Radiochemie (Allg. Chemie II)

Zeile: Gleiche Isotope (n)

Diagonal: Gleiche Massenzahl (isobar)

p ungerade

Ab Bi mit Tc und Pm

Massenzahlen über 230 instabil

Magische Zahlen: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. (stabil)

²³⁵U / ²³⁸U / ⁴⁰K (Banane)

In Atmosphäre: ³H, ⁷Be, ¹⁰Be, ¹⁴C, ³²Si

1. A ungerade (g,u & u,g) -> nur 1 stabiles Nuklid

2. A gerade (u,u & g,g) -> 2 stabile Nukleide

Direkt ionisierende Strahlung: Geladene Teilchen, die ihre Energie schnell verlieren (e, p, Alpha)

Indirekt ionisierende Strahlung: ungeladene Teilchen, die ihre Energie in einem geringeren Mass verlieren. Sie wechselwirken nur mit Elektronen (Photonen) 

Offene: Quelle, bei der ein Kontaminationsrisiko besteht (Ausschütten von Flüssigkeit, Gas, Pulver,...)

Geschlossene: Quelle, die so gebaut ist, dass die radioaktive Substanz nicht entweichen kann (Vorlesungsexperimente)

Energiedosis: D = dE / dm Einheit: Gy = Gray = J/kg

Äquivalentdosis: H = Dq wobei q der Bewertungsfaktor ist (Für Gamma, X und n = 1; Für n, p = 10 und für Alpha = 20). Einheit: Sv = Sievert 

Effektive Dosis: E = H w wobei w der Bewertungsfaktor ist (Für jedes Organ verschieden). Einheit: Sv = Sievert

Exposition:

1. Externe Bestrahlung (durch offene oder geschlossene Quellen; Gamma-, Röntgen- und harte Beta-Strahlen)

2. Hautkontamination (Durch flüssige oder staubförmige Quellen)

3. Inkorporation (Wenn feste oder gasförmige Stoffe in den Körper gelanden)

Allg. Bevölkerung: 1 mSv/Jahr

Beruflich strahlenexponierte Personen, 16 - 18 J.: 5 mSv/Jahr

Beruflich strahlenexponierte Personen, über 18 J.: 20 mSv/Jahr

Beruflich strahlenexponierte Personen, schwanger: 2 mSv/Jahr

Beruflich strahlenexponierte Personen, Augenlinse: 150 mSv/Jahr

Beruflich strahlenexponierte Personen, Haut, Hände, Füsse: 500 mSv/Jahr

⁴He, 2-fach positiv, aus dem Kern nach spontaner Umwandlung, Energie diskret, wird stark abgebremst im Inneren von Materie (100µm i. Gewebe, 8cm in Luft), stark ionisierend, üblich bei Massenzahlen über 209 und Ordnungszahlen über 82, Alpha-Teilchen wird mit hoher kinetischer Energie aus Kern geschleudert -> Rückstoss, falls Summe der kinetischen E geringer als Zerfallsenergie, hinterbleibt Kern in angeregtem Zustand (Gamma-Strahlen)

e^-, einfach negativ oder e⁺, einfach positiv, aus dem Kern nach spontaner Umwandlung, Energie kontinuierlich, werden in Materie gestreut und gebremst (4cm in Gewebe, 10cm in Luft), wenig ionisierend

n, neutral, aus dem Kern nach induzierter Umwandlung oder Spaltung, Energie diskret oder kontinuierlich je nach Kernreaktion

Neutral, aus dem Kern nach Umwandlung (induziert oder spontan), Energie diskret, kleine Wellenlänge, bei angeregtem Zustand

Neutral, aus der Hülle nach spontanem Elektronen-Einfang (K-Strahler) oder Platzwechsel eines Elektrons, Energie diskret

Neutral, bei Abbremsen eines Elektrons im Kernfeld, Energie kontinuierlich

N(t) = N₀ e^-λt  -> ln N₀ / N = λt

A = λN (Zerfälle pro Sekunde (Detektro))

T_1/2 = ln(2) / λ -> λ = ln(2) / T_1/2

τ = 1/λ

N / N₀ = A / A₀

A(t) = A₀e^-λt

Radioaktivität für analytische Zwecke, für Altersbestimmungen und für medizinische Anwendungen

