Experimentiertag - Radioaktivität

Alles eine Frage der Dosis!

Zielgruppe
Jahrgangsstufe: 9, 10, 11, 12, 13, EF, Q1, Q2

Fachrichtung
Physik, Chemie

Worum geht es?
Der Experimentiertag Radioaktivität bietet genau die richtige Dosis Information für das wichtige Inhaltsfeld Radioaktivität! An elf Stationen führen die Schüler:innen vielfältige Experimente durch und erarbeiten sich zentrale Grundlagen zu den Arten ionisierender Strahlung oder die Wirkung auf den Organismus. Ziel ist es unter anderem, dass sich die Teilnehmenden am Ende des Tages eine sachlich fundierte Meinung bilden können.
Der Experimentiertag ist nicht nur eine Ergänzung für den Unterricht, sondern deckt die meisten Kompetenzbereiche der Mittelstufe ab. Für Schüler:innen aus Grund- und Leistungskursen der Sekundarstufe II bietet dieser Tag nicht nur einen sehr guten Einblick sondern zusätzlich die Möglichkeit zur Vertiefung des Themenfeldes.
Darüber hinaus erfahren sie, zu welchem Zweck radioaktive Strahlung im Forschungszentrum eingesetzt wird und welche Gefahren aber auch welcher Nutzen damit verbunden sind.

Bezug zur FZJ-Forschung
Radioaktivität ist ein Thema, welches immer wieder - sowohl am FZJ als auch in der Öffentlichkeit - unter verschiedenen Gesichtspunkten thematisiert und diskutiert wird. Das Themenspektrum reicht dabei vom Einsatz radioaktiver Materialien in der Medizin und Gesundheitsforschung über die Energieversorgung hin zur fachgerechten Entsorgung und Lagerung.

Vorgesehene Experimente

- Nulleffekt
- Radioaktivität im Alltag
- Wirkung ionisierender Strahlung auf den Menschen
- Reichweite von ß-Strahlung
- Abschirmung von ß-Strahlung
- Magnetische Ablenkung von Strahlung
- Zerfallsreihen
- Halbwertszeit und Zerfallsgesetz
- Kernreaktor und Kernspaltung
- Kernfusion

Lernvoraussetzungen

Sek-I
Die Schüler:innen sollen…
- Atombau und Isotope eines Elements kennen
- das Konzept Halbwertzeit verstehen
- die schädliche Wirkung ionisierender Strahlung einschätzen können

Sek-II
Die Schüler:innen sollen…
- α-, β-, γ-Strahlung, Röntgenstrahlung und Schwerionenstrahlung und deren Quellen kennen
- den Atombau sicher beherrschen
- die Isotope eines Elements und Halbwertzeiten verstehen
- Zerfallsprozesse und Kernumwandlungen kennen
- die schädliche Wirkung ionisierender Strahlung einschätzen können

Vorteilhafte, aber nicht zwingende Lernvoraussetzungen:
- Zerfallsreihen kennen
- Kernfusion als Perspektive der Energieversorgung kennen
- die Funktionsweise des Geiger-Müller-Zählrohrs verstehen

Anbindung an den Lehrplan

Mittelstufe (Gymnasium)

Inhaltsfeld Ionisierende Strahlung und Kernenergie
Inhaltliche Schwerpunkte:
- Atomaufbau und ionisierende Strahlung: Alpha-, Beta-, Gamma- Strahlung, radioaktiver Zerfall, Halbwertszeit, Röntgenstrahlung
- Wechselwirkung von Strahlung mit Materie: Nachweismethoden, Absorption, biologische Wirkungen, medizinische Anwendung, Schutzmaßnahmen
- Kernenergie: Kernspaltung, Kernfusion, Kernkraftwerke
Umgang mit Fachwissen:
Die Sus können
- Eigenschaften verschiedener Arten ionisierender Strahlung (Alpha-, Beta-, Gammastrahlung sowie Röntgenstrahlung) beschreiben (UF1, E4)
- (mit Wirkungen der Lorentzkraft) Bewegungen geladener Teilchen in einem Magnetfeld qualitativ beschreiben (UF1)
- verschiedene Nachweismöglichkeiten ionisierender Strahlung beschreiben und erläutern (UF1, UF4, K2, K3)
- Quellen und die Entstehung von Alpha-, Beta- und Gammastrahlung beschreiben (UF1)
- die Wechselwirkung ionisierender Strahlung mit Materie erläutern sowie Gefährdungen und Schutzmaßnahmen erklären (UF1, UF2, E1)
- die kontrollierte Kettenreaktion in einem Kernreaktor erläutern sowie den Aufbau und die Sicherheitseinrichtungen von Reaktoren erklären (UF1, UF4, E1, K4)
- medizinische und technische Anwendungen ionisierender Strahlung sowie zugehörige Berufsfelder darstellen (UF4, E1, K2, K3)
Erkenntnisgewinnung:
Die SuS können
- die Aktivität radioaktiver Stoffe messen (Einheit Bq) und dabei den Einfluss der natürlichen Radioaktivität berücksichtigen (E4)
- den Aufbau von Atomen, Atomkernen und Isotopen sowie die Kernspaltung und Kernfusion mit einem passenden Modell beschreiben (E6, UF1)
- mit dem zufälligen Prozess des radioaktiven Zerfalls von Atomkernen das Zerfallsgesetz und die Bedeutung von Halbwertszeiten erklären (E5, E4, E6)
Bewertung:
Die SuS können
- Daten zu Gefährdungen durch Radioaktivität anhand der effektiven Dosis (Einheit Sv) unter Berücksichtigung der Aussagekraft von Grenzwerten beurteilen (B2, B3, B4, E1, K2, K3)
- Nutzen und Risiken radioaktiver Strahlung und Röntgenstrahlung auf der Grundlage physikalischer und biologischer Erkenntnisse begründet abwägen (K4, B1, B2, B3)
- Maßnahmen zum persönlichen Strahlenschutz begründen (B1, B4)
Beiträge zu den Basiskonzepten
Energie: Durch Kernspaltung und Kernfusion kann nutzbare Energie gewonnen werden. Struktur der Materie: Mit einem erweiterten Modell des Atoms und des Atomkerns können Arten und Eigenschaften von ionisierender Strahlung sowie von Isotopen erklärt werden.
Wechselwirkung: Radioaktive Strahlung und Röntgenstrahlung können Atome und Moleküle ionisieren.
System: Die Rückkopplung zwischen technischen Komponenten in einem Kernkraftwerk erfolgt mit dem Ziel eines stabilen Gleichgewichts bei Kettenreaktionen der Kernspaltung. Bei Systemen, die durch Zufallsprozesse bestimmt sind, sind Vorhersagen auf der Grundlage einer stochastischen Beschreibung möglich

Mittelstufe (Gesamtschule)
Mittelstufe (Realschule)
Mittelstufe (Hauptschule)
Oberstufe (Gymnasium/Gesamtschule)

Lernform
Stationenlernen (Zweier- oder Dreiergruppen)

Anzahl der Teilnehmenden
min. 10 Personen
max. 30 Personen (Falls Ihre Lerngruppe größer ist, kontaktieren Sie uns bitte.)
max 28 Personen bei zusammengesetzten Lerngruppen
plus 1-2 Begleitpersonen

Beginn - Ende
08:45 - ca. 16:00 Uhr

Kosten
10,00 € pro Person inklusive Mittagsverpflegung

Weitere Informationen und Anmeldung
Hier

Letzte Änderung: 06.06.2024