Was ist Radonzerfall?
Radon kommt in der Natur vor und entsteht durch den Zerfall von Uran. Radonatome zerfallen auch durch Freisetzung von Atompartikeln. Das Element selbst und einige der Elemente, in die es zerfällt, sind radioaktiv und können beim Menschen Krankheiten verursachen.
Alle Elemente enthalten Protonen und Neutronen in ihrem Kern - mit Ausnahme von Wasserstoff, der nur ein Proton enthält. Ein Element enthält neben den Nukleinsäureteilchen auch Elektronenpartikel, die den Kern umkreisen. Elemente werden nach der Menge an Protonen klassifiziert, die sie enthalten. Diese Zahl ist die Ordnungszahl eines Elements. Zum Beispiel hat Radon immer 86 Protonen.
Einige Elemente können in der Anzahl der Neutronen in ihrem Kern variieren. Diese sind als Isotope eines Elements bekannt, und jedes Isotop ist durch seine Massenzahl bekannt, bei der es sich um die Menge an Protonen handelt, die zu der Menge an Neutronen hinzugefügt wird. Das am häufigsten vorkommende Radonisotop Radon-222 hat 86 Protonen und 136 Neutronen im Kern. Ein weniger verbreitetes Isotop ist Radon-220.
Elemente zerfallen auf zwei Arten. Sie können zwei Protonen und zwei Neutronen freisetzen, wodurch sich sowohl die Ordnungszahl als auch die Massenzahl ändern. Dies ist als Alpha-Zerfall bekannt, und die als Bündel freigesetzten Partikel werden Alpha-Partikel genannt.
Betazerfall ist, wenn ein Neutron ein Elektron freisetzt und sich in ein Proton verwandelt. Das freigesetzte Elektron ist als Beta-Teilchen bekannt. Dies ändert die Ordnungszahl, da im Element ein neues Proton vorhanden ist. Die Massennummer ändert sich nicht.
Radon selbst ist ein Zerfallsprodukt von Uran-238. Radonzerfall geschieht durch eine Kette von Ereignissen, wobei sich ein Element in ein anderes Element verwandelt. Da radioaktive Elemente nicht alle auf einmal zerfallen, verwenden Wissenschaftler eine Halbwertszeitmessung, um die Konzentrationen der einzelnen Elemente zu verfolgen. Eine Halbwertszeit ist die Zeit, die die Hälfte einer Menge eines Elements benötigt, um sich in ein anderes Element zu verwandeln.
Beispielsweise hat Radon-222 eine Halbwertszeit von 3,8 Tagen. Nach 3,8 Tagen hat die Hälfte des Radons in einem Gebiet ein Alpha-Teilchen freigesetzt und sich in Polonium-238 verwandelt. Polonium-238 hat eine Halbwertszeit von nur drei Minuten, bevor es ein Alpha-Teilchen freisetzt und sich in Blei-214 verwandelt.
Blei-214 mit einer Halbwertszeit von 27 Minuten wird durch Freisetzung eines Beta-Partikels zu Wismut-214. Nach 20 Minuten hat sich die Hälfte des Wismut-214 in Polonium-214 verwandelt, indem ein weiteres Beta-Teilchen freigesetzt wird. Das Polonium mit einer Halbwertszeit von nur 180 Sekunden zerfällt dann durch Freisetzung eines Alpha-Teilchens in Blei-210. Die Elemente in der Kette von Radon-222 bis Blei-210 sind kurzlebig und gefährlich, da in kurzer Zeit viele radioaktive Partikel freigesetzt werden.
Der Radonzerfall setzt sich langsam fort, wobei Blei über einen Zeitraum von Jahrzehnten in Wismut-210 umgewandelt wird. Es dauert dann einige Tage, bis das Wismut in Polonium 210 zerfällt. Während dieser Schritte in der Kette werden Beta-Partikel freigesetzt. Schließlich lässt das Polonium ein Alpha-Teilchen los und die Kette endet in einem stabilen, nicht radioaktiven Blei-206-Isotop.
Der Grund, warum der Radonzerfall für den Menschen gefährlich ist, besteht darin, dass die Partikel, die von den radioaktiven Elementen in der Kette befreit sind, Krebs verursachen können, wenn sie verschluckt oder eingeatmet werden. Radon ist in vielen Häusern, insbesondere in Kellern, als Gas vorhanden sammelt dort, wo keine Belüftung vorhanden ist. Bergleute können auch hohen Mengen des Gases ausgesetzt sein. Radon selbst stammt aus Uran-238, das im Boden zerfällt. Die Radonzerfallskette ist daher nur ein Teil einer größeren Zerfallskette.