Was ist natürliche Hintergrundstrahlung – Definition

Natürliche Hintergrundstrahlung ist ionisierende Strahlung, die aus einer Vielzahl natürlicher Quellen stammt. Diese Strahlung ist mit keiner menschlichen Aktivität verbunden. Strahlendosimetrie

Natürliche und künstliche StrahlungsquellenStrahlung ist überall um uns herum . In, um und über der Welt, in der wir leben. Es ist eine natürliche Energiekraft, die uns umgibt. Es ist ein Teil unserer natürlichen Welt, die seit der Geburt unseres Planeten hier ist. Alle Lebewesen waren und sind seit jeher ionisierender Strahlung ausgesetzt . Ionisierende Strahlung wird durch Kernreaktionen , Kernzerfall , durch sehr hohe Temperaturen oder durch Beschleunigung geladener Teilchen in elektromagnetischen Feldern erzeugt.

Natürliche Hintergrundstrahlung

Natürliche Hintergrundstrahlung ist ionisierende Strahlung, die aus einer Vielzahl natürlicher Quellen stammt. Alle Lebewesen waren und sind seit jeher ionisierender Strahlung ausgesetzt . Diese Strahlung ist mit keiner menschlichen Aktivität verbunden. Es gibt radioaktive Isotope in unserem Körper, in Häusern, in der Luft, im Wasser und im Boden. Wir alle sind auch Strahlung aus dem Weltraum ausgesetzt.

Quellen natürlicher Hintergrundstrahlung

Wir teilen alle diese natürlichen Strahlungsquellen in drei Gruppen ein:

Kosmische Strahlung

Kosmische Strahlung - Natürliche Strahlungsquelle
Quelle: nasa.gov Lizenz: Public Domain

Kosmische Strahlung bezieht sich auf Strahlungsquellen in Form von kosmischen Strahlen, die von der Sonne oder aus dem Weltraum kommen. In Bodennähe tragen die  Myonen mit Energien, die meist zwischen 1 und 20 GeV liegen, etwa 75% zur absorbierten Dosisrate in freier Luft bei. Der Rest stammt von Elektronen, die von den Myonen erzeugt werden oder in der elektromagnetischen Kaskade vorhanden sind. Die jährliche Dosis der kosmischen   Strahlung  auf Meereshöhe beträgt etwa  0,27 mSv (27 mrem). Wenn Sie in höheren Lagen leben oder ein häufiger Fluggast sind, kann diese Exposition erheblich höher sein, da die Atmosphäre hier dünner ist. Die Wirkung des  Erdmagnetfeldes  bestimmt auch die Dosis aus der  kosmischen Strahlung .

Die kosmische Strahlung kann je nach Herkunft in verschiedene Arten unterteilt werden. Es gibt drei Hauptquellen für solche Strahlung:

  • Solare kosmische Strahlung . Unter kosmischer Sonnenstrahlung versteht man Strahlungsquellen in Form von energiereichen Teilchen (vorwiegend Protonen), die von der Sonne emittiert werden, hauptsächlich bei Sonnenpartikelereignissen (SPEs).
  • Galaktische kosmische Strahlung . Galaktische kosmische Strahlung, GCR, bezieht sich auf Strahlungsquellen in Form von energiereichen Partikeln, die außerhalb des Sonnensystems, aber im Allgemeinen innerhalb unserer Milchstraßengalaxie stammen.
  • Strahlung von Erdstrahlungsgürteln ( van Allen-Gürtel ). Van-Allen-Strahlungsgürtel sind  Zonen hochenergetischer Partikel (insbesondere Protonen), die vom Erdmagnetfeld eingefangen werden.

Natürlicher Hintergrund im Flugzeug – Strahlung im Flug

Die Exposition gegenüber  kosmischer Strahlung  nimmt mit der Höhe rasch zu. Im Flug sind zwei Hauptquellen natürlicher Strahlung zu berücksichtigen:  Galaktische kosmische Strahlen,  die immer vorhanden sind, und solare Protonenereignisse, manchmal auch als solare kosmische Strahlenereignisse (SCR) bezeichnet, die sporadisch auftreten. Die Dosisleistung der kosmischen Strahlung variiert in verschiedenen Teilen der Welt und hängt stark vom Erdmagnetfeld, der Höhe und dem Sonnenzyklus ab. Das Strahlungsfeld in Flugzeughöhen besteht aus Neutronen, Protonen und Pionen. Im Flug tragen  Neutronen 40 – 80%  zur  Äquivalentdosis bei, abhängig vom Erdmagnetfeld, der Höhe und dem Sonnenzyklus. Die Dosisleistung für kosmische Strahlung in Flugzeugen ist so hoch (aber nicht gefährlich), dass laut UNSCEAR 2000-Bericht der Vereinten Nationen Flugbesatzungsmitarbeiter im Durchschnitt mehr Dosis erhalten als alle anderen Arbeitnehmer, einschließlich derjenigen in Kernkraftwerken.

