New on the Bookshelf - Part 3

Neu in der Bibliothek

"Atomic Adventures: Secret Islands, Forgotten N-Rays, and Isotopic Murder - A Journey Into the Wild World of Nuclear Science" von James Mahaffey. Eine Reise durch die wilde Welt der Atomwissenschaft, geschrieben von einem Insider. Kernspaltung und Atombombenprojekte in verschiedenen Ländern, Röntgenlaser, kriminelle Nutzung der Kernenergie und vieles mehr. Das Buch ist definitiv nicht  für zart besaitete Personen geeignet. An Kernphysik interessierte Leser wird es sicher ansprechen.

Der Autor hat noch weitere ähnliche Titel veröffentlicht, zum Beispiel "Atomic Accidents: A History of Nuclear Meltdowns and Disasters" und "Atomic Awakening: A New Look At The History And Future Of Nuclear Power".

Themes in this blog

Wer liest diesen Blog eigentlich und welche Themen sind interessant?

Nachfolgend ist die Statistik der Suchbegriffe mit dem Stand vom 01.03.13 für diesen Blog wiedergegeben. also nach welchen Begriffen sucht meine Kundschaft, wenn sie auf meinem Blog fündig wird?

david hahn

627

chemie blog

152

david hahn reaktor

77

knallquecksilber breaking bad

76

atomreaktor

73

breaking bad chemie

56

siedewasserreaktor

56

autobatterie breaking bad

54

flusssäure leiche auflösen

40

siedewasserreaktor aufbau

32

Wenn wir uns die von Blogger gelieferte Statistik etwas näher ansehen, so können wir drei Themenkomplexe ausmachen, die immer wieder gesucht werden:

• David Hahn - den radioaktiven Boyscout mit 627 + 77 = 704 Seitenaufrufen (Label zum Aufrufen aller diesbezüglichen Artikel: Golden Book)
• Die Fernsehserie Breaking Bad mit 76 + 56 + 54 + 40 = 226 Seitenaufrufen (Label: Breaking Bad)
• Atomreaktoren in Folge der Ereignisse in Fukushima sind ebenfalls von Interesse gewesen mit 73 + 56 = 129 Seitenaufrufen (Label: ).
• Die allgemeine Suche nach Blogs über Chemie spielt auch eine Rolle (152 Seitenaufrufe)

Bei Blogger gibt es auch einige Informationen von welchen Webseiten aus auf diesen Blog zugegriffen wird. Dafür habe ich drei etwas überraschende Beispiel herausgegriffen: Die Suche nach der "David Hahn-Story" führt meine Statistik gnadenlos an, da gibt es nichts zu deuten. Verweisende URLs sind unter anderem ein Diskussionsforum für Laserfreaks und ein Forum für  analoge Elektronik und Schaltungstechnik unter dem Eintrag "Eigenbau-Atomkraftwerk". Die Fernsehserie Breaking Bad wird intensiv auf einer Unterseite von animexx.onlinewelten.com diskutiert und dabei auf diesen Blog verwiesen. Eigentlich handelt es sich bei dieser Webseite um einen Online­club, der allen Freun­den von Anime, Manga und japa­nischer Kultur offen steht (!). Das schönste Zitat von der genannten Seite an dieser Stelle: "Zum Schluss möchte ich auf diesen coolen Chemieblog verweisen: http://anorg-chemie.blogspot.de/ Er ist sozusagen ein Stück Literatur."

"Höhepunkte" der Atomforschung in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts

In den 50er und 60er Jahren des 20. Jahrhunderts herrschte durchaus Begeisterung für die Kräfte der Kernspaltung und in diesem Zusammenhang wurden Dinge diskutiert und auch einfach mal ausprobiert, die heute unvorstellbar sind. Dafür zwei Beispiele:

Im streng geheimen Projekt A119 plante die US-Air-Force Ende der 1950er Jahre, als Beweis der technischen Überlegenheit der USA auf dem Mond eine Atombombe zu zünden. Diese sollte mit einer Trägerrakete auf den Mond gebracht und in der Nähe der Tag-und-Nachtgrenze gezündet werden, damit man die Exlosionswolke auch schön von der Erde aus sieht. Das Projekt wurde später allerdings verworfen, da man von einer bemannten Mondlandung eine sehr viel bessere Wirkung in der US-amerikanischen Öffentlichkeit erwartete.  (Abbildung links: Titelblatt der streng geheimen Studie des Air Force Special Weapons Center in New Mexico, in dem der Abwurf einer Atombombe auf dem Mond diskutiert wird. Quelle der Abbildung: Wikipedia)

Die andere Seite war auch indes auch nicht untätig und bastelte an immer gewaltigeren Bomben. Die größte jemals von Menschen erzeugte Explosion verursachte die sowjetische Wasserstoffbombe AN602, auch "Zar-Bombe" genannt. Die Zündung dieser atomaren Explosion erfolgte im im Oktober 1961 über dem Testgeände auf der Insel Nowaja Semlja im Nordpolarmeer. Der Atompilz erreichte kurzzeitig eine Höhe von etwa 64 km und die von der Bombe erzeugte Druckwelle umrundete mehrfach die Erde. Sie war so stark, dass sie noch bei der dritten Umrundung der Erde messbar war! Es handelte sich um die stärkste jemals von Menschen verursachte Geoaktivität!

