Glossar

Isotop

Atomkerne mit verschiedenen Neutronenzahlen (also verschiedenen Massen), die aber die gleiche Protonenzahl haben (also das selbe Element darstellen), nennt man Isotope.

Aktivität (Becquerel, abgekürzt Bq)

Die Aktivität gibt die Zerfallsrate der Atomkerne einer Quelle oder Probe an. Da (in diesem Kontext) bei jedem Zerfall ein ionisierendes Teilchen emittiert wird, kann die Aktivität direkt als Strahlungsintensität verstanden werden. Sie wird in Becquerel, also Zerfälle je Sekunde gemessen.

Halbwertszeit

Die Halbwertszeit gibt an, ab wann von einer ursprünglichen Menge bzw. Aktivität eines radioaktiven Elementes genau die Hälfte übriggeblieben ist, bedingt durch radioaktiven Zerfall. Je kürzer also die Halbwertszeit einer festgelegten Menge eines radioaktiven Isotops ist, desto höher ist ihre Aktivität im Vergleich zu der gleichen Menge eines Isotops mit einer höheren Halbwertszeit.

Zerfallsgesetz

Dieses sagt aus, das die Zerfallssrate (Aktivität) eines radioaktiven Stoffes, statistisch gesehen, immer proportional zu seiner momentan vorhandenen Stoffmenge ist. Da die Menge eben durch diesen Zerfall aber im Laufe der Zeit abnimmt, wird auch die Aktivität ebenso geringer und folgt daher mathematisch zwingend einer abfallenden Exponentialfunktion. Daraus kann eben auch die Halbwertszeit abgeleitet werden. Die Aktivität je Stoffmenge (hier: spezifische Aktivität) wird aus quanten- bzw. kernphysikalischen Rechnungen bestimmt sowie experimentell geprüft.
Daraus folgt die hohe spezifische Aktivität radioaktiver Stoffe geringer Halbwertszeit und umgekehrt.

Radiotoxizität (Sievert, Sv)

Das Sievert ist die Einheit der Äquivalentdosis einer bestimmten Sorte ionisierender Strahlung, also jener Energiedosis von Gamma- oder Betastrahlung (sehr kurzwelliges Licht bzw. Elektronen), die dieselbe biologische Wirkung infolge Ionisation verursacht. Die physikalische Einheit des Sievert ist also Joule je Kilogramm (J/kg) absorbierendes Material. Für jede Strahlungsart existiert ein empirisch ermittelter Wichtungsfaktor, der die biologische Wirkung zum Ausdruck bringt. Während also eine Energiedosis 1 J/kg bei Gammastrahlung eine Äquivalentdosis von 1 Sv zur Folge hat, ist diese bei derselben absorbierten Energiedosis hochenergetischer Partikelstrahlung (Atomkerne) 20 Sv. Bei Organdosen kommt noch ein individueller Faktor für das Organ multiplikativ hinzu. Ist eine radioaktive Quelle samt ihrer Aktivität gegeben, so erhält man die Äquivalentdosis in Sievert aus dem Produkt von der Aktivität und dem Dosiskonversionsfaktor.

Stellt man nun experimentell, etwa durch epidemiologische Studien, einen Zusammenhang zwischen der Äquivalentdosis und den (beobachteten) gesundheitlichen Auswirkungen her, so ist die so quantitativ ermittelte biologische Wirkung als Radiotoxizität auffassbar.

Dosiskonversionsfaktor

Der Dosiskonversionsfaktor ist eine empirisch ermittelte, für eine radioaktive Quelle charakteristische Konstante, mit der die Aktivität dieser Quelle direkt in eine Äquivalentdosis (Einheit Sievert) als Maß für die biologische Wirkung umgerechnet werden kann.

LNT(Linear-No-Threshold)-Modell

Dieses Modell beschreibt eine angenommene Relation zwischen der einwirkenden Äquivalentdosis und der entsprechenden gesundheitlichen Auswirkung:

• es gibt keine Schwellenäquivalentdosis, unterhalb derer keinerlei gesundheitliche Auswirkungen auf eine Gruppe auftreten
• die Auswirkungswahrscheinlichkeit wächst linear mit der einwirkenden Äquivalentdosis

Moderator

Uran besteht nur zu einem kleinen Teil aus gut spaltbarem Uran, das Isotop U-235, dies aber auch nur gut mit langsamen Neutronen. Da bei Kernspaltungen nur schnelle Neutronen frei werden, müssen sie zur Aufrechterhaltung der Kettenreaktion verlangsamt, moderiert werden. Geeignete Moderatoren haben Atome mit geringem Gewicht, etwa Kohlenstoff (Graphit) oder Wasser (Wasserstoffatome). Ohne bzw. mit zu dünn verteiltem Moderator kommt die Kettenreaktion eines (wie heute üblich wasser-) moderierten Reaktors sofort zum Erliegen, etwa wenn das Wasser zu heiß wird.
Graphit (RMBK-Reaktor, z.B. Tschernobyl) hat einen wesentlich höheren Schmelzpunkt, so dass die Kettenreaktion mehr Zeit für eine Exkursion hat, wobei erheblich mehr Wärmeleistung frei wird.

