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Becquerel (Einheit)




Physikalische Einheit
Einheitenname Becquerel
Einheitenzeichen \({\displaystyle \mathrm {Bq} }\)
Physikalische Größe(n) Aktivität
Formelzeichen \({\displaystyle A;\,a}\)
Dimension \({\displaystyle {\mathsf {T^{-1}}}}\)
System Internationales Einheitensystem
In SI-Einheiten \({\displaystyle \mathrm {1\;Bq={\frac {1}{s}}} }\)
Benannt nach Antoine Henri Becquerel
Abgeleitet von Sekunde

Becquerel [bɛkə'rɛl], abgekürzt Bq, ist die SI-Einheit der Aktivität (Formelzeichen \({\displaystyle A}\)) einer Menge einer radioaktiven Substanz. Die Aktivität gibt die mittlere Anzahl der Atomkerne an, die pro Sekunde radioaktiv zerfallen:[1]

1 Bq = 1 s−1 (d. h. ein Becquerel entspricht einem radioaktiven Zerfall pro Sekunde)

Im täglichen Gebrauch der Einheit ist fast immer die Verwendung eines Vorsatzes für die Größenordnung notwendig (vor allem Kilo, Mega, Giga und Tera).

Die Einheit ist nach dem französischen Physiker Antoine Henri Becquerel benannt, der 1903 zusammen mit Pierre Curie und Marie Curie den Nobelpreis für die Entdeckung der Radioaktivität erhielt. Das Becquerel wurde 1975 auf dem 15. Treffen der Generalkonferenz für Maß und Gewicht als abgeleitete SI-Einheit mit besonderem Namen in das Internationale Einheitensystem aufgenommen.[2]

Inhaltsverzeichnis

Zusammenhang mit der Halbwertszeit


Für eine bestimmte Masse \({\displaystyle m}\) (in g) eines Isotops mit der molaren Masse \({\displaystyle m_{\mathrm {a} }}\) (in g/mol) und der Halbwertszeit \({\displaystyle T_{1/2}}\) (in s) errechnet sich die Aktivität \({\displaystyle A}\) (in Bq) nach der Formel

\({\displaystyle A={\frac {m}{m_{\mathrm {a} }}}N_{\mathrm {A} }{\frac {\ln(2)}{T_{1/2}}}}\);   dabei ist \({\displaystyle N_{\mathrm {A} }=6{,}022\;140\;76\cdot 10^{23}\ \mathrm {mol} ^{-1}}\) die Avogadro-Konstante.

Beispiel

Natürliches Kalium enthält 0,117 Gramm pro Kilogramm des radioaktiven Isotops 40K mit einer Halbwertszeit \({\displaystyle T_{1/2}}\) von 1,277 · 109 Jahren = 4,027 · 1016 Sekunden und einer molaren Masse \({\displaystyle m_{\mathrm {a} }}\) von 39,96 g/mol. Daraus ergibt sich eine Aktivität von 30,35 kBq für ein Kilogramm natürliches Kalium. 40K ist die Hauptquelle natürlicher Radioaktivität in Organismen; das im menschlichen Körper enthaltene Kalium ist verantwortlich für eine Aktivität von 40 bis 60 Bq pro Kilogramm Körpergewicht, das sind bei einem durchschnittlichen Erwachsenen also fast 4000 Bq. Die daraus resultierende Belastung mit rund 0,17 mSv pro Jahr bedeutet, dass fast 10 Prozent der natürlichen radioaktiven Belastung in Deutschland (durchschnittlich 2,1 mSv pro Jahr) durch körpereigenes Kalium verursacht werden.[3]

Bezug zu anderen Einheiten


Die Einheit Becquerel ersetzt im Internationalen Einheitensystem (SI) die alte Einheit für die Aktivität – das Curie. Zwischen diesen beiden Einheiten besteht folgender Zusammenhang:

1 Ci = 3,7 · 1010 Bq
1 Bq = 2,7027 · 10−11 Ci

Außerdem gilt folgender Zusammenhang:

1 Bq = 60 dpm (disintegrations per minute, Zerfälle pro Minute)

Die Einheiten Rutherford (1 rd = 106 Bq) und Stat (1 Stat = 1,345 · 104 Bq) sind weitere veraltete, nicht SI-konforme Einheiten für die Aktivität.

Eine Beziehung zwischen der Aktivität eines Stoffes und der schädigenden Wirkung für den Menschen ist nicht direkt herstellbar. Die unterschiedlichen Strahlenarten, die bei einem Zerfall auftreten, besitzen unterschiedliche kinetische Energien und Wirkungsquerschnitte, wodurch sie sich in ihren toxischen Wirkungen unterscheiden. Die Energiedosis unterschiedlicher Strahlungsarten wird in der Einheit Gray angegeben. Um sie hinsichtlich der schädigenden Wirkung (relative biologische Wirksamkeit) für Organismen besser vergleichen zu können, wird sie mit einem Gewichtungsfaktor multipliziert, dem Strahlungswichtungsfaktor, die sich ergebende Äquivalentdosis wird in der Einheit Sievert angegeben. Ohne Kenntnis der Strahlenart sind daher nur in Sievert angegebene Dosen miteinander vergleichbar.

Unter bestimmten Bedingungen (bekanntes Radionuklid, bekannte Art der Aufnahme des Strahlers etc.) ist mit Hilfe des Dosiskonversionsfaktors eine näherungsweise Ermittlung der Äquivalentdosis aus der Aktivität des aufgenommenen Stoffes (in Becquerel) möglich.

Auf den ersten Blick scheint das Becquerel identisch mit der Einheit Hertz zu sein, beides ist definiert als \({\displaystyle \mathrm {s} ^{-1}}\). Der Unterschied zwischen beiden ist, dass in Becquerel die mittlere Häufigkeit eines zufälligen Ereignisses (wie des radioaktiven Zerfalls), in Hertz hingegen eine nichtzufällige und periodische Größe (wie die Frequenz einer Radiowelle) gemessen wird.

Einzelnachweise


  1. Hanno Krieger: Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes. 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2009, ISBN 978-3-8348-0801-1, Kapitel 3.2.1 Aktivitätsdefinitionen .
  2. Resolution 8 auf dem 15. Treffen der Conférence Générale des Poids et Mesures 1975 (abgerufen am 3. März 2013).
  3. Welche Radionuklide kommen in Nahrungsmitteln vor? Bundesamt für Strahlenschutz, 21. April 2016, abgerufen am 18. Juni 2016.








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