EXP:Ausbreitung von ionisierender Strahlung

In diesem Experiment geht es um die Unterscheidung der Ausbreitung ionisierender Strahlung und radioaktiver Materialien. Die Reichweite ionisierender Strahlung ist begrenzt (vgl. Abstandsgesetz). Jedoch können radioaktive Materialien zum Beispiel durch Luftmassen über weite Strecken transportiert werden. Dadurch können auch von der ursprünglichen Strahlungsquelle weit entfernte Gebiete radioaktiv kontaminiert werden. Die Verteilung des Farbstoffs in Wasser steht in Analogie zur Verbreitung von radioaktiven Materialien durch bewegte Luftmassen. Explizit soll hier die Fehlvorstellungen ausgeräumt werden, dass sich ionisierende Strahlung weiträumig (mehrere Kilometer) ausbreiten kann. In Bezug auf den Reaktorunfall in Tschernobyl reichte die ionisierende Strahlung damals also nicht von der Ukraine bis nach Deutschland, sondern radioaktives Material wurde über Luftmassen bis nach Deutschland transportiert. Daher wurde auch dort eine erhöhte "Radioaktivität" bzw. Dosis ionisierender Strahlung gemessen.

In der Abbildung wird die Ausbereitung der Fluoreszenzfarbe mithilfe der UV-Lampe sichtbar gemacht.

Versuchsanleitung

Benötigtes Material

• Glaswanne gefüllt mit Wasser
• wasserdichtes Gefäß mit kleiner Öffnung (hier: 3D-Modell eines Kernkraftwerks)
• Knete
• Fluoreszenzfarbstoff (hier: Green Fluorescent Dye)
• UV-Lampe
• 2 Magnete
• wasserfester Klebstoff
• Spatel
• Einweghandschuhe

Versuchsaufbau

• An der Unterseite des 3D-Modells wird ein Magnet festgeklebt. Der andere Magnet unter die Glaswanne gelegt (näher am Rand als in der Mitte). Der Magnet unter Wanne muss so ausgerichtet werden, dass sich dieser Manget und der Magnet an der Unterseite des Modells anziehen und NICHT abstoßen.

• Mit dem Spatel wird etwas von dem Farbstoff in das Loch des Modells gegeben. Es genügt schon eine sehr kleine Menge vom Farbstoff. Dazu sollten die Einweghandschuhe angezogen werden.

• Dann wird das Loch mit der Knete verschlossen.

• Das Modell wird vorsichtig in die Wann mit dem Wasser gesetzt, so dass sich die beiden Magnete anziehen und das Modell am Boden der Glaswanne halten.

• Die Knete wird vom Loch entfernt, so dass der Farbstoff aus der Öffnung treten kann.

• Damit die Ausbreitung des Farbstoffs besser beobachtbar ist, wird die UV-Lampe verwendet. Dabei darf die UV-Lampe nur so gehalten werden, dass keiner Person ins Gesicht geleuchtet wird.

Mögliche Probleme und ihre Lösungen

Wichtig ist, das 3D-Modell bzw. das wasserdichte Gefäß am Boden der Glaswanne zu befestigen (zum Beispiel mit den Magneten wie oben erklärt). Durch den Auftrieb würde sonst das Modell nach oben treiben und das Experiment hätte nicht den gewünschten Effekt. Außerdem ist darauf zu achten nur sehr wenig Fluoreszenzfarbe zu verwenden, da auch geringe Mengen eine stark fluoreszierende Wirkung zeigen.

Sicherheitshinweise

Da die Fluoreszenzfarbe stark färbt, müssen unbedingt Einweghandschuhe getragen werden. Außerdem ist es sinnvoll auch eine Unterlage zu verwenden, um andere Gegenstände vor der Farbe zu schützen. Beim Umgang mit der UV-Lampe ist darauf zu achten keine Person direkt ins Gesicht zu leuchten. Bei der Durchführung des Experiments sollte man darauf achten nicht durch die Glaswanne direkt in den Lichtkegel der Lampe zu schauen. Abhängig von der Wahl der Farbe ist zudem, welche Richtlinien o.ä. bei deren Entsorgung zu beachten sein könnten.

In der Abbildung ist das 3D-Modell des Kernkraftwerks Tschernobyl von oben dargestellt. Für den Versuch zur Ausbreitung von ionisierender Strahlung wird in das Loch im Modell mit einem Spatel fluoreszierende Farbe gegeben.

Fotos

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       Darstellung der Ausbreitung radioaktiver Materie an einem Tschernobyl-Modell
  

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       Simulation eines Austritts radioaktiver Stoffe
  

Universität Stuttgart, 5. Physikalisches Institut, AG Physik und ihre Didaktik, lizenziert unter CC BY-NC-SA 4.0