Die Bodendosisrate beträgt im Durchschnitt etwa 0,10 μSv / h, kann jedoch bei maximaler Flughöhe (8,8 km oder 29.000 ft) etwa  2,0 μSv / h  (oder sogar höhere Werte) erreichen. Eine Dosisleistung von  4 μSv / h  kann verwendet werden, um die durchschnittliche Dosisleistung für alle Langstreckenflüge (aufgrund höherer Flughöhen) darzustellen. Für Überschallflugzeuge wie die Concorde, die in 3,5 Stunden einen Transatlantikflug durchführen könnten, muss hinzugefügt werden, dass die Expositionsrate (ca. 9 μSv / h ) in ihrer Höhe von 18 km ausreichend erhöht wurde, um die gleiche Exposition gegenüber kosmischen Strahlen pro Flugzeug zu erzielen  Kreuzung wie bei konventionellen Jets, die sich in ca. 8 km Länge bewegen.

Erdmagnetfeld als Strahlungsschild

Magnetosphäre - Erdmagnetfeld
Eine künstlerische Darstellung der Struktur einer Magnetosphäre: 1) Bogenschock. 2) Magnetscheide. 3) Magnetopause. 4) Magnetosphäre. 5) Nördlicher Schwanzlappen. 6) Südlicher Schwanzlappen. 7) Plasmasphäre. Quelle: nasa.gov Lizenz: Public Domain

Das Erdmagnetfeld  bietet einen lebenswichtigen Strahlenschutz für kosmische Strahlung. Neben einer schützenden Atmosphäre haben wir auch das Glück, dass die Erde ein Magnetfeld hat. Das Magnetfeld erstreckt sich über mehrere Zehntausende Kilometer in den Weltraum und schützt die Erde vor den geladenen Teilchen des Sonnenwinds und den kosmischen Strahlen, die sonst die obere Atmosphäre ablösen würden, einschließlich der Ozonschicht, die die Erde vor schädlicher ultravioletter Strahlung schützt. Es schützt uns vor den vollen Auswirkungen des Sonnenwinds und der GCR. Ohne diesen Schutz könnte die Biosphäre der Erde nicht so existieren wie heute oder zumindest auf den Untergrund beschränkt sein. Das Erdmagnetfeld bietet auch einen Strahlenschutz für Astronauten und die ISS selbst, da es sich in einer niedrigen Erdumlaufbahn befindet.

Berechnungen des Verlusts von Kohlendioxid aus der Marsatmosphäre infolge des Abfangens von Ionen durch den Sonnenwind zeigen, dass die Dissipation des Magnetfelds des Mars einen nahezu vollständigen Verlust seiner Atmosphäre verursachte.

Erdstrahlung

Terrestrische Strahlung bezieht sich auf Strahlungsquellen, die sich im Boden, im Wasser und in der Vegetation befinden. Die Hauptisotope, die für die terrestrische Strahlung von Belang sind, sind Uran und die Zerfallsprodukte von Uran wie Thorium, Radium und Radon. Die durchschnittliche Dosisleistung, die von terrestrischen Nukliden ausgeht (außer Radonexposition), beträgt etwa  0,057 µGy / h. Die Maximalwerte wurden an Monazitsand in Guarapari, Brasilien (bis zu 50 µGy / h und in Kerala, Indien (ca. 2 µGy / h) und an Gesteinen mit hoher Radiumkonzentration in Ramsar, Iran (von 1 bis 10) gemessen µGy / h).

Radon - Mitigation - Haus
Das Radongas kann durch Risse (aufgrund eines Kamineffekts) im Boden und in den Wänden des Kellers in das Haus eindringen. Quelle: suro.cz

Die durchschnittliche jährliche Strahlendosis einer Person von Radon beträgt etwa  2 mSv / Jahr  und kann über viele Größenordnungen von Ort zu Ort variieren. Radon ist so wichtig, dass es normalerweise separat behandelt wird. Radon  ist ein farbloses, geruchloses, geschmackloses  Edelgas , das kontinuierlich aus dem Grundgestein sickert, sich aber aufgrund seiner hohen Dichte in schlecht belüfteten Häusern ansammeln kann. Die Tatsache, dass  Radon Gas ist,  spielt eine entscheidende Rolle bei der Ausbreitung aller seiner Tochterkerne. Einfach Radon ist ein Transportmedium vom Grundgestein in die Atmosphäre (oder in Gebäude) für seine kurzlebigen Zerfallsprodukte ( Pb-210  und  Po-210 ), die viel mehr Gesundheitsrisiken bergen.

