Nach der Explosion und darauffolgenden Kernschmelze im japanischen Atomkraftwerk Fukushima wird intensiv über die Schäden und Gefahren in der Region diskutiert. Einer der Schlüsselbegriffe dabei ist die sogenannte Halbwertszeit der freigesetzten radioaktiven Elemente.
Die radioaktive Strahlung eines Stoffes lässt sich nicht beeinflussen. Der radioaktive Zerfall erfolgt zufällig und kann weder durch physikalische noch durch chemische Veränderungen beeinflusst werden. Es kann auch nicht vorhergesagt werden, welcher Atomkern als nächster zerfallen wird. Trotz dieser Zufälligkeiten beim Kernzerfall gibt es eine Gesetzmäßigkeit: die Halbwertszeit.
Grundsätzlich kann unter der Halbwertszeit jene Zeit verstanden werden, in der sich ein exponentiell mit der Zeit abnehmender Wert halbiert hat. Für radioaktive Elemente gilt dementsprechend, dass die Halbwertszeit diejenige Zeitspanne ist, in der die Menge und Aktivität eines bestimmen Radionuklids durch den Zerfall auf die Hälfte gesunken sind, also genau die Hälfte seiner Atome zerfallen ist. Dank der Halbwertszeit kann man also abschätzen, wie lange es dauert, bis die Radioaktivität einer Stoffmenge weitgehend abgeklungen ist.
Erst beim Vorhandensein einer großen Anzahl von Radionukliden lassen sich gesetzmäßige Wahrscheinlichkeiten für Kernumwandlungen innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls angeben. Jodid-131 ist zum Beispiel sehr kurzlebig und hat eine Halbwertszeit von 8,02 Tagen.
Das bedeutet, dass sich seine Strahlungsintensität nach 8,02 Tagen halbiert. Beim für den menschlichen Organismus sehr viel gefährlicheren Cäsium-137 sieht es anders aus, denn dieses Radionuklid hat eine Halbwertszeit von 30,17 Jahren. Plutonium-239 dagegen baut sich erst nach 24.110 Jahren um die Hälfte ab. Uran-238 hat eine Halbwertszeit von 4,468 Milliarden Jahren. Dieses Radionuklid ist in Fukushima übrigens in sehr großen Mengen vorhanden.
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