Kurs:Mathematische Modellbildung/Themen/Radioaktivität und Risikoliteralität/Einführung

Einleitung Radioaktivität

Strahlung ≠ Radioaktivität
Radioaktivität = Erscheinung, dass instabile Atomkerne Strahlung aussenden und sich somit in stabilere Kerne umwandeln
Strahlung = Ausbreitung von Teilchen oder Wellen
Natürliche vs. Künstliche Strahlung
- Natürliche Strahlung: Kosmische Strahlung aus dem Weltraum, ein Teil der ultravioletten Strahlung, natürlicher Zerfall von Atomkernen in andere Kerne ⇒ Jeder Mensch ist auf natürliche Weise radioaktiver Strahlung ausgesetzt
- Künstliche Strahlung: Atomkraftwerke z.B. Spaltung von Uran-235, Röntgenstrahlung

Ziel: Risikobewusstsein für die Gefahren radioaktiver Strahlung erhöhen
Erster Modellierungszyklus: Fokussierung auf Zeitaspekt
Zweiter Modellierungszyklus: Fokussierung auf die räumliche Gefahr, die von Atomkraftwerken ausgeht
Dritter Modellierungszyklus: Verbindung der zeitlichen und räumlichen Gefahr
⇒ Aufklärung der SchülerInnen bzw. BürgerInnen um Risiken und Nutzen von Kernenergie abwägen zu können

Allgemeine Diskussion Politik über Nutzung von Kernkraftwerken als Alternative zur Kohlekraftwerken

Modellierung des exponentiellen Zerfalls von radioaktiven Stoffen
Zufallsgesteuerten Prozess sichtbar machen ⇒ ergibt e-Funktion
Zufallsexperiment: Würfelwurf
Umsetzung mit Tabellenkalkulation
Betrachtung einer großen Anzahl radioaktiver Nuklide, die mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zerfallen
Plotten der Anzahl zerfallener Nuklide in Abhängigkeit von der Zeit

Modellierung einer möglichen Verteilung von radioaktivem Material im Raum im Anschluss an eine Reaktorkatastrophe
Relevanz von Windrichtung in Bezug auf den radioaktiven Fallout
Erkenntnisse zu räumlicher Ausdehnung und Verbreitung von radioaktivem Material
Umsetzung mit Geogebra
Modellierung einer radioaktiven Wolke, die sich in einer gewissen Zeit ausbreitet und anschließend abregnet

Zeitliche und räumliche Modellierung verbinden und somit das die Gefahr einer Kernschmelze in einem Kernkraftwerk veranschaulichen
Funktion modellieren, die jedem 2-dim. Raumpunkt auf dem Boden einen Wert auf der z-Achse zuordnet, der als Gefahr aufgrund radioaktiver Kontamination in Folge eines Reaktorunglücks zu verstehen ist
Beschreibung des Risikos in der Nähe des Kraftwerks sowie in der Nähe des Fallouts
Gesamtfunktion abhängig von insgesamt vier Messwerten
Messwerte können dann im konkreten Fall eines Reaktorunglücks erhoben werden
3-dimensionale Erweiterung
Berücksichtigung der zeitlichen Komponente

Wahlberechtigte Bürgerinnen und Bürger
Politik
- Einhaltung der Klimaschutzziele (Pariser Klimaabkommen)
Industrie und Verbraucher
- Unterliegen direkten Konsequenzen von Änderungen in der Energiewirtschaft, z.B. Preissteigerung

Schutz/Erhaltung natürlicher Lebensgrundlagen
- Gefahren durch die Nutzung radioaktiver Energieerzeugung
- Als Beispiel Sperrzone von Tschernobyl

Sicherung von Wohlstand
- Durch Kernenergie niedrige Kosten für Stromherstellung
- Verbesserung der Entscheidungsgrundlage bezüglich der Nutzung von Kernkraftwerken

Planung möglicher Atomkraftwerke
- Planung potentieller Standorte von Atomkraftwerken (Zweiter und dritter Modellbildungszyklus)
- Hauptwindrichtungen

Sensibilisierung von Schülerinnen und Schülern
- Radioaktivität als nicht sichtbare Gefahr
- Bewusstsein Dauer radioaktiver Verschmutzung
- Potentielle von einer Kernschmelze betroffene räumliche Gebiete

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