Interne Strahlung

Zusätzlich zu den kosmischen und terrestrischen Quellen haben alle Menschen von Geburt an radioaktives Kalium-40, Kohlenstoff-14, Blei-210 und andere Isotope in ihrem Körper.

Diese Isotope sind insbesondere  Kalium-40 , Kohlenstoff-14 und auch die Isotope von Uran und Thorium. Die Variation der Strahlendosis von einer Person zur anderen ist nicht so groß wie die Variation der Dosis aus kosmischen und terrestrischen Quellen. Die durchschnittliche jährliche Strahlendosis für eine Person aus anderen internen radioaktiven Materialien als Radon beträgt etwa  0,3 mSv / Jahr,  wovon:

  • 0,2 mSv / Jahr stammen aus Kalium-40,
  • 0,12 mSv / Jahr stammen aus der Uran- und Thoriumreihe,
  • 12 μSv / Jahr stammen aus Kohlenstoff-40.

Hintergrund Strahlung und Gesundheitsgefahr

Ohne Strahlung kann man nicht durchs Leben gehen. Die Gefahr ionisierender Strahlung besteht darin, dass die Strahlung unsichtbar und für die menschlichen Sinne nicht direkt nachweisbar ist. Menschen können weder Strahlung sehen noch fühlen, aber sie lagern Energie an die Moleküle des Körpers ab.

LNT-Modell und Hormesemodell
Alternative Annahmen für die Extrapolation des Krebsrisikos gegenüber der Strahlendosis auf niedrig dosierte Werte bei einem bekannten Risiko bei hoher Dosis: LNT-Modell und Hormesemodell.

Aber keine Sorge , die Dosen der Hintergrundstrahlung sind normalerweise  sehr gering (außer Radonexposition). Niedrige Dosis bedeutet hier zusätzliche kleine Dosen, die mit der normalen  Hintergrundstrahlung vergleichbar sind  ( 10 µSv  = durchschnittliche Tagesdosis aus natürlichem Hintergrund). Das Problem ist, dass es bei sehr niedrigen Dosen praktisch unmöglich ist, eine Bestrahlung mit bestimmten biologischen Wirkungen zu korrelieren. Dies liegt daran, dass die Grundkrebsrate bereits sehr hoch ist und das Krebsrisiko aufgrund des individuellen Lebensstils und der Umwelteinflüsse um 40% schwankt, wodurch die subtilen Auswirkungen geringer Strahlung verdeckt werden.

Zweitens, und dies ist von entscheidender Bedeutung, muss noch die Wahrheit über die gesundheitlichen Auswirkungen von Strahlung mit niedriger Dosis herausgefunden werden. Es ist nicht genau bekannt, ob diese niedrigen Strahlungsdosen schädlich oder vorteilhaft sind (und wo die Schwelle liegt). Regierung und Aufsichtsbehörden gehen von einem LNT-Modell anstelle einer Schwelle oder Hormese aus, nicht weil es wissenschaftlich überzeugender ist, sondern weil es die konservativere Schätzung ist . Das Problem dieses Modells ist, dass es eine Reihe von verteidigungsbiologischen Prozessen vernachlässigt   , die bei niedrigen Dosen entscheidend sein können  . Die Forschung in den letzten zwei Jahrzehnten ist sehr interessant und zeigt, dass kleine Strahlungsdosen bei niedriger Dosisrate  die Abwehrmechanismen stimulieren. Daher wird das LNT-Modell nicht allgemein akzeptiert, da einige eine adaptive Dosis-Wirkungs-Beziehung vorschlagen, bei der niedrige Dosen schützend und hohe Dosen schädlich sind. Viele Studien haben dem LNT-Modell widersprochen, und viele von ihnen haben eine adaptive Reaktion auf niedrig dosierte Strahlung gezeigt, was zu reduzierten Mutationen und Krebs führt. Dieses Phänomen ist als  Strahlenhormese bekannt .

Gemäß der Hypothese der Strahlenhormese ist eine Strahlenexposition, die mit dem natürlichen Hintergrundstrahlungsniveau vergleichbar ist und knapp darüber liegt, nicht schädlich, aber vorteilhaft, während akzeptiert wird, dass viel höhere Strahlungsniveaus gefährlich sind. Die Argumente für die Hormese konzentrieren sich auf einige groß angelegte epidemiologische Studien und die Erkenntnisse aus Tierbestrahlungsexperimenten, vor allem aber auf die jüngsten Fortschritte bei der Kenntnis der adaptiven Reaktion. Befürworter der Strahlenhormese behaupten typischerweise, dass Strahlenschutzreaktionen in Zellen und im Immunsystem nicht nur den schädlichen Auswirkungen der Strahlung entgegenwirken, sondern zusätzlich spontanen Krebs hemmen, der nicht mit der Strahlenexposition zusammenhängt.

Siehe auch: LNT-Modell

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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.net oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.