Pflanzen gelangen und die Zellstruktur angreifen.
Was versteht man unter Halbwertszeit?
Unter einer Halbwertzeit versteht man die Zeitspanne, in der die Hälfte der Atome einer radioaktiven Substanz zerfallen ist. Dabei sinkt die Menge und die Aktivität eines radioaktiven Stoffes auf den halben Wert. Vergeht noch einmal dieselbe Zeit, ist die Hälfte der verbleibenden Menge übrig usw.
Halbwertszeiten wichtiger radioaktiver Stoffe:
- 131J = 8,4 Tage
- 90Sr = 28,5 Jahre
- 137Cs = 30,1 Jahre
- 239Pu = 24.110 Jahre