Was ist effektive Halbwertszeit – Definition

Im Allgemeinen ist die effektive Halbwertszeit die Zeit, die benötigt wird, bis die Menge eines bestimmten Radionuklids im Körper auf die Hälfte seines Anfangswerts abfällt, und zwar sowohl durch Ausscheidung durch biologische Prozesse als auch durch radioaktiven Zerfall. Diese Variable ist in der Strahlentherapie weit verbreitet. Eine effektive Halbwertszeit der radioaktiven Substanz beinhaltet eine Zerfallskonstante, die die Summe der biologischen und radioaktiven Zerfallskonstanten darstellt, wie in der Formel:

Neben der radioaktiven Halbwertszeit wird die effektive Halbwertszeit durch die biologische Halbwertszeit bestimmt. Hierbei handelt es sich um die Zeit, die erforderlich ist, um die Menge eines bestimmten Elements im Körper auf die Hälfte seines ursprünglichen Werts zu senken, da es durch biologische Prozesse eliminiert wird allein, wenn die Abtragsrate ungefähr exponentiell ist. Die biologische Halbwertszeit ( _tbiologisch ) kann für Metaboliten, Arzneimittel und andere Substanzen definiert werden. Dies ist auch im Strahlenschutz von großer Bedeutung, wenn es um die interne Exposition geht.

Wenn die Strahlungsquelle in unserem Körper ist, sagen wir, ist es innere Exposition. Die Aufnahme von radioaktivem Material kann auf verschiedenen Wegen erfolgen, z. B. durch Einnahme radioaktiver Kontamination in Lebensmitteln oder Flüssigkeiten, Einatmen radioaktiver Gase oder durch intakte oder verletzte Haut. Die meisten Radionuklide geben Ihnen viel mehr Strahlendosis, wenn sie irgendwie in Ihren Körper eindringen können, als wenn sie draußen bleiben würden. Die biologische Halbwertszeit hängt von der Rate ab, mit der der Körper normalerweise eine bestimmte Verbindung eines Elements verwendet. Radioaktive Isotope, die über andere Wege aufgenommen oder aufgenommen wurden, werden nach und nach über Darm, Nieren, Atmung und Schweiß aus dem Körper entfernt. Dies bedeutet, dass ein radioaktiver Stoff ausgestoßen werden kann, bevor er die Möglichkeit zum Zerfall hatte.

Infolgedessen beeinflusst die biologische Halbwertszeit die effektive Halbwertszeit und die Gesamtdosis aufgrund innerer Kontamination erheblich. Wird eine radioaktive Verbindung mit einer radioaktiven Halbwertszeit (t _1/2 ) mit einer biologischen Halbwertszeit t _b aus dem Körper entfernt, ergibt sich die effektive Halbwertszeit (t _e ) aus dem Ausdruck:

Wie zu sehen ist, verringern die biologischen Mechanismen immer die Gesamtdosis aufgrund innerer Kontamination. Wenn außerdem t _1/2 im Vergleich zu t _b groß ist , ist die effektive Halbwertszeit ungefähr die gleiche wie t _b . Beispielsweise hat Tritium eine biologische Halbwertszeit von ungefähr 10 Tagen, während die radioaktive Halbwertszeit ungefähr 12 Jahre beträgt. Andererseits haben Radionuklide mit sehr kurzen radioaktiven Halbwertszeiten auch sehr kurze effektive Halbwertszeiten. Diese Radionuklide liefern für alle praktischen Zwecke die gesamte Strahlungsdosis innerhalb der ersten Tage oder Wochen nach der Einnahme.

Effektive Halbwertszeit von Jod

Beispielsweise beträgt eine biologische Halbwertszeit für Jod im menschlichen Körper etwa 80 Tage (gemäß ICRP). Jod in der Nahrung wird vom Körper aufgenommen und bevorzugt in der Schilddrüse konzentriert, wo es für die Funktion dieser Drüse benötigt wird. Wenn ¹³¹ I aufgrund von radioaktivem Niederschlag in hoher Konzentration in der Umwelt vorhanden ist, kann es durch kontaminierte Lebensmittel absorbiert werden und reichert sich auch in der Schilddrüse an. ¹³¹ Ich zerfalle mit einer Halbwertszeit von 8,02 Tagen mit Betateilchen- und Gamma-Emissionen. Beim Verfall kann die Schilddrüse geschädigt werden. Das Hauptrisiko bei hohen ¹³¹ I- Werten ist das mögliche Auftreten von radiogenem Schilddrüsenkrebs im späteren Leben. Infolgedessen beträgt die effektive Halbwertszeit ¹³¹Ich habe ungefähr 7,5 Tage, was hauptsächlich durch die radioaktive Halbwertszeit gegeben ist. Für ¹³¹ I hat ICRP berechnet, dass Sie beim Einatmen von 1 x 10 ⁶ Bq eine Schilddrüsendosis von H _T = 400 mSv (und eine gewichtete Ganzkörperdosis von 20 mSv) erhalten.

Effektive Halbwertszeit von Strontium

Sr-90, Ra-226 und Pu-239 sind Radionuklide, die als knochensuchende Radionuklide bekannt sind. Diese Radionuklide haben eine lange biologische Halbwertszeit und sind schwerwiegende innere Gefahren. Einmal in Knochen abgelagert, bleiben sie dort während der Lebenszeit des Individuums im wesentlichen in ihrer Menge unverändert. Die fortgesetzte Wirkung der emittierten Alpha-Partikel kann zu erheblichen Verletzungen führen: Über viele Jahre lagern sie ihre gesamte Energie in einem winzigen Gewebevolumen ab, da die Reichweite der Alpha-Partikel sehr gering ist.

Effektive Halbwertszeit von Tritium

Tritium ist ein Nebenprodukt in Kernreaktoren . Die wichtigste Quelle für Tritium (aufgrund der Freisetzung von tritiiertem Wasser) in Kernkraftwerken ist die Borsäure , die üblicherweise als chemischer Ausgleich verwendet wird , um ein Übermaß an anfänglicher Reaktivität auszugleichen.

Beachten Sie, dass Tritium energiearme Beta-Partikel mit einer geringen Reichweite im Körpergewebe abgibt und daher eine Gefahr für die Gesundheit darstellt, wenn es nur nach Einnahme von Trinkwasser oder Lebensmitteln oder nach Einatmen oder Absorption durch die Haut von innen exponiert wird. Das in den Körper aufgenommene Tritium verteilt sich gleichmäßig auf alle Weichteile. Laut ICRP beträgt eine wirksame Halbwertszeit von Tritium 10 Tage für HTO und 40 Tage für OBT (organisch gebundenes Tritium), das im Körper von Erwachsenen aus HTO gebildet wird. Beide Halbwertszeiten sind in erster Linie durch die biologische Halbwertszeit gegeben. Bei einer Einnahme von 1 x 10 ⁹ Bq Tritium (HTO) erhält eine Person eine Ganzkörperdosis von 20 mSv (entsprechend einer Einnahme von 1 x 10 ⁶ Bq von ¹³¹ I).

Es wurde auch gezeigt, dass die biologische Halbwertszeit von HTO stark von vielen Variablen abhängt und zwischen 4 und 18 Tagen variiert. In den wärmeren Monaten ist die durchschnittliche Halbwertszeit niedriger, was auf eine erhöhte Wasseraufnahme zurückzuführen ist. Darüber hinaus verringert das Trinken größerer Mengen Alkohol die biologische Halbwertszeit von Wasser im Körper.