Radioaktiver Zerfall - Halbwertszeit

Wusste ich gar nicht, dass das exponentiell ist ... hab ich wohl gepennt, im Physikunterricht. ^^

Interessant fand ich:

Die Wahrscheinlichkeit, dass ein betrachteter einzelner Kern sich innerhalb der ersten Halbwertszeit umwandelt, beträgt 50 %, dass er sich innerhalb von zwei Halbwertszeiten umwandelt, 50 % + 25 % = 75 %, bei drei Halbwertszeiten 50 % + 25 % + 12,5 % = 87,5 % usw.

Wikipedia: Halbwertszeit

Ich hab mal weitergerechnet (hoffentlich richtig):

87,5% + 6,25% = 93,75% usw ... nach der 8. Halbwertzeit kam ich so auf 99,21875 ...

Ist das so?^^

Was mir auch gar nicht mehr so bewusst war: Was eine kurze Halbertszeit hat, - das strahlt kurz, aber tödlich ... was eine lange Halbwertszeit hat, kann man von der Strahlung her vergessen, ja?

I-131 hat 4.600.000.000.000 Bq/mg in 8 Tagen ... und
Th-232 hat nur 4 Bq/mg (in 14.050.000.000 Jahren).

Krass!

Aber nochmal zur Zerfallszeit ... könnte man sagen, nach 8-facher Halbwertszeit ist "alled jut"?

@Yoshimitzu:

Yoshimitzu schrieb:Ich hab mal weitergerechnet (hoffentlich richtig):

87,5% + 6,25% = 93,75% usw ... nach der 8. Halbwertzeit kam ich so auf 99,21875 ...

Ist das so?^^

Anstelle die Werte aufzuaddieren, ist es einfacher, folgende Rechnung durchzuführen (der von Dir genannte Wert ergibt sich nach 7, nicht nach 8 Halbwertszeiten):

X = 1 - 0,5ⁿ = 1 - 0,5⁷ = 0,9921875

Yoshimitzu schrieb:Aber nochmal zur Zerfallszeit ... könnte man sagen, nach 8-facher Halbwertszeit ist "alled jut"?

Das lässt sich so einfach nicht sagen. Das hängt u.a. davon ab, um welche Art (bzw. welche Kombination) von Strahlung es sich handelt, und was man mit der Substanz vorhat. Ausserdem sind in vielen Fällen die Zerfallsprodukte selbst radioaktiv, u.U. mit erheblich anderen Halbwertszeiten.

Yoshimitzu schrieb:Was mir auch gar nicht mehr so bewusst war: Was eine kurze Halbertszeit hat, - das strahlt kurz, aber tödlich ... was eine lange Halbwertszeit hat, kann man von der Strahlung her vergessen, ja?

Uran hat Halbwertszeiten von bis zu 4,5 Milliarden Jahren (je nach Isotop).
Und ich möchte Brennstäbe aus Uran nicht in der Hand halten.

@kleinundgrün


hm aber doch nicht etwa das Uran was in Atomkraftwerken verwendet wird oder?

4,5 Mrd. Jahre? really?

knopper schrieb:4,5 Mrd. Jahre? really?

Doch, zumindest so lange, bis das Uran 235 durch Neutroneneinfang zum Uran 236 wird, welches extrem instabil ist und quasi sofort zerfällt.

Natururan hat jedoch nicht genügend Uran 235 (ca. 0,72%), daher reichert man es in Gaszentrifugen an, um den Anteil auf 4-5% zu erhöhen. Erst dann ist eine effektive Nutzung in Kraftwerken möglich. Für Kernwaffen wird übrigens bis zu 85% angereichert.

@Peter0167


hmm heißt also man verwendet genau das Uran also das isotop welches eben diese megalange HWZ hat...

nee nee oder?

knopper schrieb:nee nee oder?

Das Isotop, welches letztlich zerfällt, ist Uran 236, das kommt aber naturgemäß nicht im Natururan vor, sondern wird mittels Neutroneneinfang vom Uran 235 erst erzeugt.

