Radioaktivitet

Atomkerner, der ikke kan holde sammen

Alt er bygget af atomer, og inde i hvert atom sidder en kerne af protoner og neutroner. De fleste kerner er stabile. Men nogle er ustabile. De ændrer sig af sig selv og sender stråling ud. Det kaldes henfald, og stoffet kaldes radioaktivt.

• Aktivitet er antal henfald pr. sekund og måles i becquerel (Bq). 1 Bq er 1 henfald pr. sekund.
• Hvor meget strålingen påvirker kroppen, måles i sievert (Sv).
• Strålingen kan måles med en geigertæller, der klikker for hver stråle.

Baggrundsstråling er den stråling, vi altid er omgivet af. Den kommer fra rummet (kosmisk stråling), fra jord og sten, fra bygningsmaterialer og fra radon, en radioaktiv luftart, der siver op fra undergrunden og kan samle sig i kældre. Selv vores egen krop er svagt radioaktiv, fordi den indeholder kalium og kulstof-14. Det er helt normalt.

Alfa, beta og gamma

Alfa stoppes af papir, beta af aluminium, gamma kræver bly.

• Alfa har kortest rækkevidde (få cm i luft), men er den mest ioniserende. Den er farligst, hvis et alfa-stof kommer ind i kroppen.
• Beta når længere (op til nogle meter i luft).
• Gamma trænger længst, og kan kun svækkes, aldrig helt stoppes.
• Alfa og beta forvandler kernen til et andet grundstof. Gamma ændrer ikke grundstoffet.

Halveringstid

Man kan ikke vide, hvornår en bestemt kerne henfalder. Men for mange kerner kan man sige, hvor lang tid det tager, før halvdelen er henfaldet. Det kaldes halveringstiden.

Efter hver halveringstid er der halvt så meget tilbage.

Efter n halveringstider er der 1/2ⁿ tilbage: 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 osv.

Halveringstider er meget forskellige: technetium-99m ca. 6 timer, jod-131 ca. 8 dage, cæsium-137 ca. 30 år, kulstof-14 ca. 5.700 år, uran-238 ca. 4,5 milliarder år.

Anvendelser

• Kulstof-14-datering: levende planter og dyr optager kulstof-14 fra luften og maden og har en bestemt mængde. Efter døden falder mængden med halveringstiden på ca. 5.700 år. Måler man, hvor meget der er tilbage, kan man finde alderen på træ, knogler og tekstiler op til ca. 50.000 år. Det virker ikke på sten.
• Medicin: strålebehandling mod kræft, radioaktive sporstoffer til scanninger (fx PET) og radioaktivt jod mod sygdomme i skjoldbruskkirtlen. Stofferne har kort halveringstid, så de forsvinder hurtigt igen.
• Industri: gammastråling bruges til at sterilisere engangsudstyr og til at tjekke svejsninger. Nogle røgalarmer indeholder en lille alfa-kilde.

Kernekraft

I et kernekraftværk spaltes tunge kerner, som uran-235, når de rammes af en neutron (fission). Det frigiver varme og nye neutroner, som spalter flere kerner: en kædereaktion, som holdes under kontrol i reaktoren. Varmen laver vand til damp, som driver en turbine og en generator.

• Fordele: ingen CO₂-udledning under driften, og meget energi fra lidt brændsel.
• Udfordringer: det brugte brændsel er radioaktivt affald, som skal opbevares sikkert i meget lang tid. Ulykker kan være alvorlige, som i Tjernobyl (1986) og Fukushima (2011), men de er sjældne.
• Danmark har ingen kernekraftværker til elproduktion. Solen får sin energi på en anden måde, ved fusion, hvor kerner smelter sammen.

Sikkerhed: afstand, tid og afskærmning

• Afstand: strålingen bliver hurtigt svagere, jo længere væk du er.
• Tid: jo kortere tid, du opholder dig ved kilden, jo mindre dosis.
• Afskærmning: sæt noget imellem: papir mod alfa, aluminium mod beta, bly eller beton mod gamma.
• Rør aldrig ved ukendte kilder. Advarselstegnet med tre kløverblade betyder radioaktiv.

De klassiske fejl

• "Efter 2 halveringstider er alt væk." Nej. Efter 2 er der 1/4 tilbage, ikke nul.
• "Halveringstid er den halve levetid." Nej. Der er stadig radioaktivitet tilbage efter mange halveringstider.
• "Man bliver radioaktiv af røntgen." Nej. Bestråling gør dig ikke radioaktiv. Kun hvis radioaktivt stof kommer på eller ind i kroppen, er det forurening.
• "Radioaktivt er kun menneskeskabt." Nej. Baggrundsstråling findes overalt, også i natur, sten og bananer.
• "Gamma kan stoppes helt af bly." Den svækkes, men stoppes aldrig helt.
• Mobil og wifi er ikke radioaktivitet. De bruger radiobølger, som ikke er ioniserende.

Huskeliste

• Ustabile kerner henfalder og udsender stråling. Måles i Bq. Dosis i Sv.
• Alfa: heliumkerne, papir. Beta: elektron, aluminium. Gamma: elektromagnetisk, bly.
• Halveringstid: efter n er 1/2ⁿ tilbage.
• Kulstof-14: ca. 5.700 år. Bruges til datering af organisk materiale.
• Kernekraft: fission af uran. Ingen CO₂ under drift, men radioaktivt affald.
• Afstand, tid og afskærmning.

Vælg niveau

Fem rigtige i træk, så er niveauet klaret.