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Wörterbuch

Strahlung und Sicherheit

Kernfission erzeugt gefährliche Strahlungen, die menschliche Gesundheit und die Umwelt schaden können. Es sind viele Vorfälle in Kernreaktoren und im Umgang mit radioaktiven Materialien gegeben, mit schwerwiegenden Folgen dank die Freisetzung von Strahlung.

  • Ionisierende Strahlung

    • Ionisierung tritt auf, wenn ein Atom gewinnt oder verliert ein oder mehrere Elektronen, und hat daher eine Nettoladung. Ionisierende Strahlung ist Strahlung mit der Energie, um die Aufladung von Atomen oder Molekülen, zum Beispiel der Luft, zu veranlassen.

      Obwohl kurzlebig, Alpha-Teilchen sind viel ionisierende als Beta-Teilchen, die wiederum viel mehr ionisierende als Gammastrahlung sind.

  • Internationale Atomenergie-Organisation

    • IAEO, die Internationale Atomenergie-Organisation (Englisch: IAEA, International Atomic Energy Agency).

      Im Jahr 1957 gegrundet, die IAEO ist unabhängig von der Vereinten Nationen mit eigenem internationalen Abkommen (der IAEA Statute). Sie berichtet regelmäßig der Generalversammlung und dem Sicherheitsrat der Vereinten Nationen, wenn sie eine Gefährdung der internationalen Sicherheit feststellt. Die IAEA hat Hauptsitz in Wien, Österreich, zwei „Regional Safeguards“ Büros in Toronto und Tokio, und zwei „Liaison“ Büros in New York und Genf.

      Die Mission der IAEO ist: „den Beitrag der Kernenergie zu Frieden, Gesundheit und Wohlstand weltweit beschleunigen und vergrößern“. Sie ist verantwortlich für die Förderung der Anwendung radioaktiver Stoffe und der internationalen Zusammenarbeit. Sie soll auch die militärische Nutzung dieser Technologie, insbesonder die Proliferation von Kernwaffen, durch Überwachungsmaßnahmen, sogenannten „Safeguards“, verhindern. Im Jahr 2005 gemeinsam mit ihrem damaligen Generaldirektor Mohammed el-Baradei würde die IAEO mit dem Friedensnobelpreis ausgezeichnet.

  • Internationale Bewertungsskala für nukleare und radiologische Ereignisse

    • Die INES, Internationale Bewertungsskala für nukleare und radiologische Ereignisse (Englisch International Nuclear and Radiological Event Scale), legt Störfälle und Atomunfälle in Atomkraftwerke auf einer logarithmischen Skala von 1 bis 7 (höchste) fest.

      Stufe 7: Katastrophaler Unfall

      Ernsthafte Freisetzung von radioaktiven Stoffen mit weit verbreiteten Gesundheits- und Umweltauswirkungen, die Umsetzung geplanter und erweiterte Gegenmaßnahmen erfordert. Nur zwei Unfälle werden als höchste Stufe Unfall eingestuft:

      Fukushima Daiichi Atomkatastrophe

      Japan, 11. März 2011

      Tschernobyl Atomkatastrophe

      Ukraine (früher Sowjetunion), 26. April 1986

      Stufe 6:Schwerer Unfall

      Bedeutende Freisetzung (einige 1.000 bis einige 10.000 TBq), voller Einsatz der Katastrophenschutzmaßnahmen. Nur ein Stufe 6 Erreignis werde (bis jetzt!) registriert:

      Kyshtym disaster

      Sowjetunion, 29 September 1957. An der militärischen Atommüll Wiederaufarbeitungsanlage, Mayak Chemical Combine (MCC), gab es eine Explosion, die schätzungsweise 80 Tonnen hochradioaktiver Stoffe (zwischen 400.000 und 8.900.000 TBq) in die Umwelt freigesetzt habe. Die Ursache der Explosion war ein Kühlsystem-Fehlfunktion. Aufgrund der Geheimhaltung um militärische Operationen in der Sowjetunion, sind die Folgen für die Arbeiter in der Anlage, und Bewohner der Umgebung, unbekannt, aber aller Wahrscheinlichkeit nach waren sie sehr ernst.

      Stufe 5: Ernster Unfall

      Begrenzte Freisetzung (einige 100 bis einige 1.000 TBq), Einsatz einzelner Katastrophenschutzmaßnahmen, mehrere Todesfälle durch Strahlenexposition.

      Es gäbe mindestens fünf solcher Vorfälle gewesen, darunter 3-Mile Island (1979).

