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Aufgabe

Strahlenbelastung durch Radon

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

aus der Abschlussprüfung an Realschulen in Bayern 2007/B

Das Bild zeigt, wo die im Boden vorhandene Radonkonzentration in ein Haus eindringen kann.

Den Hauptanteil an der Belastung durch natürliche Radioaktivität erhält man in Gebäuden durch das radioaktive Edelgas Rn-222, einen \(\alpha\)-Strahler.

a)Erläutere, welches Körperorgan durch Rn-222 am stärksten gefährdet ist und begründe deine Aussage.

b)Formuliere die Kernreaktionsgleichung für den Zerfall von Rn-222.

c)Der gesetzlich zulässige Grenzwert für breuflich exponierte Personen mit der Masse \(m=80\,\rm{kg}\) beträgt pro Jahr \(20\,\rm{mSv}\). Berechne die Energie, die die Person dabei pro Jahr aufnimmt.
Hinweis: Benutze zur Lösung die Seite über die Dosisgrößen.

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a)Am stärksten gefährdet ist die Lunge, da das eingeatmete Gas Radon-222 aufgrund seiner hohen Ionisationsfähigkeit als α-Strahler das Gewebe schädigt.

Zur näheren Erläuterung Daten aus der Schweiz(war bei der Lösung nicht verlangt):
Radon verursacht Lungenkrebs
In der Schweiz ist Radon für etwa 40% der Strahlenbelastung der Bevölkerung verantwortlich. Radon ist nach dem Rauchen die wichtigste Ursache für Lungenkrebs. Das Lungenkrebsrisiko ist umso größer, je höher die Radonbelastung in der Atemluft ist und je länger man diese Luft einatmet. Die Radonfolgeprodukte lagern sich auf dem Lungengewebe ab und bestrahlen dieses. Zwischen der Belastung des Lungengewebes und dem Auftreten von Lungenkrebs können Jahre bis Jahrzehnte vergehen.

In der Schweiz leben etwa sieben Millionen Menschen. Rund 70.000 sterben pro Jahr, davon 17.000 an den Folgen von Krebs. Lungenkrebs fordert etwa 2700 Opfer pro Jahr. Davon sind 200 bis 300 dem Radon zuzuschreiben. Radon stellt somit den gefährlichsten Krebserreger im Wohnbereich dar.

b)Die Kernreaktionsgleichung lautet\[{}_{{\rm{86}}}^{{\rm{222}}}{\rm{Rn}} \to {}_{{\rm{84}}}^{{\rm{218}}}{\rm{Po}} + {}_{\rm{2}}^{\rm{4}}{\rm{He}} + \left( {{}_{\rm{0}}^{\rm{0}}{\rm{\gamma }}} \right)\]

c)Für die Äquivalentdosis H gilt
\[H = q \cdot {D_E}\quad (1)\]
Dabei stellt q den Bewertungsfaktor der Strahlung dar. Für Alphastrahlung ist q = 20. DE ist die Energiedosis, für die gilt
\[{D_E} = \frac{{\Delta E}}{{\Delta m}}\quad (2)\]
Kombiniert man \((1)\) mit \((2)\), so folgt
\[H = q \cdot \frac{{\Delta E}}{{\Delta m}} \Leftrightarrow \Delta E = \frac{{H \cdot \Delta m}}{q}\]
Einsetzen der gegebenen Werte liefert
\[\Delta E = \frac{{20 \cdot 1{0^{ - 3}} \cdot 80}}{{20}}\frac{{\frac{{\rm{J}}}{{{\rm{kg}}}} \cdot {\rm{kg}}}}{1} = 80 \cdot {10^{ - 3}}{\rm{J}}\]

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Kern-/Teilchenphysik

Radioaktivität - Einführung