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Wir
besitzen kein Sinnesorgan, um die
ionisierende Strahlung wahrzunehmen.
Für den Nachweis der Strahlung benötigt
man Messgeräte und, um die Wirkung der
Strahlen zu bewerten, braucht man
Kenntnisse über Strahlungsart und
-energie sowie über das Verhalten der
Radionuklide im Körper.
So sagt z.B. die Aktivitätsmessung
alleine noch nichts über die
biologische Wirkung oder Gefährlichkeit
der Strahlung aus.
Ein Beispiel:
Im menschlichen Körper finden pro
Sekunde etwa 10.000 Kernzerfälle durch
natürliche radioaktive Stoffe statt.
- Diese
Aktivität von ca. 10.000 Becquerel
wird hauptsächlich und zu etwa
gleichen Teilen von Kalium-40 und
Kohlenstoff-14 verursacht.
- Bestimmt
man dagegen die Äquivalentdosis,
zeigt sich, daß diese für die
biologische Wirkung wichtige Größe
für beide Radionuklide trotz
gleicher Aktivität stark
unterschiedlich ist:
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Einheiten
für Aktivität und Dosis:
Aktivität
Das Maß für die Aktivität einer
radioaktiven Substanz ist die Anzahl der
Atomkerne, die in einer Sekunde
zerfallen.
Aktivität = Anzahl der Kernzerfälle
: Zeit
Einheit: Becquerel (Bq)
Eine Substanz hat die Aktivität von 1
Becquerel, wenn pro Sekunde ein Atomkern
zerfällt. Alte Einheit: Curie (1 Ci =
37 Mrd. Bq)
Beispiele für Aktivitäten
radioaktiver Substanzen:
Becquerel (Bq)
| Kalium-40
im menschlichen Körper ca. |
4,5·103 |
| Tritium
in Leuchtziffern von Uhren,
Gehalt je Uhr |
4,0·107 |
| 1g
reines Radium-226 |
3,7·1010 |
| Natürlich
auf der Erde vorkommender
Kohlenstoff-14 |
8,5·1018 |
Energiedosis
Tritt die ionisierende Strahlung
in Wechselwirkung mit Materie,
wird ein Teil dieser Energie
absorbiert.
Energiedosis = absorbierte
Energie : Masse (Joule:kg)
Einheit: Joule pro Kilogramm
(J/kg)
Spezieller Einheitenname: Gray
(Gy)
Die Energiedosis beträgt 1 Gy,
wenn pro Kilogramm der
bestrahlten Masse eine Energie
von 1 Joule absorbiert wird.
Beispiel:
In Wasser oder im biologischen
Gewebe entspricht die
Energiedosis von 1 J/kg einer
Temperaturerhöhung von 0,00024°
C.
Diese Energiedosis verursacht
bereits Strahlenschäden, da die
Energieabgabe im molekularen
Bereich stattfindet. Dabei können
Moleküle geschädigt werden.
Um ein Maß für die biologische
Wirkung der ionisierenden
Strahlung zu erhalten, müssen
weitere Faktoren, wie z.B. die
Strahlenart berücksichtigt
werden.
Die Äquivalentdosis gibt die
Wirkung ionisierender Strahlung
auf den Menschen an.
Multipliziert man die
Energiedosis(J/kg) mit einem
Qualitätsfaktor, der die
unterschiedliche biologische
Wirkung der einzelnen
Strahlungsarten beschreibt, erhält
man die Äquivalentdosis.
Äquivalentdosis =
Energiedosis x Qualitätsfaktor
Spez. Einheitenname: Sievert
(Sv)
Alte Einheit: rem (1 Sv = 100
rem)
Der Qualitätsfaktor ist ein aus
experimentellen Daten
ermittelter Zahlenwert. Für die
verschiedenen Strahlungsarten
gilt: |
| Strahlungsart |
Qualitätsfaktor |
| Gammastrahlung |
1 |
| Betastrahlung |
1 |
| Neutronenstrahlung |
5
-10 (je nach Energie) |
| Alphastrahlung |
20 |
Die
effektive Äquivalentdosis berücksichtigt
zusätzlich die unterschiedliche
Strahlenempfindlichkeit der
Organe.
Die effektive Äquivalentdosis
ist ein Maß für das
Gesamtrisiko für Spätschäden,
das mit einer Bestrahlung
bestimmter Organe des Körpers
verbunden ist.
Um das Gesamtrisiko zu
errechnen, erhält jedes Organ,
entsprechend seiner
Strahlenempfindlichkeit, einen
Wichtungsfaktor.
Die effektive Äquivalentdosis
erhält man, wenn man die
jeweilige Organdosis mit dem
entsprechenden Wichtungsfaktor
multipliziert und dann alle
Werte addiert.
Wichtungsfaktoren einzelner
Organe Einheit: Sievert (Sv)
mSv = Millisievert (Tausendstel)
µSv = Mikrosievert (Millionstel)
Wichtungsfaktoren der einzelnen
Organe nach deutscher
Strahlenschutzverordnung |
| Organ |
Wichtungsfaktor |
| Keimdrüsen |
0,25 |
| Brustdrüsen |
0,15 |
| rotes
Knochenmark |
0,12 |
| Lunge |
0,12 |
| Schilddrüse |
0,03 |
| Knochenoberfläche |
0,03 |
| übriges
Gewebe bzw. Organe |
0,30 |
| Die
Internationale
Strahlenschutzkommission hat die
Strahlenempfindlichkeit neu
bewertet und empfiehlt folgende
Wichtungsfaktoren: |
| Organ |
Wichtungsfaktor |
| Keimdrüsen |
0,20 |
| rotes
Knochenmark, Dickdarm, Lunge,
Magen je |
0,12 |
| Blase,
Brust, Leber, Speiseröhre,
Schilddrüse je |
0,05 |
| Haut,
Knochenoberfläche je |
0,01 |
| übrige
Organe und Gewebe je |
0,05 |
Dosisleistung:
Maß für die Äquivalentdosis,
bezogen auf eine bestimmte
Zeitspanne:
Äquivalentdosis pro Stunde
(h) / Jahr (a)
Beispiel:
Der Mittelwert der effektiven Äquivalentdosis
aus natürlichen und
zivilisationsbedingten
Strahlenquellen beträgt pro
Einwohner der Bundesrepublik
Deutschland im Jahr 3,9
Millisievert.
Ortsdosis
Äquivalentdosis gemessen an
einem bestimmten Ort.
Personendosis
Äquivalentdosis gemessen an
einer für die
Strahlenexposition repräsentativen
Stelle der Körperoberfläche.
Körperdosis
Sammelbegriff für effektive
Dosis und Organdosis.
Organdosis
Produkt aus der mittleren
Energiedosis in einem Organ,
Gewebe oder Körperteil und dem
Strahlungs-Wichtungs-Faktor. |
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