  • Nukleare Sicherheit Verträge

    • Die sehr ernste, weitreichende und langfristige Natur der Nuklearunfälle macht radioaktiven Fallout und Abfälle ein globales statt nur lokales Problem.

      Atomsicherheit Verträge
      1. Kernwaffenteststopp-Vertrag (CTBT) 1996
      2. Übereinkommen über Hilfeleistung bei nuklearen Unfällen oder radiologischen Notfällen (Assistance Convention), Wien, 1986.
      3. Übereinkommen über die frühzeitige Benachrichtigung bei nuklearen Unfälle (Notification Convention), Wien, 1986.
      4. Übereinkommen über Nuklearsicherheit, Wien, 1994.
      5. Vertrag über das Verbot von Kernwaffenversuchen in der Atmosphäre, im Weltraum und unter Wasser [Moskauer Atomteststoppabkommen, oft als LTBT (Limited Test Ban Treaty), NTBT (Nuclear Test Ban Treaty) oder PTBT (Partial Test Ban Treaty)], 1963
      6. Wiener Übereinkommen über die zivilrechtliche Haftung für nukleare Schäden, Wien, 21. Mai. 1963.
  • Isotop

    • Isotope sind Variationen von Atomen des gleichen Elements. Das Element ist als die Anzahl der Protonen (Ordnungszahl), die unveränderlich ist, definiert, aber die Anzahl von Neutronen, die die Massenzahl oder das Atomgewicht genannt ist, kann variieren.

      Carbon
      Carbon-14

      Von Griechisch [isos = 'gleiche', topos = 'Ort'], Isotope sind im Periodensystem als ein Element aufgelistet (gleiche Position, einstellige Ordnungszahl), und die relativen Anteile der unterschiedlichen Atomgewichte werden gewöhnlich als einen einzigen Mittelwert angegeben.

      Die meisten Isotope sind radioaktiv. Sie können als spaltbares Material in Kernreaktoren zur Stromerzeugung genutzt, weil sie zum Verfall mit einer Rate weit größer als die natürlichen Zerfallsrate durch Beschuss mit Neutronen induziert werden können.

      Isotope werden als Strahlungsquellen in Anwendungen wie der Medizin und der Forschung verwendet, und sie sind nützliche Marker für Altersbestimmung von Substanzen. Ein Beispiel ist die Kohlenstoff-14.

      Isotope sollten nicht mit Allotropen, die verschiedenen Formen oder Verbindung-Kombinationen des gleichen Elements sind, verwechselt werden. Ein Beispiel von Allotrope sind Graphit und Diamant.

  • Flowers Bericht

    • Der „Flowers Bericht“ (eigentlicher Titel: Kernkraft und Umwelt) war der sechste Bericht, September 1976 ausgegeben, von der britischen Royal Commission on Environmental Pollution, so benannt nach seinem Vorsitzenden, Sir Brian Flowers.

      Der Bericht wird als Meilenstein Änderung der Atomkraft in Bezug auf Politik der britischen Regierung gesehen. Nach dem Leck in Windscale 1973, im Jahr 1975 gab es einen Vorschlag, eine Kernbrennstoff-Wiederaufarbeitungsanlage in Cumbria am gleichen Standort (heute Sellafield ) zu entwickeln, auch als internationale Service.

      Kernbrennstoff wurde zuvor ohne ausreichenden Bezug auf die Entsorgung von Abfällen behandelt. Abgebrannten Kernbrennstoff wurde erneut verarbeitet, die nutzbare Uran und Plutonium an den Client zurückgegeben, aber die nutzlose und sehr gefährlich Abfälle die zurückblieb, wurde einfach in einem temporären Speichertank entleert.

      Die Flowers Bericht verpflichtete die Kernbrennstoff-Wiederaufarbeitungsindustrie die Verantwortung für Atommüll anzunehmen, und für die langfristige Entsorgung zu planen. Der Windscale Vorschlag wurde somit aufgehoben, und Abfallexportländern wie der Schweiz waren damit gezwungen die Verantwortung selber anzunehmen, für die Abfälle die sie in ihren Kernreaktoren herstellten.

  • Beta-Strahlung

    • Beta-Strahlung (β) besteht aus einem Strom von schnellen Elektronen (Ladung -e).

      Wahrend des Zerfalls eines Atomkerns, werden drei Arten von Strahlung emittiert. Als sie entdeckt wurden, war es nicht bekannt, was sie waren, so wurden sie 'A', 'B', und 'C' Strahlungen genannt, oder wie Wissenschaftler es haben wollen: α (alpha), β (beta), und γ (gamma).

      Im Jahr 1897, J.J. Thomson führte ein Experiment durch, wobei er die Beziehung zwischen Ladung und Masse unter Beweis gestellt. Dadurch entdeckte er, dass das Elektron existiert, und besitzt eine negative Ladung, und eine sehr geringe Masse. Wenn ein Neutron in ein Proton zerfällt, wird ein Elektron freigesetzt. Beta-Strahlung ist ein Strom von sich schnell bewegenden, und daher sehr energisch, Elektronen.

      Elektronen gehören zur Leptonen Klasse von subatomaren Teilchen, zusammen mit Neutrinos und Myonen. Beispiel einer Betastrahlungsgleichung:

      Thorium-Protactinium β-Zerfall: 23490Th → 23491Pa + 0-1e + 00νe-,

      wobei νe- ist die Elektron-Antineutrino.

  • Alpha-Strahlung

    • Alpha-Strahlung ist ein Strom von Teilchen. Diese Teilchen bestehen aus zwei Protonen und zwei Neutronen - mit anderen Wortern dem Kern eines Heliumatom. Alpha Partikeln haben daher eine Ladung von +2e, und sind nachweisbar weil ihre Bahn is von einem magnetisches Feld gebogen.

      Alpha-Teilchen ionisieren das Material, dass sie durchläufen, und mit ihm interagieren. Nach einer kurzen Strecke (der Range), der auf seiner Energie abhängig ist, wird ein Alpha-Teilchen durch das Medium (zum Beispiel Luft) absorbiert werden.

      AlphaBetaGamma
      Masse6.64 × 10-27 kg9.1 × 10-31 kg0
      Ladung+2e-e0
      TeilchenHe nucleuselectron (fast)photon
      Abschirmung erforderlichEinige cm Luft1-2 cm Karte, dünnes MetalDickes Blei
      Ionen pro mm Luft für 2MeV1041021
  • Gammastrahlung

    • Gammastrahlung (γ-Strahlung) ist die elektromagnetische Strahlung mit der höchsten Frequenz (>1019 Hz), und kürzesten Wellenlängen (<10-12 m), und besonders hohen Durchdringungsvermögen. Gammastrahlung hat hohe Energie (>105 keV), und ist ionisierende, deshalb sehr destruktiv zum lebende Gewebe, und erfordet viele Zentimeter Bleischirmung um sie zu absorbieren.

      Gammastrahlung war in 1900 von Paul Villard als Radiumemission entdeckt, und von Ernest Rutherford in 1903 genannt.

  • Becquerel

    • Die Bequerel (Bq, nach dem französischen Physiker Henri Bequerel, 1852 - 1908) ist die SI abgeleitete Einheit für Strahlungsaktivität, und ist gleich einem Kernzerfall pro Sekunde.

  • Nukleare Proliferation

    • Die erste Atombombe wurde in Juli 1945 in New Mexiko, USA explodiert. Seitdem hat sich die Welt im Durchschnitt alle 9 Jahre einen neuen nukleare-bewaffnete Staat bekommen, und eine Staat mit nuklearen Fähigkeit alle 5 Jahren.

      Atomwaffen sind durch den Vertrag über die Nichtverbreitung von Kernwaffen (NPT) geregelt. Im Rahmen dieses Vertrags die Staaten die ihre nuklearen Arsenale vor 1968 aufgebaut haben, sind immerhin berechtigt, sie zu behalten. Vier Staaten haben die Legitimität dieses Prinzip in Frage gestellt, und fuhr fort, Waffen zu erwerben. Sie sind nicht Parteien zum NPL-Vertrag. Eine weitere Gruppe von Ländern geerbt Kernwaffenfähigkeiten (Soviet Bloc).

      India nuclear missile
      Nukleare Abschreckung Indiens ist eine Quelle des nationalen Stolzes. Aber hätte Pakistan ihre Waffen entwickelt, wenn Indien nicht-nuklear geblieben wäre?

      5 NPL anerkannten Atomstaaten: Vereinigten Staaten, Russland, China, Frankreich, und Großbritannien.

      Andere Staaten, die Kernwaffen besitzen (nicht Parteien des NPL): Nordkorea , Indien, Pakistan, Israel.

      Staaten, die Waffentechnik besitzen oder früher besaß Waffen: Iran, Saudi-Arabien, Südafrika, der Ukraine, Polen, Kasachstan. Die Ex-Ostblock Nationen haben ihre Bestände nach Russland zurückgegeben, und sind jetzt offiziell nicht-nuklearen.

      Japan und Iran, und wahrscheinlich einige andere Staaten, besitzen 'Breakout Capability', dass heißt sie haben genug Plutonium und technisches Fähigkeiten gesammelt, um Atomwaffen relativ schnell herstellen zu können.