Neutronenstrahlung

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Neutronenstrahlung ist eine ionisierende Strahlung, die aus freien Neutronen (mit u. U. verschiedener kinetischer Energie) besteht.

Da Neutronen elektrisch neutral sind, haben die Ladungen der Kerne und Elektronen anderer Atome auf ihre Bewegung keinen Einfluss. Neutronenstrahlung durchdringt Materie deshalb relativ leicht. Der ionisierende Effekt entsteht indirekt, meist durch Anstoßen leichter Atomkerne bzw. deren Bestandteile (z. B. Protonen), die dann ihrerseits ionisierend wirken. Durch derartige Stöße werden die Neutronen energieärmer (langsamer).

Die Hauptwirkung von langsamen, vor allem thermischer Neutronen beruht auf ihrer Fähigkeit, sich an Atomkerne anzulagern (Neutroneneinfang). Dabei bildet sich ein Isotop des einfangenden Atoms mit einer um eins erhöhten Massenzahl. Viele dieser so entstandenen Isotope sind instabil, so dass noch sehr lange nach einer Neutronenbestrahlung (entsprechend der Halbwertszeit der Isotope) durch deren Zerfall radioaktive Strahlung auftreten kann. Der freie Zustand des Neutrons – und somit die Neutronenstrahlung – endet in nicht leerem Raum nach kürzester Zeit fast immer in einer solchen Einfangreaktion; nur sehr wenige Neutronen "erleben" ihren eigenen radioaktiven Zerfall.

Quellen[Bearbeiten]

Die kosmische Strahlung setzt in der Atmosphäre oder am Boden durch Wechselwirkung mit Molekülen natürliche Neutronenstrahlung frei. Durch natürlichen Zerfall von Atomkernen entsteht Neutronenstrahlung selten; man stellt sie künstlich mit Hilfe von Neutronenquellen her. Im Kernreaktor werden bei der Kernspaltung Neutronen freigesetzt, ebenso bei der Kernfusion.

Eine weitere starke Quelle sind Neutronenbomben. Sie kann mit Hilfe von Neutronenstrahlung Personen im Zielgebiet töten, aber Gebäude und Infrastruktur relativ unbeschädigt lassen.

Nutzung[Bearbeiten]

In der Materialforschung werden Neutronenstrahlen eingesetzt, um die atomare oder molekulare Struktur von Festkörpern zu bestimmen (Neutronenstreuung). Zur Überwachung der Unterkritikalität eines Kernreaktors kann die Neutronenstrahlung z. B. einer Radium-Beryllium-Neutronenquelle verwendet werden. Bei der Strahlentherapie maligner Tumoren wurde versucht, Krebszellen mit Neutronenstrahlen abzutöten – jedoch zeigten sich rasch starke Nebenwirkungen im gesunden Gewebe, was zu einem Abrücken von der Nutzung von Neutronen in der Radioonkologie führte.

Schädliche Wirkung auf Lebewesen[Bearbeiten]

Die wichtigste Schadwirkung schneller Neutronen in lebendem Gewebe ist die elastische Streuung an Wasserstoff. Sie erzeugt Rückstoßprotonen, die ihrerseits stark ionisierend und damit im Gewebe schädlich wirken.

Eine indirekte Schädigung durch thermische Neutronenstrahlung kommt durch die Gammastrahlung zustande, die beim Einfang des Neutrons an Wasserstoff entsteht.

Die Schädlichkeit von Neutronenstrahlung zeigt sich auch an den hohen Strahlungswichtungsfaktoren \mathrm{w_R} der deutschen Strahlenschutzverordnung mit Werten von 5 bis 20.

Außerdem kann schnelle wie auch thermische Neutronenstrahlung stabile Atomkerne durch Kernreaktionen in radioaktive Atomkerne umwandeln – die sogenannte Aktivierung.

Abschirmung[Bearbeiten]

Eine Abschirmung gegen Neutronenstrahlung nutzt meist eine Kombination physikalischer Eigenschaften und ist aus mehreren Materialien aufgebaut: Ein Moderator, zum Beispiel Wasser, Paraffin oder PVC, bremst schnelle freie Neutronen ab. Langsame (thermische) Neutronen werden von beispielsweise Cadmium oder Bor absorbiert. Die begleitende Gammastrahlung wird durch eine Schicht aus Blei reduziert.

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Wiktionary: Neutronenstrahlung – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen