Radioaktivität, Strahlenkrankheit, Diagnose und Naturheilverfahren

Radioaktivität, Strahlenkrankheit, Diagnose und Naturheilverfahren

1. Aufbau der Atome, Periodensystem der Elemente, Isotope

1.1 Atomkern (Protonen, Neutronen) und Atomhülle (Elektronen, Chemische Verbindung) Durchmesser eines Atomkerns um 10 hoch minus 13 cm; Gesamtatom-Durchmesser ca. 10 hoch minus 8. Jedes Element wird durch die Anzahl der Protonen im Atomkern (bzw. der Elektronen in der Hülle) charakterisiert, das bestimmt den Platz im Periodensystem der Elemente. In diesem Periodensystem sind heute weit über 100 Elemente.

Isotope: Elemente, die bei gleichbleibender Protonenzahl verschieden viel Neutronen haben. Neutronen sind ungeladene Masse-Teilchen. Wasserstoff hat z. B. drei Isotope (Wasserstoff, Deuterium, Tritium).

1.2 Manche Isotope sind durch Atomkernzerfall radioaktiv, d. h. sie senden ganz spontan aus

-alpha-Strahlen, d. h. Helium-Atomkerne 2He4
-beta-Strahlen, Elektronen
-gamma-Strahlen, harten Röntgenstrahlen vergleichbar.

Bei alpha- und beta-Strahlern verwandeln sich Isotope in Isotope eines anderen Elements. Beispiel beta-Zerfall: Im Kern wird Neutron n zu Proton p, dabei werden ausgesandt, ausgestrahlt ein Elektron und ein Neutrino (ungeladen).

2. Stabilität von Atomen/Isotopen, Radioaktivität, Halbwertszeit, Strahlenarten

2.1 Stabilität von Atomkernen ist eine Frage der Bindungskräfte zwischen den Kernbausteinen. Es gibt Stoffe/Atome, die natürliche Radioaktivität aufweisen, die von selbst zerfallen.

2.2 Dabei ist die Halbwertszeit eine wichtige Größe. Halbwertszeit ist diejenige Zeit, in der die Hälfte einer großen Ausgangszahl identischer radioaktiver Atomkerne zerfällt. Es gibt Halbwertszeiten von Bruchteilen von Sekunden bis zu Milliarden von Jahren.

3. Radioaktivität wird charakterisiert durch...

3.1 Art der Teilchen/Strahlung, die vom Kern ausgesandt werden (siehe 1.2)

3.2 die Energie, die diese Teilchen haben

3.3 die Halbwertzeit des radioaktiven Zerfalls (siehe 2.2)

4. Energie, Kernenergie, Bindungsenergie, Energiefreisetzung, E = m. c2

4.1 Im Atomkern sitzen Protonen und Neutronen dicht gepackt, zusammengehalten durch Kernkräfte; den Neutronen kommt die Rolle eines "Kernkitts" zu.

4.2 Zeichnet man ein Diagramm mit senkrechter Achse (Ordinate, y-Achse) "Mittlere Bindungsenergie pro Nukleon) und waagerechter Achse (Abszisse, x-Achse) "Massenzahl", so zeigt sich, daß mit zunehmender Massenzahl die Bindungsenergie schwächer wird, es kann labile Kerne geben.

4.3 Wird ein schwerer Kern in zwei mittelschwere Kerne gespalten, so wird Energie befreit, weil kleine Kerne eine deutlich größere Bindungsenergie haben als ein großer Kern. Die o. a. bekannte Formel zeigt, daß mit geringer Masse riesige Energien freigesetzt werden können. Das ist für Kraftwerke interessant, das sucht auch das Militär zu nutzen.

5. Kettenreaktion, gebremst und ungebremst

5.1 Aus verschiedenen Gründen benutzt man für die Spaltung eines Atoms hoher Massenzahl Neutronen. Z. B. spaltet ein auftreffendes Neutron ein Uranatom. Dabei werden als Spaltprodukte neue 2...3 Neutronen frei, die spalten jetzt mehrere Atome, es gibt immer mehr Neutronen (="Generationen" von Neutronen). Geeignete Isotope für so etwas sind U235 und Pu239. Die kommen in der Natur vor, sind aber dort so stark mit Anderem vermischt, daß man sie einem Anreicherungsprozeß unterziehen muß.

5.2 Eine wie vor ablaufende Vervielfachungsreaktion nennt man Kettenreaktion. Die kann in extrem kurzen Zeiten (10 hoch minus 8 Sekunden o. ä.!) ablaufen und stellt dann eine nukleare Explosion dar: Ungebremster/ungesteuerter Ablauf, Kernwaffe.

Eine gebremste/gesteuerte Reaktion läuft so ab, daß die Neutronenlawine im Zaum gehalten wird und immer gerade soviel Energie (im wesentlichen Wärme) abgegeben wird, wie man haben möchte. Das ist im Kernreaktor der Fall.

