Kernphotoeffekt

Der Kernphotoeffekt ist eine Kernreaktion, bei der ein Photon mit dem Atomkern wechselwirkt.

Es gibt zwei Reaktionen mit wesentlicher Bedeutung:

1. Ein Photon wird von einem Atomkern absorbiert und ein Neutron wird abgegeben. Dieser Prozess wird als $~(\gamma ,n)$-Reaktion bezeichnet.
2. Ein Photon wird von einem Atomkern absorbiert und ein Proton wird abgegeben. Dieser Prozess wird als $~(\gamma ,p)$-Reaktion bezeichnet.

Die Energie des Photons muss mindestens der Bindungsenergie des am schwächsten gebundenen Nukleons im Kern entsprechen, damit der Effekt stattfindet. Die Bindungsenergie des Nukleons lässt sich über den Massendefekt berechnen.

Zum Beispiel ist die notwendige Energie für eine $~(\gamma ,n)$-Reaktion mit Deuterium $(\;^{2}\mathrm {H} \;)$ 2,225 MeV. Formale Schreibweise: $\;^{2}\mathrm {H} (\gamma ,n)\;^{1}\mathrm {H} ;$

in klassischer Schreibweise: $\;^{2}\mathrm {H} +\gamma \to \;^{1}\mathrm {H} +n\$

Strahlenschutzproblematik in der Medizin

Der Kernphotoeffekt tritt im Energiebereich oberhalb 2,18 MeV auf und spielt im Strahlenschutz in der Medizin eine bedeutende Rolle. In der klassischen Photonen-Strahlentherapie arbeitet man mit Energien bis zu 18 MeV. Zwischen Strahlenquelle und Patient befindet sich Raumluft, die durch den Kernphotoeffekt radioaktiv wird. Hierbei handelt es sich um kurzlebige Radionuklide. Um das medizinische und technische Personal vor dieser Strahlung zu schützen, werden Luftabsaugeinrichtungen verwendet, welche von außen zu überwachen sind. Da die Halbwertszeit der Radionuklide gering ist, betrifft diese Strahlenexposition Personen nach dem Verlassen des Strahlenschutzbunkers nicht mehr.

Quellen

Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes, Hanno Krieger, ISBN 3834818151, 4. Auflage