HEU

Auch wenn man hier zunächst thematisch unpassend an Futter denkt, so kann man diesen Gedanken metaphorisch auf die Kerntechnik übertragen. HEU ist die Abkürzung für Highly Enriched Uranium, hochangereichertes Uran. Dies ist Uran mit einem Anteil des Isotops U-235 von mindestens 20% (zum Vergleich: Reaktoruran heute etwa bis 5%). Dieser hohe Anteil wird für Kleinreaktoren benötigt, die mit ihrem vergleichsweise hohen Neutronenfluss im Kern medizinisch relevante (Radio-)Isotope produzieren oder wissenschaftliche Experimente zulassen. HEU lässt sich aber nun wesentlich leichter als Natururan auf Waffenqualität (mindestens 80%) anreichern, weswegen dieser Brennstoff unter verschärfter Beobachtung steht. Im bestrahlten Zustand (Reaktor-HEU) ist es aber sehr aktiv und kann nur von Staaten mit entsprechend extrem aufwändiger Infrastruktur militärisch verwendet werden.

Schnellspaltreaktor, Brutreaktor („zukünftiger Reaktor“)

Schnellspaltreaktoren sind Reaktoren mit sehr hohen Neutronenflüssen, die nur sehr schwer induziert spaltbare Isotope eines Brennstoffs mit den im Reaktorkern zahlreich vorhandenen, sehr schnellen (hochenergetischen) Neutronen vermehrt spalten können. Brutreaktoren sind in der Lage, aus schwer spaltbaren Isotopen bzw. Elementen spaltbare Isotope oder Elemente zu generieren. Da eine strenge Trennung dieser beiden Typen bislang nicht realisiert bzw. erstrebenswert ist, werden diese Begriffe synonym für einen zukünftigen Reaktortyp benutzt, in dessen Kern beide Prozesse mit sehr hoher Effizienz (wenig Neutronenverlusten) ablaufen. Die Kernaussage besteht einfach darin, dass ein solcher Reaktor den gesamten (auch heute endgelagerten) Aktinidbrennstoff vollkommen ausnutzen kann, womit die Reichweite bis zu dem 200-fachen eines heutigen wassermoderierten Reaktors betragen kann und der weit größte Teil des langlebigen radioaktiven Restes in kurzlebige Reste umgewandelt wird. Dies reduziert den Lagerungsaufwand erheblich. Da diese Reaktoren, welche meist auch vom Generation-IV-Forum vorgestellt werden, konzeptionell meist völlig anders gestaltet sind als heutige kommerziell eingesetzte Reaktoren, haben sie auch erhebliche Vorteile bei der Stör- und Kernschmelzanfälligkeit sowie Wirtschaftlichkeit (Anreicherung, geologische Endlagerung und z.T. separate Aufbereitung/Brennelementefertigung entfallen).

Taillings (Uranextraktion)

Bei der Gewinnung von Uran muss das geförderte Uranerz chemisch und physikalisch aufbereitet werden. Dabei verbleibt aus technischen Gründen immer ein kleiner Rest Uran in abgetrennten Abräumen, die als Tailings (Rückstände, „Schwanz“ vom Bergbau) bezeichnet werden. Diese enthalten fast ausschließlich die schon vor der Förderung im Erz vorhandenen Stoffe, da Aufbereitungschemikalien nicht nur aus umweltrechtlichen, sondern auch aus wirtschaftlichen Gründen zurückgewonnen werden.

In-situ-Leaching (ISL)

ISL bezeichnet eine Fördertechnologie, die mit einem für das interessierende Fördergut zugeschnittenen Lösungsmittel das Material direkt im Vorkommen herauslöst. Dabei wird die Lösung mit entsprechendem Druck und passender Temperatur durch ein Rohrsystem hineingepumpt, nach der Extraktion wieder herausgepumpt und chemisch wieder getrennt.

Natürliche Radioaktivität

Dies wird hier synonym für die Intensität jener radioaktiven Strahlung, die ausschließlich aus natürlichen Quellen (Radon, im Körper inkorperierte, natürlich vorkommende radioaktive Isotope) kommen. Eine ausführliche Abhandlung dazu findet man hier.