Was ist das besondere an Blei als Strahlenschutz?

Sie kennen das sicher: Ob im Krankenhaus Ihr Bein durchleuchtet wird oder der Zahnarzt Röntgenaufnahmen von Ihren Zähnen macht - stets werden Sie mit einer Bleischürze geschützt. Es scheint gerade so, als ob die Röntgenstrahlung alles außer Blei durchdringen kann.

Im Gegensatz zu anderer Strahlung wie Licht, Mikro- oder Radiowellen besitzt Röntgenstrahlung in der Tat eine höhere Frequenz und ist damit energiereicher. Ordnet man die Strahlungen nach ihren Frequenzen, so ergibt sich folgende Reihenfolge: Mittelwellen, Kurzwellen, Ultrakurzwellen, Radarwellen, Mikrowellen, Licht, Röntgenstrahlen, Gammastrahlen. Die Röntgenstrahlung befindet sich also am hinteren Ende der Skala und durchdringt aufgrund ihres hohen Energiegehalts so ziemlich jeden Gegenstand, auf den sie trifft: Fleisch wird wie ein Geschoß, das auf eine Puddingmasse trifft, durchdrungen. Von Knochen wird sie gerade so weit aufgehalten, dass diese als diagnostische Schatten auf einem Röntgenfilm sichtbar wird.

Womit können wir uns dann aber vor Röntgenstrahlung schützen? Jeder Stoff, der viele Atome mit vielen Elektronen besitzt ist hierfür geeignet. Jedesmal nämlich, wenn Röntgenstrahlen einem Atom ein Elektron entziehen, verlieren sie Energie. Je mehr Atome mit vielen Elektronen sich ihnen also in den Weg stellen, desto schneller verliert die Strahlung ihre Energie. Deshalb eignen sich diese Substanzen als Strahlenschutz am besten, die die höchste Dichte - also Atome pro Kubikzentimeter - aufweisen und deren Atome die meisten Elektronen besitzen.

So wäre z.B. Uran nicht schlecht: Es besitzt 92 Elektornen pro Atom und ist 19-mal dichter als Wasser. Auch Gold würde sich gut eignen: Es besitzt 79 Elektronen pro Atom und ist geringfügig dichter als Uran. Und dann gibt es noch Platin - mit 78 Elektronen pro Atom und einer Dichte, die 21-mal dichter ist als Wasser.

Aber leider sind diese Substanzen alle viel zu teuer. Und wer würde sich auf der Flucht vor Röntgenstrahlung schon gern hinter einer Wand aus radioaktivem Uran verstecken? So hängt letztendlich alles davon ab, wieviele Elektronen pro Kubikzentimeter man für einen Euro kaufen kann. Und in diesem Punkt sticht Blei alle anderen Materialen aus. Blei besitzt 82 Elektronen pro Atom, ist 11-mal dichter als Wasser und für einen Euro bekommt man etwa ein halbes Kilo Blei.

Trotzdem schafft es ein kleiner Teil der Strahlung immer - egal welches Material verwendet wird - die Substanz zu durchdringen. Mit zunehmender Dicke wird lediglich die Zahl der Strahlen, die den Durchbruch schaffen, reduziert. Deshalb ist eine dicke Betonwand genauso wirksam wie eine dünne Bleiplatte. Und wenn sie genügend Platz zur Verfügung haben, schützt sogar eine ausreichend dicke Wasserwand.