Benutzer:KleinKlio/strahlung

Radioaktive Strahlung

Größen und Maßeinheiten

Aktivität

	SI-Einheit	Alte Einheiten
Aktivität	Becquerel	Curie
Energiedosis	Gray	Rad
Ionendosis	C/kg	Röntgen
Äquivalentdosis	Sievert	Rem

Als Aktivität bezeichnet man die Anzahl der Zerfallsereignisse pro Zeiteinheit, die in einer Probe eines radioaktiven oder radioaktiv kontaminierten Stoffes auftritt.

Becquerel Bq

1 Bq = 1 Zerfall pro Sekunde. SI-Einheit für die Aktivität.

Curie Ci

Veraltete Einheit radioaktiver Aktivität.

1 Ci = 37 GBq = 3,7 · 10¹⁰ Bq

• Die folgenden Größen und Maßeinheiten beziehen sich auf ionisierende Strahlung allgemein, aus radioaktiven oder anderen Quellen:

Energiedosis

Als Energiedosis (kurz Dosis) bezeichnet man die von einem bestrahlten Objekt, z.B. Körpergewebe, über einen Belastungszeitraum absorbierte massenspezifische Energiemenge. Sie ist abhängig von der Intensität der Bestrahlung, der Absorptionsfähigkeit des bestrahlten Stoffes für die gegebene Strahlungsart und -Energie und geometrischen Faktoren.

Gray Gy

(SI-Einheit der Energiedosis). Das Gray löst die alte Bezeichnung "Rad" ("radiation-absorbed dose") ab.

1 Gray = 1 J / kg = 100 Rad;

Rad

radiation absorbed dose; alte Einheit der Energiedosis, abgelöst durch Gray (Gy).

1 Rad = 0,01 Gray.

Ionendosis

Die Ionendosis ist ein Maß für die Stärke der Ionisierung, ausgedrückt durch die freigesetzte Ladung pro Kilogramm des bestrahlten Stoffes.

C/kg (Coulomb pro Kilogramm)

SI-Einheit der Ionendosis

Röntgen R

alte Einheit der Ionendosis, abgelöst durch Coulomb/kg. 1 R = 2,58 · 10^-4 C/kg.

Äquivalentdosis

Die Äquivalentdosis ist ein Maß für die Stärke der biologischen Wirkung einer bestimmten Strahlendosis. Gleich große Äquivalentdosen sind somit unabhängig von der Strahlenart in ihrer Wirkung auf den Menschen vergleichbar.

Die Äquivalentdosis ergibt sich durch Multiplikation der Energiedosis (Gray) mit einem Qualitätsfaktor, der sog. Relativen biologischen Wirksamkeit, die von der Strahlungsart und -Energie abhängt.

Für $\beta$- und $\gamma$-Strahlung ist der Qualitätsfaktor 1, das heißt 1 Sv = 1 Gy. Für $\alpha$-Strahlung ist er 20, was die erhöhte Wechselwirkung beim Durchdringen von Gewebe berücksichtigt.

Sievert Sv

1 Sv = 1 J/kg. SI-Einheit der Äquivalentdosis; löst die alte Bezeichnung rem (roentgen-equivalent-man) ab.

rem

roentgen-equivalent man; alte Einheit der Äquivalentdosis, abgelöst durch Sievert (Sv)

1 rem = 0,01 J/kg = 0,01 Sv

Anwendungen

Technische Anwendung

Eine technische Anwendung ist die Dickenmessung und Materialprüfung mittels Durchstrahlung. Hierbei wird ein Material (mit Gamma-Strahlen) bestrahlt und ein Zähler ermittelt aufgrund der durchdringenden Strahlen und des Absorptionsgesetzes die mittlere Dichte (bei bekannter Schichtdicke) oder die Schichtdicke bei bekannter Dichte. Die Strahlung kann auch auf einem Röntgenfilm hinter der Materialschicht ein Bild erzeugen. In dieser Form wird die Durchstrahlungsprüfung bei Werkstoffen angewandt.

Es wurden auch Blitzableiter mit radioaktiven Material hergestellt, deren Wirksamkeit aber nie bewiesen werden konnte (Radioaktiver Blitzableiter).

