C Strahlenschutz - Abstandsgesetz

Autor:Florian Rudolph

Hinweis: Diese Station dauert mindestens 25 Minuten! Fangen Sie diese Station also nach Möglichkeit nur an, wenn Sie noch genug Zeit haben! Radioaktivität kann gefährlich sein. Der natürliche Reflex des Menschen bei Gefahrenquellen ist die Flucht. Aber ist dieser Instinkt überhaupt sinnvoll? Inwiefern nimmt die Strahlenbelastung durch eine radioaktive Quelle mit der Entfernung ab?

Sicherheitshinweis

Sie experimentieren gleich mit radioaktiven Proben. Diese Proben sind in sicheren Plastikdosen verwahrt und besitzen eine eher geringe Strahlungsaktivität. Dennoch sollten Sie vorsichtig damit umgehen:

Halten Sie die Dosen nicht unnötig lange in der Hand.
Halten Sie generell eher einen großen Abstand zur Dose.
Halten Sie die Dose nicht an empfindliche Körperregionen wie ihre Augen, ihr Gehirn oder ihre Geschlechtsteile.
Melden Sie Schäden an der Dose sofort an ihre Lehrkraft.

Experiment

Holen Sie sich nun einen Radioaktivitätskasten. Bauen Sie den Versuch wie im folgenden Bild auf:

Stellen Sie das Messgerät auf den Messgeräthalter und stellen die Vorderkante auf die Beschriftung "10 cm" des Maßbandes.
Stellen Sie den Probenhalter auf die 24 cm Marke des Maßbandes, so dass das Logo des Probenhalters vom GMZ wegzeigt. Die beiden Kanten des Probenhalters und des GMZ sollten nun also 14 cm voneinander entfernt sein. Dadurch ist die Probe genau 15 cm vom GMZ-Fenster entfernt.
Setzen Sie noch keine radioaktive Probe in den Probenhalter ein!

Versuchsdurchführung

Ermitteln Sie zunächst Zählereignisse N₀ des Nulleffekts, indem Sie 3 Minuten lang ohne Präparat messen. Setzen Sie dann das "Auernetz" in den Probenhalter ein und ermitteln die Zählereignisse N ("Counts") bei einer Messdauer von 3 Minuten bei einem Abstand von 15 cm, 20 cm, 25 cm, 30 cm und 35 cm. Notieren Sie ihre Messergebnisse kurz. (Beachten Sie dabei: Die Vorderkante des Messgeräts muss daher 14 cm, 19 cm, 24 cm ... von der Kante des Probenhalters entfernt sein!) Kurzanleitung für das Messgerät:

Anschalten durch langes Drücken auf die mittlere Taste, bis es piepst.
Auf "COUNT" drücken
Mit der "MENU" Taste Minuten/Sekunden auswählen und mit der "+" und "-" Taste durch langes drücken die Messzeit ändern.
Entfernen der Kappe auf der Rückseite und Starten der Messung durch die mittlere Taste.
(Nach der Messung: Ausschalten durch langes Drücken auf die mittlere Taste, bis es piepst.

Versuchsauswertung

Geben Sie ihre Messergebnisse in das folgende Geogebra-Applet ein. Geogebra erzeugt dann automatisch ein Mess-Diagramm für die Zählereignisse ("Counts N") in Abhängigkeit des Abstandes. Bearbeiten Sie dann die Aufgaben unter dem Applet. Stellen Sie das Applet noch nicht auf "Auswertungsdiagramm".

Deutung der Ergebnisse

"Der natürliche Reflex des Menschen bei Gefahrenquellen ist die Flucht. " Welchen Schluss können Sie bzgl. dieses Fluchtreflexes aus ihren Daten ziehen?

Antwort überprüfen

Sie sollen nun genauer Untersuchen, welche mathematische Gesetzmäßigkeit hinter der Abstandsabhängigkeit steht. Betrachten Sie ihr Messdiagramm. Kreuzen Sie an, welche Abstandsabhängigkeiten aufgrund ihres Diagramms in Frage kommen.

Genau dieser Zusammenhang wird nun mit ihren Messdaten untersucht: Klicken Sie in ihrem Diagramm das Kästchen "Auswertungsdiagramm" an. Geogebra linearisiert dann die Daten, so dass Sie zur eben aufgestellten Hypothese passen. Welchen Schluss ziehen Sie aus dem Diagramm?

Antwort überprüfen

Verständnisfrage

Sie messen für ein Präparat in 3 Minuten in einem Abstand von 10 cm insgesamt 1000 Zählereignisse. Sie messen nun noch einmal in 20 cm Abstand 3 Minuten lang. Welchen Messwert erwarten Sie. (Hinweis: Ignorieren Sie der Einfachheit halber den Nulleffekt!)

Sie sollten nun folgendes gelernt haben:

Sie können physikalisch begründen, warum es sinnvoll ist Abstand von radioaktiven Quellen zu halten.
Sie wenden N~1/r² in Anwendungen an.

Fertig und alles verstanden? Machen Sie einen Haken auf ihrem Workflow und machen Sie dann entweder beim Zerfallsgesetz oder beim Strahlenschutz zum Thema Dosiswerte oder Abschirmung weiter oder lernen Sie den Umgang mit den Nuklidkarten. Haben Sie diese Inhalte bereits bearbeitet? Dann machen Sie bei den Übungen zu allen Inhalten weiter. (Falls noch genug Zeit ist, können Sie auch die Vertiefungen für Schnelle bearbeiten!)