A₀ = σ Φ N ( 1 - e^-λt(B))

1. Neutroneneinfangsquerschnitt (10^-24 cm²)

2. Neutronenfluss (n / cm² s)

In Klammer: Korrekturfaktor; Zerfall während Bestrahlung

3. Zahl der Atome 

4. Zerfallskonstante (1/s)

5. t(B) = Bestrahlungsdauer (s)

Genaues wägen der Probe

Genaues wägen der Referenz (Au/Al - Draht)

Bestrahlung im Reaktor

Transport zum Ge-Detektor 

Messen von Probe und Standard in genau definierter Geometrie 

Auswertung der Spektren, berechnen der Elementgehalte

Stärker als elektrostatische Abstossung, jedoch kleine Reichweite (Klebstoff)

dE = dm * c²

mit c = 2.997925 * 10⁸ m / s

Zinksulfid absorbiert E, wandelt in Licht um (fluoresziert) & erzeugt Lichtblitz

Strahlung durch dünnwandiges Fenster, e aus Ar rausgeschlagen -> Ar⁺. I. d. Mitte des Rohres ist ein Draht  (+); Rohrwand (-) -> elektrisches Potential

Strahlung wirkt ionisierend auf Luft -> Luft i. Kammer gesättigt, Kolben expandiert und kühlt ab -> Luft übersättigt, Flüssigkeitstropfen kondensieren an Ionen

¹⁴CO₂ in Atmosphäre wird von Pflanzen aufgenommen -> Wir essen Pflanzen -> konstantes Verhältnis ¹²C/¹⁴C -> nach Tod wird Verhältnis grösser

Atom mit längster Halbwertszeit ist geschwindigkeitsbestimmend. 

Serie von Rohren, pos. / neg. geladen, nach durchquerung von Teilchen wird umgepolt -> Beschleunigung

schnell: hohe kinetische E, aus Kernreaktionen

langsam: durch Moderator abgebremst (Neutronen-Einfang-Reaktionen)

Griechische Zahlwörter Ordungszahl + ium:

Bsp. 114 un - un - quad - ium, Symbol: uuq

0 nil, 1 un, 2 bi, 3 tri, 4 quad, 5 pent, 6 hex, 7 sept, 8 oct, 9 enn

Beschrieben durch Otto Hahn und Friedrich Strassmann 1938, gedeutet von Lise Meitner und Otto Richard Frisch.

Brennstäbe: UO₂ in Rohren aus Edelstahl oder Zirconium-Legierung, umgeben von Moderator (Bsp. Wasser)

n werden durch Moderator gebremst und v. ²³⁵U eingefangen. Neutronenreproduktionsfaktor muss nahe bei 1 liegen. 

Kontrollstäbe: Cadmium, Bor-haltigem Stahl -> fangen leicht Neutronen ein. 

Brennstäbe: UO₂ in Rohren aus Edelstahl oder Zirconium-Legierung, umgeben von Moderator (Bsp. Wasser)

n werden durch Moderator gebremst und v. ²³⁵U eingefangen. Neutronenreproduktionsfaktor muss nahe bei 1 liegen. 

Kontrollstäbe: Cadmium, Bor-haltigem Stahl -> fangen leicht Neutronen ein. 

Brennstäbe: UO₂ in Rohren aus Edelstahl oder Zirconium-Legierung, umgeben von Moderator (Bsp. Wasser)

n werden durch Moderator gebremst und v. ²³⁵U eingefangen. Neutronenreproduktionsfaktor muss nahe bei 1 liegen. 

Kontrollstäbe: Cadmium, Bor-haltigem Stahl -> fangen leicht Neutronen ein. 

Brennstäbe: UO₂ in Rohren aus Edelstahl oder Zirconium-Legierung, umgeben von Moderator (Bsp. Wasser)

n werden durch Moderator gebremst und v. ²³⁵U eingefangen. Neutronenreproduktionsfaktor muss nahe bei 1 liegen. 

Kontrollstäbe: Cadmium, Bor-haltigem Stahl -> fangen leicht Neutronen ein.