Bei der Zar-Bombe handelte es sich um eine Wasserstoffbombe im Teller-Ulam-Design. Die erste Stufe bildet eine Atombombe, bei der die Energie durch Spaltung von Uran-235 erzeugt wird. Diese Energie wird genutzt. um Tritium (ein Isotop des Wasserstoffes) oder Lithiumdeuterid zur Fusion zu bringen. Das ist die zweite Stufe der Bombe. Die dritte Stufe besteht aus einem Mantel aus Uran. [Die Erklärung ist grob vereinfacht, bessere Erklärungen findet man unter den oben angeführten Links.]

Bilder von der Explosion gibt es auf dieser russischen Webseite.

Einen Film der Explosion findet man auf Youtube:

Video und Kinofilm zu "The Radioactive Boy Scout"

Vielleicht erinnert Ihr Euch noch an meine Posts über den "Radioactive Boy Scout". Die ganze Geschichte wird wahrscheinlich demnächst verfilmt, einen diesbezüglichen Eintrag in der Internet Movie Database gibt es schon. Also achtet auf die Ankündigungen in Eurem lokalen Kino!

Es gibt auf Youtube ein kurzes Video über David Hahns Experimente als Vorschau ("Teaser") auf einen 20minütigen Dokumentarfilm . Nicht nachmachen! Auf keinen Fall diese Experimente zu Hause wiederholen!



Zum Abschluß hier noch der Verweis auf den Blog Primaklima. Dort ist die ganze Story in Deutsch zusammen gefasst, außerdem noch ein Video von Duran Duran zum Thema. Auslöser der unseligen Geschichte war vermutlich das Streben von David Hahn nach dem Pfadfinderabzeichen für Atomenergie. Genauere Informationen über das "Boy Scouts of America Nuclear Merit Badge" gibt es auf dem Blog des National Museum of Nuclear Science and History in in Albuquerque, New Mexico. Dieses Pfadfinderabzeichen gibt es übrigens nicht mehr. Es wurde 2005 ersetzt durch das "Nuclear Science Energy Badge". Die genauen Bedingungen zum ordnungsgemäßen Erwerb dieses Abzeichens findet man auf der Homepage der Boy Scouts of America.  

Strahlendosis

Beim Auftreffen auf Materie geben alpha-, beta- und gamma-Strahlen Energie ab. Dabei werden Atome und Moleküle angeregt oder sogar ionisiert. Daher wird radioaktive Strahlung auch als ionisierende Strahlung bezeichnet. Auch die Neutronenstrahlung wird zur ionisierenden Strahlung gezählt. Neutronen können zwar nicht direkt mit Elektronen der Elektronenhülle in Wechselwirkung treten, da sie elektrisch neutral sind, sie können jedoch über Reaktionen mit Atomkernen ionisierende Strahlen auslösen.

Die ionisierende Strahlung verursacht physikalische, chemische und biologische Veränderungen in der durchstrahlten Materie. Zur genaueren Beschreibung der Wirkung ionisierender Strahlen wurde der Begriff der Strahlendosis eingeführt. Hierbei wird zwischen Energiedosis und Äquivalentdosis unterschieden. Diese beiden Begriffe möchte ich Ihnen nachfolgend erklären.

Energiedosis
Die Energiedosis D ist die je kg eines beliebigen Stoffes absorbierte Strahlungsenergie. Die Maßeinheit für die Energiedosis ist das Gray (Gy).  Ein Gray entspricht der absorbierten Energie von 1 J/kg.
1Gy = 1 J/kg

Äquivalentdosis
Viel häufiger wird in letzter Zeit jedoch die Äquivalentdosis H diskutiert.Darunter versteht man die absorbierte Strahlungsenergie je Kilogramm biologischem Gewebe, die den gleichen biologischen Effekt hervorruft, wie 1 Gy gamma-Strahlung mit einer Energie der gamma-Strahlung von 200 keV.
Da die einzelnen Strahlungsarten unterschiedlich starke biologische Wirkung haben, verwendet man zur Berechnung der Äquivalentdosis einen Strahlungswichtungsfaktor w_R. Die Beziehung zur Berechnung der Äquivalentdosis sieht dann folgendermaßen aus:
H =  w_{R ^.} D
Die Äquivalentdosis ist das Produkt aus Energiedosis D und Strahlungswichtungsfaktor w_R. Die Einheit der Äquivalentdosis ist Sievert (Sv) und auch hier gilt die Umrechnung: 1 Sv = 1 J/kg. Häufig werden Millisievert angegeben, also tausendstel Sievert.

