Physik im Forum - "Fall-out Nr.1"

Geschrieben von Otto am 18. April 2005 17:08:32:

sagt bitte Eure Meinung dazu:

Fall-out,das sind 1.Spaltprodukte von Plutonium,Uran235 bzw.Uran238
2.Reste von ungespaltetem Plutonium oder Uran
3.Durch Neutronenstrahlung radioaktiv gewordene Materie.
zu 1.:Plutonium-,bzw.Urankerne spalten in 2 (selten 3) Spaltkerne
Beispiel Krypton und Barium (kommt meistens in der Schule). Es gibt tausende von verschiedenen Möglichkeiten ,weil nur 2
Bedingungen bestehen:die Anzahl aller Protonen aller Spaltkerne muß
92 sein bei Uran und 94 bei Plutonium. Die Anzahl aller Kernneutronen
muß 141 oder 142 sein bei (Uran235); 144-145 sein bei Uran238 ; 143-144
bei Plutonium 239.(Annahme,es entstehen 2-3 freie Neutronen).
Knapp 10% der Spaltkerne sind stabil!Der Rest mehr oder weniger radio-
aktiv , dabei machen die Spaltkerne 1,2,...bis zu 12 Zerfälle nachein-
ander,bis ein stabiler Kern entsteht! Im Mittel machen alle Spaltkerne
4-5 Zerfälle !Die ersten mit extrem kurzen Halbwertszeiten(=hohe
Aktivität!) die letzten oft mit langen HWZ (lang strahlend!).
Fast alle Spaltkerne sind Beta-und Gammastrahler !
zu 2.:Uran und Plutonium sind Alpha,Beta und Gammastrahler !Alle machen
eine lange Zerfallsreihe durch mit 11 bis 14 Zerfällen nacheinander!
Da die HWZ der Anfangselemente sehr hoch ist , ist ihre Aktivität gering.
zu 3.:Neutronenaktivierte Strahlung wäre zu vernachlässigen,wenn es nicht
Spezialwaffen gäbe wie Kobaltbombe(neutronenaktiviertes Kobalt)
oder Einsatz im Meerwasser mit radioaktivem Chlor und Natrium....
Wirkung von Fall-out:
Alle radioaktiven Teilchen werden zunächst durch den Auftrieb des
Feuerballs (über 5000Grad heiß) nach oben gerissen und bilden in 10-20km
den Atompilz.Je nach Bombengröße hat der einen Durchmesser von von 5km(20kt)
bis 20km (1Mt).Diese"Wolke"wird vom Wind mitgenommen,dehnt sich noch etwas
aus und aus ihr fallen die radioaktiven Teilchen heraus.
Bei einer Erdexpolsion werden auch viele tausend Tonnen Erde verdampft und
an ihr angelagert,kommen die Spaltprodukte schneller nach unten. Bei Explos.
in größerer Höhe fallen die Spaltprodukte (kleiner 0,1-10 mü) erst nach Tagen
aus und verteilen sich auf eine große Fläche,daher weniger gefährlich!
Die 7er Regel: Die Dosisleistung(Intensität) der Strahlung von Fall-out kann
man sehr gut mit der Potenzfunktion:I=I(1)* t hoch-1.2 beschreiben,dabei ist
I(1) die Dosisleistung 1 Stunde nach der Explosion und t die Zeit in Stunden.
Diese Formel gilt sehr gut für die Zeit bis zu 1/2 Jahr,dann sind die wahren Werte deutlich geringer!Diese Formel kann vereinfacht werden zu folgender Aussage:Wäre die Dosisleistung 1 Stunde nach Expolsion 5Gray (500rad),dann ist sie nach 7 Stunden 0,5Gray(50rad) und nach 7*7 Stunden(2Tagen)0,05Gray(5rad) und nach 7*7*7Stunden (14Tagen)5mGray oder 500mrad. Da fast nur Beta-und Gammastrahlung:gilt (rad=rem) Gray=Sievert!
Aber nach 1 Stunde ist der Fall-out oft noch nicht ausgefallen!Die Teilchen
mit Größe Mikrometer bis Millimeter fallen verschieden schnell!
Kleinste Teilchen schweben; Mikrometerteilchen fallen mit cm/sek;
Teilchen größer 1/10mm mit m/sek.
Faustformel: Annahme Windgeschwindigkeit sei 20km pro Stunde (üblich bei uns)
Explosionszentrum ca 40km gegen den Wind:Dann kommt der erste Fall-out ca 2 Stunden später und es dauert ca 2Stunden bis 99% ausgefallen ist.