Man schießt also thermische Neutronen (das sind anders als vermutet sehr langsame energiearme Neutronen) auf das Uran 235. Dieser ursprünglich extrem stabile Kern wird durch das eingefangene Neutron energetisch angeregt, und zerfällt fast sofort in diverse Spaltprodukte (quasi der Tropfen, der das Fass zum bersten brachte :D).

Normalerweise sind freie Neutronen bedeutend schneller unterwegs, und können ihrer hohen Energie wegen nicht vom Uran 235 absorbiert werden. Daher verwendet man zur Moderation ein sogenanntes "Neutronengift", also schweres Wasser oder Graphit. Die Moderatoren bremsen die Neutronen auf thermisches Niveau, und so kommt die Sache ins Rollen. Da bei den Spaltprozessen immer neue freie Neutronen entstehen, muss die ganze Sache geregelt werden, um eine unkontrollierte Kettenreaktion zu vermeiden. Dies geschieht über sogenannte Steuerstäbe, die ins Becken eingefahren bzw. ausgefahren werden.

@knopper

knopper schrieb:hmm heißt also man verwendet genau das Uran also das isotop welches eben diese megalange HWZ hat...
nee nee oder?

Alle Elemente die wir auf der Erde haben stammen von einer Supernovaexplosion. Dort wurden Elemente höher wie Eisen unter Energiezufuhr zusammengebrütet. Alle Elemente schwerer wie Blei sind radioaktiv, d.h. ihre Kerne zerfallen und verwandeln sich in andere Isotope oder andere Elemente. Am Ende führen alle Zerfallsreihen dazu das Blei entsteht.

siehe: Wikipedia: Zerfallsreihe

Da die Erde nun schon rund 4,6 Milliarden Jahre alt ist, sind alle Elemente die kürzere HWZ haben bzw. deren Reihen schnell bei Blei ankommen, heute vollständig als Blei vorhanden. ²³⁸U mit 4,4 MIlliraden jahren und ²³⁵U mit 700 Millionen Jahren sind dabei so langlebig das sich Bestände bos heute gehalten haben mit ²³⁸U mit 99,7% und ²³⁵U) 0,7% natürlichem Vorkommen. Solch langen HWZ sind nicht üblich d.h. aber wir können natürlich nur soclhes Material für die Kernenergie nutzen das heute noch da ist. Plutonium z.B. hat wesentlich kürzere HWZ und ist daher nicht natürlich vorhanden. Es kann nur künstlich über eine Uranzerfallsreihe hergestellt werden und dann weiterverarbeitet werden.

Lange Rede kurzer Sinn: Gerade wegen der megalangen HWZ hat man nach 4,6, Milliarden Jahren Erdgeschichteüberhaupt noch ein Material das sich für die Kernenrgie nutzen lässt.

FAlls dich interessiert hier mal zwei Zerfallsreihen:

Wikipedia: Uran-Radium-Reihe
HIer stehet oben Uran 238 mit Milliarden Jahren. Ist ein Kern mal zerfallen geht er "relativ" schnell über einige Zerfälle in Pb über

Wikipedia: Thorium-Reihe
In dieser Riehe ist die längste HWZ 80 Mio Jahre. IM Rahmen von ein paar MIlliarden Jahren ist hier alle sbeim Blei.

@mojorisin


ok ja das kenne ich, also diese Zerfallsreihen.
Stimmt letztendlich stammt ja alles daher, sogar der Kohlenstoff in unseren Zellen, der Sauerstoff den wir atmen usw...

Was in dem Zusammenhang noch interessant wäre, wäre das hier Wikipedia: Protonenzerfall
...was ja letztendlich bedeutet das auch Blei nicht stabil ist, sondern lediglich eine extrem lange Halbwertszeit besitzt.

Das gleiche gilt natürlich auch für alle anderen Elemente.

Gibt es da denn inzwischen schon mehr Erkenntnisse? oder ist das alles nur pure Spekulation?

knopper schrieb:Gibt es da denn inzwischen schon mehr Erkenntnisse? oder ist das alles nur pure Spekulation?