5.3 Ein Kernreaktor ist so konstruiert, daß eine Kettenreaktion wie bei einer Atombombe ausgeschlossen werden kann. Sein Zweck ist Lieferung von Wärme, die Heißdampf für Dampfturbinen-Stromgeneratoren erzeugt. Aber: Der radioaktive Zerfall, die Kernreaktion kann nicht einfach ausgeschaltet werden, deshalb entsteht in jeden Fall Wärme, und zwar große Wärmemengen. Da jedes Material nur eine begrenzte Hitzebeständigkeit aufweist, ist die Kühlung das A und O bei einem Kernkraftwerk. Übrigens benötigen auch konventionelle Kraftwerke, sogar die "Erneuerbaren Energien"-Wasserkraftwerke erhebliche Kühlwassermengen !

5.4 Wenn die Kühlung ausfällt, die Wärme nicht abgeleitet werden kann, versagen die Materialien, die die Kernreaktion von der Außenwelt trennen: Radioaktive Stoffe, Spaltprodukte werden dann freigesetzt und den natürlichen Einflüssen wie Wind, Regen, Flora und Fauna überlassen.

6. Biologische Auswirkungen ionisierender Strahlung

6.1 Hochenergetische/elektrisch geladene Teilchen erzeugen Ionen. Hochenergetisch bedeutet bei Teilchen hohe Geschwindigkeit (vergleiche Teilchenbeschleuniger zur Erzeugung). Das Maß dafür ist "Elektronenvolt, eV". Es veranschaulicht, welche Potentialdifferenz (=Spannung) ein Elektron durchlaufen hat und darin beschleunigt worden ist. Meist benutzt man die Größenordnung Mega-Elektronenvolt, MeV. Bei der Ionisierung gibt es eine Verbindung zur elektromagnetischen Strahlung. Ab einer Frequenzgrenze wird aus der nichtionisierenden elektromagnetischen Strahlung eine ionisierende Strahlung. Das ist etwa im Anschluß an das sichtbare Spektrum der Fall. Die zugehörige Gleichung für die Energie lautet E = h . f wobei h = Planck´sches Wirkungsquantum, f = Frequenz.

Hochenergetische Teilchen/ionisierende Strahlung erzeugen im Gewebe unkontrolliert positive und negative Ionen.

6.2 "Sternschnuppen-Effekt"

Man kann sich einen Durchtritt eines hochenergetischen Teilchens so vorstellen wie eine Sternschnuppe, die einen leuchtenden Schweif in der Atmosphäre erzeugt. Im Gewebe ist der Schweif eine Reihe von Ionen, die da unkontrolliert gebildet werden.

6.3 Teilchenart, Teilchenenergie, Ionendichte

Die Bildung von Ionen im Gewebe hängt von der Teilchenart, Teilchenenergie, Strahlungsintensität, Ionendichte ab. Wir leben in einem Umfeld, in dem wir zeitlebens natürlicher radioaktiver Strahlung aus Erde und Kosmos ausgesetzt sind. Die hat gewiß Einfluß auf unsere Lebensdauer und Krankheiten.

1 MeV-Elektronen verursachen etwa 10 Ionen pro Mikrometer Weg in Wasser. Schwere Teilchen haben eine hohe Ionendichte, 400 ... 130000 Ionen pro Mikrometer Weg in Wasser zur Folge.

Energien über 20 MeV führen zu Paarbildungseffekten, es gibt Elektronen (negativ geladen) und positiv geladene hochenergetische Teilchen (Positronen), beide erzeugen Ionisation. Durch Energiezufuhr entstehen unkontrolliert energiereiche, angeregte Moleküle mit der Folge von Umlagerung chemischer Bindungen. Moleküle können auch gänzlich auseinanderbrechen (große Eiweißmoleküle !). Gamma- und Röntgenquanten erzeugen längs ihrer Bahn Elektronen, letztlich eine Bahnumgebung voller Ionen.

Neutronenstrahlung besteht aus ungeladenen, langsamen oder schnellen Neutronen. Diese können sich an Atomkerne anlagern, im Gewebe radioaktive Isotope bilden, einen mehr oder weniger langfristigen Zerfallsprozeß verursachen.

6.4 Der Mensch ist ein durch und durch elektrisches Wesen

Leben beruht auf Stoffwechsel, auf (Bio-)Chemie. Chemisches Geschehen bedeutet aber Veränderungen in den äußersten Elektronenbahnen der beteiligten Atome, also Quantensprüngen, die in der Energieeinheit "Elektronenvolt (eV)" gemessen werden. Also läßt sich letztlich alles auf Elektrizität zurückführen.

In Lehrbüchern der Physiologie findet sich eine Unmenge von Stoffwechselprozessen mit verschiedenen Ionenarten. In den körpereigenen subzellulären Kraftwerken, den Mitochondrien, laufen Elektronenaustauschprozesse, die extrem schnell und bisher nicht vollständig entschlüsselt sind.

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