Der Strahlungswichtungsfaktor trägt der unterschiedlich starken biologischen Wirkung der einzelnen Strahlungsarten Rechnung. Hier eine Übersicht über diese Wichtungsfaktoren für einige Strahlungsarten, ohne Anspruch auf Vollständigkeit. Wer es genauer wissen will, schaut bitte in die  Strahlenschutzverordnung der Bundesrepublik Deutschland. In der Anlage VI sind die Wichtungsfaktoren aufgelistet.

Art der Strahlung	Energie	Strahlungswichtungsfaktor wR
beta- und gamma-Strahlung	alle Energien	1
Neutronen	kleiner 10 keV	5
Neutronen	10 bis 20 keV	10
Neutronen	100 keV bis 2 MeV	20
Neutronen	2 MeV bis 20 MeV	10
Neutronen	größer 20 MeV	5
alpha-Teilchen	alle Energien	20

Effektive Dosis
Weiterhin muss man noch beachten, dass Strahlung die verschiedenen Gewebe des Körpers in unterschiedlicher Weise schädigt. Während die Haut etwas mehr Strahlung aushält, sind z.B. Keimdrüsen besonders empfindlich. Die aufgenommene Strahlungsdosis muss für eine genauere Abschätzung der Auswirkungen noch entsprechend der verschiedenen Organe gewichtet werden. In diesem Zusammenhang wird von effektiver Dosis gesprochen.

Radioaktivität

Radioaktive Strahlung entsteht, wenn Atomkerne in kleinere Atomkerne zerfallen. Der Zerfall von Atomkernen kann unter Aussendung von alpha-, beta- oder gamma-Strahlung erfolgen. Normalerweise verwendet man die griechischen Buchstaben für alpha, beta und gamma. Das macht aber auf einer HTML-Seite Schwierigkeiten. Deshalb werde ich diese Begriffe hier immer ausschreiben.

alpha-Zerfall
Bei Atomkernen hoher Ordnungszahl tritt hauptsächlich alpha-Zerfall ein. Ein instabiler Atomkern zerfällt unter Aussendung eines doppelt positiv geladenen (also gleichsam "nackten") Heliumkerns mit dem physikalischen Symbol ⁴₂He. Dieses wird auch als alpha-Teilchen bezeichnet. Der beim Zerfall neu gebildete Kern besitzt eine um vier Einheiten geringere Massenzahl und eine um zwei Einheiten geringere Ordnungszahl.Ein Beispiel ist der Zerfall des Samariumisotps ¹⁴⁶₆₂Sm in Neodym (Isotop ¹⁴²₆₀Nd):   

¹⁴⁶₆₂Sm   -->      ¹⁴²₆₀Nd   +   ⁴₂He   + 2,45 MeV 

beta-Zerfall
Der beta^--Zerfall ist relativ häufig, beta⁺-Zerfall tritt seltener ein.Wenn ein Isotop Neutronenüberschuß besitzt, so kann es unter Aussendung von  beta^--Strahlung zerfallen. Bei diesem Vorgang wird ein Neutron in ein Proton und eine Elektron (das beta^--Teilchen)  umgewandelt:
¹₀n    --->   ¹₁p   +  e^-  
Das dabei entstehende Isotop hat eine um eine Einheit höhere Ordnungszahl und die gleiche Massenzahl.
Es gibt ein Isotop des Goldes, welches als beta-Strahler wirkt. Dieses zerfällt unter Bildung eines Quecksilberisotops mit der gleichen Massenzahl aber einer um Eins höheren Ordnungszahl:

¹⁹⁸₇₉Au     --->    ¹⁹⁸₈₀Hg    +  e^-    
Der beta⁺-Zerfall tritt bei Neutronenmangel ein. Hierbei wird ein Proton in ein Neutron und ein Elektron-Neutrino umgewandelt:

¹₁p     --->     ¹₀n    +    e⁺
In der Kernkraftwerkstechnik spielt diese Reaktion jedoch kaum eine Rolle.      

gamma-Strahlen
Gamma-Strahlen treten bei Kernumwandlungen meist zusätzlich zu anderen Strahlungsarten wie alpha- und beta-Strahlung auf. Diese elektromangnetische Strahlung entsteht durch den Übergang eines Atomkerns aus einem angeregten Zustand in einen niedrigeren Energiezustand oder in den Grundzustand. die Ordnungszahl und die Massenzahl des betreffenden Isotops ändern sich nicht bei der Aussendung von gamma-Strahlung.