Ich bin da nicht drin. Ich denke aber der Protonenzerfall wurde bisher nicht nachgewiesem daher: Spekulation.

knopper schrieb:...was ja letztendlich bedeutet das auch Blei nicht stabil ist, sondern lediglich eine extrem lange Halbwertszeit besitzt.

Ich würde sagen, bei hypothetischen HW-Zeiten von über 10³⁰ Jahren, kann es nicht falsch sein, von "stabil" zu reden :D

Hä kann es sein das du die sache von der Faslchens eite betrachtest? ich meine die Halbwertszeit wurde so definiert..... jetzt daraus schlüsse zu ziehen bzw. sich darüber zu wundern das es exponentiell verläuft ist denke ich der falsche weg.....
Das ist wie wenn ich Defefinier A= B, B= C und mich danach darüber wundere das A=C ist....
oder verstehe ich das faslch?

@Peter0167


ja eben! Da solche Zeiträume ja auch jenseits von menschlicher Vorstellungskraft liegen.

Noch schlimmer wird es ja dann beim endgültigen Zerstrahlen von Schwarzen Löchern.... was ja im Zeitraum von 10⁶⁰ - 10¹⁰⁰ Jahren liegt.

eidexe schrieb:Hä kann es sein das du die sache von der Faslchens eite betrachtest?

Wen meinst du damit?

@Peter0167
Den TE mit seiner Aussauge im ersten Beitrag...
kam mir ja so rüber das er verwundert war das nach der 7/8ten Halbwertszeit 99,xxx% zerfallen sind. das braucht einen ja nicht wundern weil die Halbwertszeit ja so definiert ist das die Hälfte der Atome nach der Zeit zerfalllen ist. Für ein einzelen Atom bezieht sich das ja dann auf die Wahrscheinlichkeit.

@kleinundgrün
Einen Brennstab kann man durchaus in die Hand nehmen. Aber halt nur, bevor er das erste Mal im Reaktor war.

Das gefährliche an einem Atomkraftwerk ist ja streng genommen nicht das Uran selbst, sondern die vielen verschiedenen Isotope mit allen möglichen Halbwertszeiten, in die sich das Uran aufspaltet.

Deswegen wird bei nuklearen Unfällen ja auch immer eher von Elementen wie Iod oder Cäsium gesprochen und nicht vom Uran selbst.

@Yoshimitzu

Es gibt naturgemäß keinen konkreten Zeitpunkt, an dem man sagen kann "ab genau hier ists wurscht", aber so ungefähr hast schon recht. Nach 10 HWZ ist nur noch ein Tausenstel übrig und nach 20HWZ nur noch ein Millionstel. Spätestens da gibt's dann wohl wirklich kaum noch ein Szenario, wo noch relevante Strahlung übrig ist.

@MareTranquil
naja weg ist es nicht, es kommt doch immer auf die ausgangsmenge aus.
Wenn ich 1 Tonne habe bleibt nach 10 HW immer noch 1kg, nach 20 HW immer noch 1g...... die frage wäre wann zerfällt das letzte ATOM.....

Einen äusserst peinlichen Fauxpas zum Thema Halbwertszeit hat sich der Bayernkurier letztes Jahr geleistet: "Nach dem Ablauf der jeweiligen doppelten Halbwertszeit ist also jeder radioaktive Stoff vollständig zerfallen". Es ist mir unverständlich, wieso dieser Unsinn nicht zumindest mit einem Nachtrag o.ä. korrigiert wurde. Kein Wunder, dass die Mainstream-Medien zunehmend an Ansehen verlieren.

@uatu

Kennt ja eigentlich jeder vom Fussball her, nach ner doppelten Halbzeit kanns immer noch Verlängerung und Elfmeterschießen geben :D

@Peter0167

Du meintest doch vermutlich "nach nem Doppelten während der Halbzeit", oder? :D

mfg
kuno