Glossar

 

Anwendungen

Die Nutzung von Radioaktivität und kernphysikalischen Prozessen, z.B. Kernspaltung in Kernkraftwerken ist heute weit verbreitet.

In unserem Alltag spielen kernphysikalische Prozesse eine Rolle. Vor der auftretenden Strahlung kann man sich schützen, verbleibende radioaktive Abfälle müssen langfristig sicher von der Umwelt isoliert werden.

Radioaktivität wird vor allem in den folgenden Bereichen genutzt:

Für Materialprüfungen, bei Füllstands- und Dichtemessungen (Radiometrie) und bei Prozessüberwachungen werden radioaktive Stoffe eingesetzt.

Sie kommen auch in der Messtechnik und bei Analyseverfahren zum Einsatz, etwa beim Aufspüren von Wasserschäden, Drogen und Sprengstoffen.

Zudem enthalten verschiedene Gebrauchsgegenstände radioaktive Stoffe. Geringe Mengen davon bringen zum Beispiel fluoreszierende Substanzen in Farben zum Leuchten, etwa bei alten Uhren, Anzeigegeräten oder Kompassen. Alte Brandmelder funktionieren mit radioaktiven Strahlenquellen.

Schweissnaht

Schweissnahtprüfung bei einer Pipeline. Bild: Suva

In der Medizin werden radioaktive Stoffe als Radiopharmazeutika oder Strahlenquellen in Untersuchungen (Diagnose) und Behandlungen (Therapie) eingesetzt.

Bei den meisten Anwendungen ist die Strahlung gering. Nur bei der Abtötung von Krebszellen (Tumoren) oder bei der Sterilisierung von medizinischem Material wird Strahlung von starken radioaktiven Quellen (oder von Röntgenapparaturen) eingesetzt.

Untersuchungen

Ein Beispiel ist die sogenannte Tomografie. Bei dieser Untersuchungsmethode nimmt der Patient radioaktiv markierten Traubenzucker auf, der sich im ganzen Körper verteilt. Mit Hilfe der radioaktiven Strahlung können dann Lage und Struktur von Organen, Gewebe und Tumoren erkannt und abgebildet werden.

Mit der PET-Methode (Positronen-Emissions-Tomografie) misst man die Strahlung von einem verabreichten Radiopharmakon. Man kann damit auch kleine Ableger von Tumoren im Körper erkennen, da deren Zellen den radioaktiven Tracer stärker anreichern als gesunde Zellen. Bildquelle: Internet 

Behandlungen

In der Krebsbehandlung wendet man starke externe Strahlenquellen an, die Tumore gezielt abtöten. Oder man setzt schwache Strahlenquellen über längere Zeit direkt in den Körper ein, zum Beispiel bei Gebärmutterhalskrebs. Zum Teil werden auch radioaktive Medikamente verabreicht.

Die strahlentherapeutische Krebsbehandlung ist hoch entwickelt. Sie kann sehr zielgenau eingesetzt werden, ohne das gesunde Nachbargewebe zu schädigen. Bild: Lungenklinik, Hemer

Stromproduktion und Erdwärme dank Uran

Kernspaltung in Kernkraftwerken

Die Stromerzeugung in Kernkraftwerken beruht auf der Kernspaltung von Uran. Aus einem Kilogramm spaltbarem Uran kann man etwa zwei Millionen Mal mehr Energie gewinnen als mit der gleichen Menge Erdöl.

In der Schweiz werden fünf Kernreaktoren für praktisch kohlendioxidfreie Stromproduktion genutzt. Dabei entstehen radioaktive Abfälle. Vom in der Schweiz produzierten Strom stammen 40 Prozent aus Kernkraftwerken, 60 Prozent aus Wasserkraftwerken. Der dafür nötige Wasserkreislauf in der Atmosphäre (Verdunstung, Aufsteigen der Feuchtigkeit und Niederschlag) wird im Wesentlichen durch die Wärmestrahlung der Sonne angetrieben, die ihrerseits durch einen kernphysikalischen Prozess (Kernfusion) erzeugt wird.

In Leibstadt steht einer der fünf Kernreaktoren der Schweiz. Der Reaktor, in dem die Kernspaltung abläuft, befindet sich im kugelförmigen Gebäude. Bild: Kernkraftwerk Leibstadt

Erdwärme

Erdwärme entsteht zum grossen Teil durch Zerfall von natürlichen radioaktiven Stoffen in der Erdkruste. Zusammen mit der Ursprungswärme aus dem Erdkern und der Sonneneinstrahlung bringen sie die Oberfläche auf eine Temperatur, welche die heutige Lebensvielfalt möglich macht.

Erdwaerme

In der Schweiz ist die Nutzung der Erdwärme mit Erdwärmesonden über Wärmepumpen weit verbreitet. Zudem wird das Potenzial für geothermische Kraftwerke zur Stromproduktion untersucht. Bild: Nagra

In der Vorsorge gegen Krankheitserreger und in der Landwirtschaft wird ionisierende Strahlung eingesetzt.

Weltweit verbreitet ist die Sterilisierung von medizinischem Material oder Implantaten.

Die Tsetse-Fliege, die Überträgerin der Schlafkrankheit wurde bekämpft, indem man gezüchtete Männchen durch Bestrahlung unfruchtbar machte und in grosser Zahl freiliess. Die gleiche Methode wendet man zur Schädlingsbekämpfung in der Landwirtschaft an. Bildquelle: Internet

Strahlenquellen werden auch eingesetzt zur Abtötung von Bakterien, z. B. Salmonellen, sowie zur Verlängerung der Haltbarkeit von Lebensmitteln, z. B. Gewürzen und Saatgut. Auch in der Schweiz besitzt eine Firma die Bewilligung zur Bestrahlung von getrockneten Kräutern und Gewürzen. Bildquelle: Internet

In der Forschung werden bei zahlreichen Anwendungen radioaktive Stoffe eingesetzt oder es entstehen radioaktive Stoffe durch Bestrahlung mit Teilchen.

An der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) befindet sich ein zu Forschungszwecken eingesetzter Reaktor.

Am Paul Scherrer Institut (PSI) in Villigen/Würenlingen oder beim Europäischen Zentrum für Elementarteilchenphysik (CERN) in Genf werden Teilchenbeschleuniger als Forschungsinstrumente eingesetzt. Auch hier entsteht Radioaktivität durch die Bestrahlung bestimmter Bauteile mit Teilchen.

Es gibt zahlreiche Anwendungen radioaktiver Stoffe. Bei Untersuchungen werden radioaktive Markierstoffe eingesetzt, so in der chemischen Forschung, bei der Untersuchung des Transportes von Schadstoffen im Untergrund oder von Sedimenten in Flüssen und im Meer. Alte Kunstwerke werden durch Bestrahlung von Insekten- und Pilzbefall befreit und untersucht. In Raumsonden erzeugen Strahlenquellen die nötige Energie für die weite Reise ins Weltall.

Verschiedene natürlich vorkommende Radionuklide mit unterschiedlichen Halbwertszeiten können für die Altersbestimmung von archäologischen Funden, Gesteinen und Grundwässern herangezogen werden. Dazu nutzt man das Mengenverhältnis zwischen zerfallenden Radionukliden und entstandenen Tochterprodukten.

Europäisches Zentrum für Elementarteilchenphysik (CERN). Bild: CERN

Anwendungsgebiete der Radioaktivität

Bild: Comet Photoshopping, Dieter Enz / W4