Strahlenbelastung

1 Definition

Allgemein:

Zitat aus „Strahlung und Strahlenschutz“ vom Bundesamt für Strahlenschutz: „Strahlung ist eine Energieform, die sich als elektromagnetische Welle – oder als Teilchenstrom – durch Raum und Materie ausbreitet.“

Ursachen für Strahlung:

- kosmische Strahlung
- Radioaktivität der Luft
- Umgebungsstrahlung
- Natürliche im Organismus befindliche radioaktive Stoffe (Kalium 40, Radium, C- 14)

Strahlung (Teilchenstrahlung ausgenommen) ist in ihrer physikalischen Natur gleich und unterscheidet sich durch die Menge der mitgeführten Energie, und damit in ihrer Wirkung.

Man spricht von unterschiedlicher Wellenlänge und Frequenz.

Der Mensch kann Strahlung nicht mit Sinnesorganen wahrnehmen.

1.1 Die verschiedenen Arten von Strahlung:

1.1.1 Ionisierende Strahlung

Bsp: Röntgen-, Gammastrahlung und Teilchenstrahlung wie Alpha und Betastrahlung.

- Sie hat die Fähigkeit Atome und Moleküle beim durchdringen zu ionisieren.
- Trifft ionisierende Strahlung auf menschliches Gewebe übt sie eine Wirkung aus die schädigender Natur sein kann.
- Teilchenstrahlung stellt eine eigene Familie der Ionisierenden Strahlung dar und wird wie auch die Gammastrahlung von Radioaktiven Stoffen ausgesandt.

1.1.2 Nichtionisierende Strahlung

Bsp: Radio- Mikrowellen, elektromagnetische Felder (auch das Erdmagnetfeld) und optische Strahlung

Auch sie übt auf das menschliche Gewebe eine Wirkung aus.

Um die von Strahlung ausgehende Gefahr besser beurteilen zu können muss man einige Faktoren berücksichtigen.

Die da wären:

1.2 Strahlenmessung oder Ionendosis I

Biologisch wirksam wird nur die Strahlung die auch vom Körper aufgenommen wird. Ionisierende Strahlung hat die Eigenschaft wie schon der Name sagt, Materie zu ionisieren.

Auch zum Beispiel Luft wird von ihr ionisiert. Dies nutzt man zur Strahlenmessung aus, denn die Ionendosis gibt die durch Strahlung erzeugte elektrische Ladung der Ionen eines Vorzeichens pro Masse durchstrahlter Luft an.

I = q / m

q = erzeugte Ladung m = Masseneinheit Einheit: [I] = 1 C / kg

Die Ionendosis, und somit die momentane Strahlungsintensität, kann direkt mit einem Geigerzähler bestimmt werden.

Mit Dosismetern misst man die Strahlendosis die in einer bestimmten Zeitspanne eingestrahlt wird.

1.3 Energiedosis D

Die „Stärke einer radioaktiven Quelle wird durch Curie bzw. Becquerel dargestellt. Um nun zu beschreiben wie groß die Wirkung dieser radioaktiven Strahlung ist, wurde die Energiedosis eingeführt. Sie ist ein Maß für die physikalische Wirkung von

Strahlung auf Materie und macht Aussage über die von ionisierender Strahlung übertragene Energie E auf eine bestimmte Masse m.:

D = E/m

E = auf die Materie übertragene Energie m = Masse der Materie

Einheit [D] = 1 Gy (Gray)

1 Gy = 1J/ 1 kg

Zusammenhang zwischen D und I: D = E/m

D = (E * q) / (q * m) q / m = I

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] D = (E * I) / q

Wenn pro Kilogramm beliebiger Materie die Energie von 1 Joule übertragen wird ist die Energiedosis von 1 Gray erreicht.

Zu beachten ist dabei, dass ohne Materie keine Dosis definiert ist.

Bei der Behandlung von bösartigen Tumoren wird Strahlung von max. 60 Gy angewandt. Diese Gesamtdosis wird über mehrere Wochen in Einzeldosen von 1 bis ca. 3 Gy verabreicht

1.4 Äquivalentdosis H

Def: Biologische Maßeinheit die die Wirkungen von Strahlung auf den Menschen beschreibt.

H = q * D

D = Energiedosis

q = Bewertungsfaktor

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

- Damit z. B. g-Strahlung die gleiche biologische Wirkung wie a-Strahlung erzielt muss sie eine um den Faktor 20 höhere Energiedosis haben.

Einheit: [H] = 1 Sv (Sievert)

Sievert ist als Maßeinheit für alle ionisierenden Strahlen definiert

Bei der Aussage Strahlung, im Bezug auf einen Körper, mit der Äquivalentdosis von 1 Sv ist sowohl die Art der Strahlung als auch die Energie der Strahlung bereits berücksichtigt.

Problem: bei Radionukliden die sich nicht gleichmäßig im Körper verteilen kann es zu starken lokalen Anreicherungen kommen. Dadurch tritt hier eine sehr hohe Strahlenbelastung auf, obwohl die Äquivalentdosis für das gesamte Organ oder den gesamten Körper eher gering ist. Diese hohe lokale Strahlenbelastung kann zu einem erhöhten Krebsrisiko führen.

1.5 Dosisleistung

Dosisleistung ist der Quotient aus der Dosis und der Zeit.

Für die Energiedosisleistung pro Stunde ergibt sich somit = D / h und wird in Gy / h angegeben.

Die Äquivalentdosisleistung wird im Strahlenschutz häufig in Mikrosievert je Stunde (µSv/h) angegeben

Zudem gibt es eine Dosisleistungskonstante die für die meisten Radionuklide tabelliert ist. Es muss davon ausgegangen werden, dass die Strahlenquelle eine punktförmige Quelle darstellt und man vernachlässigt die Absorption durch Materie wie Luft.

Die Ionendosis und die Äquivalentdosisleistung können durch sie wie folgt berechnet werden:

Ionendosis I:

I = (G * A * t) / r2

G = Dosisleistungskonstante in ( mSv * m2) / (h * GBq) h = Stunde

m = Meter

GBq = Gigabecquerel ( 109 Bq)

A = Aktivität in Gigabecquerel

r = Abstand von der Strahlenquelle in Meter t = Dauer der Bestrahlung

Äquivalentdosisleistung

= (G * A) / r2 Einheiten siehe oben

Hier einige Beispiele für die Dosisleistungskonstante

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1.6 Praktische Vergleichswerte

Äquivalentdosis im Mittel für das Jahr 99 und pro Person: 2,00 mSv.

Davon ca. 1,95 mSv allein durch medizinische Röntgendiagnostik und ein kleiner Teil aus Nuklearmedizin und Strahlentherapie.