Medizinische Anwendung

In der Nuklearmedizin findet man die Szintigraphie. Dabei werden geringe Mengen eines radioaktiven Stoffes in den Körper injiziert (meist $\gamma$-Strahler). Dieser Stoff strahlt dann aus dem Körper heraus, dadurch wird eine Untersuchung möglich. Die Strahlen werden von einem Detektor aufgefangen und mittels einer Gammakamera oder eines Computertomographen bildlich dargestellt.

Für jedes Organ gibt es spezielle radioaktive Verbindungen. So injiziert man zum Beispiel radioaktives Iod, das sich in der Schilddrüse anlagert, um sie untersuchen zu können. (Aufgrund der Strahlenbelastung wird diese Methode heute nur noch zur Tumorbekämpfung angewandt).

Weitere bildgebende Verfahren, die Radioaktivität nutzen, sind die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und die Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT).

Ein weiteres Einsatzfeld ist die Radionuklidbehandlung zur Schmerzlinderung bei Knochenmetastasen. Hier wird in krankhaften Knochenbereichen der Metastase ein Radionuklid angereichert, was eine schmerzlindernde Wirkung hat. Diese Methoden haben auch ein gewisses Risiko, da auch gesundes Gewebe zerstört werden kann, was zu einer Immunschwächung oder Funktionsstörung des Knochenmarks führen kann.

Biologische Wirkung

Der Mensch kann ionisierende Strahlung, ob aus radioaktiven oder anderen Quellen, nicht direkt wahrnehmen. Für einen wirksamen Strahlenschutz beim Umgang mit radioaktiven Materialien ist daher besondere Sorgfalt und ggf. der Einsatz von Messeinrichtungen (Dosimetern) erforderlich.

Hinsichtlich der Gefährlichkeit von Radioaktivität müssen zwei verschiedene Risiken unterschieden werden: 1. die Strahlenbelastung selbst, 2. die Kontamination (Verunreinigung) mit radioaktivem Material, die unter Umständen zu lange andauernder Bestrahlung führen kann, insbesondere z.B. bei Kontamination der Haut von Personen oder gar Aufnahme (Inkorporation) radioaktiver Substanz in den Körper durch Einatmen (Inhalation) oder Essen/Trinken (Ingestion).

Diese beiden Begriffe werden in Berichterstattung und Öffentlichkeit oft verwechselt. Entsprechend wird beispielsweise der Begriff "verstrahlt" falsch anstatt kontaminiert benutzt; Verstrahlung bedeutet - analog der Verbrennung - eine durch Bestrahlung hervorgerufene erhebliche Schädigung oder Verletzung.

Die Strahlenbelastung für Lebewesen wird als effektive Dosis oder Äquivalentdosis in der Einheit Sievert gemessen (s. oben). Darin wird die unterschiedliche Schädlichkeit von $\alpha$-,$\beta$- und $\gamma$-Strahlen sowie die unterschiedliche Empfindlichkeit einzelner Gewebe berücksichtigt.

Unmittelbar beobachtbare (akute) Strahlenwirkungen (Strahlenkrankheit) treten beim Menschen erst bei sehr hohen kurzfristigen Äquivalentdosen ab 0,5 Sv auf. Auch wesentlich geringere Strahlendosen führen jedoch mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zu Langzeitfolgen (Krebs oder Erbschäden).

Anderseits ist es bemerkenswert, dass beispielsweise Bad Gastein ein seit dem Mittelalter berühmtes Heilbad ist, dessen Heilwasser sich lediglich durch hohe Temperatur und den Gehalt an Radon auszeichnet, siehe Radonbalneologie.

Natürliche Strahlenbelastung

Jeder Mensch ist natürlicher Strahlenbelastung ausgesetzt. Ein kleiner Teil davon geht auf ständig vorhandene Radionuklide im eigenen Körper zurück (beim Erwachsenen rund 8000 Bq, hauptsächlich Kohlenstoff-14 und Kalium-40). Die übrige, äußere natürliche Strahlenbelastung stammt etwa zur Hälfte von aus dem Erdboden austretendem Radon und seinen Zerfallsprodukten, daneben auch von Kalium-40 (in Baustoffen) und einigen anderen Nukliden. Radon ist als die zweithäufigste Ursache für Lungenkrebs in Deutschland bezeichnet worden.