Oder: Wind 20km/h Zentrum 200km entfernt:dauert ca 10Stunden und nach weiteren
10Stunden Ausfall beendet.
Aber! dann ist die am Ort gemessene Dosisleistung deutlich niedriger als in Büchern angegeben!Das ist nämlich die Bezugsdosisleistung I(1) und nach 20 Stunden messen wir davon nur noch knapp 3%!(im oberen Beispiel knapp20%)!
Während des Fall-outs sollten Sie sich nicht im Freien aufhalten!
1.Ist da die Dosisleistung sehr groß(und nimmt dann rasend schnell ab) und
2.Sind die Fall-out Partikel elektrisch geladen und kleben (kontaminieren)dann an Ihrem Körper!Und das geht nur schwer ab,wie jeder weiß,der mit Styropor-
staub in Berührung kam.
In dieser Zeit sollten Sie einen sicheren Ort aufsuchen (Haus,Keller,notfalls Auto (dabei ist der Strahlenschutz fast Null)).
Langzeitwirkung: Die Formel I=I(1)*t hoch-1.2 läßt sich einfach integrieren:
Stammfunktion -5*I(1)*t hoch-0.2 ! Daraus die Gesammtdosis von t=1 bis
unendlich = 5*I(1) !
Beispiel:In Stuttgart(Vaihingen)expodiert eine 20kt Bombe am Boden! Windgeschw.sei 25km/h in 50km Entfernung kommt der Fall-out frühestens nach 2 Stunden an ,Dosisleistung steigt schnell auf 3-4rem/h bzw 30-40mSv/h.Nach 4 Stunden ist der Fall.out beendet Dosisleistung ca 6rem/h (60mSv/h).Befinden Sie sich in einem Haus , dann messen Sie ca 0,6rem/h (6mSv/h), im Keller 60mrem/h
(0,6mSv/h).Nach 24 Stunden liegt der Wert im Freien bei 0,6rem/h(6mSv/h) und im Keller bei 6mrem/h(0,06mSv/h).Da Sie 100rem (1Sv)nicht mutwillig überschreiten sollten , können Sie ungefähr abschätzen,welchen "Freiraum" Sie haben.
Aber!!!In einem "Fachbuch lesen Sie:Bei einer 20ktBombe(Boden)in 50km Entfernung
150Rem Gesamtäquivalenzdosis! Da denkt doch jeder:"Keine Chance!"
2.Beispiel:Wasserstoffbombe 1Mt Boden ca 100km entfernt Wind 20km/h:
Buch sagt etwa 1500 Rem Gesamtäquivalenz
dosis!(tödlich?)
Ankunft Fall-out nach 5 Stunden( 10rem/h)Ende nach 10Stunden (18rem/h)im Keller
0,1 bzw 0,18rem/h.Nach 14 Tagen im Freien 0,3rem/h.Im Keller in den 14Tagen aufgenommene Gesamtdosis: 6rem(0,06Sv).
Fall-out als Strahlungsquelle:
In der Schule haben die Lehrer immer mit punktförmigen Strahlenquellen
"gespielt".Dort gilt das quadratische Abstandsgesetz welches sagt ,wenn man den Abstand verdoppelt,so verringert sich die Dosisleistung auf 1/4. wenn man den Abstand verzehnfacht , so verringert sich die Dosisleistung auf 1/100!
Dies gilt nur für punktförmige Quellen! Fall.out ist eine flächenhafte Strahlungsquelle!
Beispiel:Mein Prüfstrahler(Bundeswehr) erzeugt unmittelbat vor dem Geigerzähler
45mikroSV/h in 30 cm Abstand 0,45mikroSv/h(daraus kann man folgern,daß bei der ersten Messung der aktive Teil des Zählrohrs im Mittel 2,5 cm vom ´"Srahler"entfernt war.
Bei einem Stück Mineral mit Uraninit (Pechblende) sinkt der Wert bei gleichem Abstand von 47 auf 3.
Bei 1 Quadratmeter spanischer "Uranfliesen" sinkt die Anzeige eines Kontaminationsmonitors,trotz 1mm Alublech von 1500 Impulsen/sek in 10cm Abstand auf 330 Imp/sek in 1 Meter Abstand( Untergrund 12 Imp/sek)
Bei einer unendlich ausgedehnten Quelle wirkt nur die Luftabsorption.
Erst in tausend Meter Höhe oder mehr nimmt die Dosisleistung des Fall-outs deutlich ab!
Bei Fall-out hilft nur Abschirmung! Darüber im nächsten Teil! Gruß Otto



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