Nick Connor

Das lineare No-Threshold-Modell (LNT-Modell) ist ein konservatives Modell, das im Strahlenschutz verwendet wird, um die gesundheitlichen Auswirkungen geringer Strahlendosen abzuschätzen . Nach dem LNT-Modell wird Strahlung ohne Sicherheitsschwelle immer als schädlich eingestuft , und die Summe mehrerer sehr kleiner Expositionen wird als das gleiche biologische Risiko angesehen wie eine größere Exposition (Linearität). .

LNT und kollektive Dosis

Im Falle einer kollektiven Dosis hat die Konservativität des LNT-Modells enorme Konsequenzen, und das Modell wird manchmal fälschlicherweise (möglicherweise absichtlich) zur Quantifizierung der krebserzeugenden Wirkung von kollektiven Dosen schwach radioaktiver Kontamination verwendet. Eine lineare Dosis-Wirkungs-Kurve ermöglicht die Berechnung der nachteiligen Auswirkungen auf eine bestrahlte Bevölkerung mit kollektiven Dosen. Einfach:

Aber was bedeutet es? Wenn zehn Millionen Menschen eine wirksame Dosis von 0,1 µSv erhalten (das entspricht dem Verzehr einer Banane ), beträgt die Gesamtdosis S = 1 Sv . Bedeutet das, dass eine Person mit einer Wahrscheinlichkeit von 5,5% an Krebs erkrankt, wenn sie Bananen isst? Beachten Sie, dass ein Sievert bei hohen Dosen eine 5,5% ige Chance darstellt, an Krebs zu erkranken. Eine Reihe von Organisationen sind mit diesem Ergebnis nicht einverstanden und verwenden das lineare No-Threshold-Modell, um das Risiko einer geringen Strahlenexposition in der Umwelt und am Arbeitsplatz abzuschätzen . Es stellt sich die Frage, ob die kollektive Dosis überhaupt sinnvoll ist.

Das ICRP allein besagt:

„Die kollektive effektive Dosismenge ist ein Instrument zur Optimierung, zum Vergleich von radiologischen Technologien und Schutzverfahren, vor allem im Zusammenhang mit der Exposition am Arbeitsplatz. Die kollektive effektive Dosis ist nicht als Instrument zur epidemiologischen Risikobewertung gedacht und es ist nicht angebracht, sie in Risikoprojektionen zu verwenden. Die Aggregation sehr niedriger Einzeldosen über längere Zeiträume ist unangemessen, und insbesondere sollte die Berechnung der Zahl der Krebstoten auf der Grundlage kollektiver wirksamer Dosen aus unbedeutenden Einzeldosen vermieden werden. “

Spezielle Referenz: ICRP, 2007. Die Empfehlungen 2007 der Internationalen Strahlenschutzkommission. ICRP Publication 103. Ann. ICRP 37 (2-4).

Kosmogene Radionuklide sind Radionuklide, die durch Kernreaktionen während der Wechselwirkung zwischen energiereichen kosmischen Strahlen und stabilen Kernen aus der Atmosphäre erzeugt werden. Eines der bekannten kosmogenen Radionuklide ist Kohlenstoff-14, der durch die Reaktion ¹⁴ N (n, p) ¹⁴ C erzeugt wird . Die anderen erzeugten Isotope sind wie folgt: ³ H, ⁷ Be, ²² Na. Die meisten kosmogenen Radionuklide sind Produkte von (n, p), (p, n) und insbesondere Spallationsreaktionen. Diese Kernreaktionen sind sehr schnell und finden in einer Zeit statt, die mit der Transitzeit eines einfallenden Partikels durch den Kern vergleichbar ist (~ 10 ^-22)s). Die sehr kurze Wechselwirkungszeit ermöglicht nur die Wechselwirkung eines einzelnen Nukleons (in extremen Fällen). Diese Reaktionen werden als direkte Kernreaktionen bezeichnet .

Kohlenstoff-14

Das einzige kosmogene Radionuklid, das einen signifikanten Beitrag zur inneren Exposition des Menschen leistet, ist Kohlenstoff-14. Radioaktiver Kohlenstoff-14 hat eine Halbwertszeit von 5730 Jahren und unterliegt einem β− -Zerfall , bei dem das Neutron in ein Proton , ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino umgewandelt wird :

Trotz dieser im Vergleich zum Alter der Erde kurzen Halbwertszeit ist Kohlenstoff-14 ein natürlich vorkommendes Isotop. Ihre Anwesenheit kann durch die folgende einfache Beobachtung erklärt werden. Unsere Atmosphäre enthält viele Gase, einschließlich Stickstoff-14. Außerdem wird die Atmosphäre ständig mit energiereichen kosmischen Strahlen bombardiert , die aus Protonen, schwereren Kernen oder Gammastrahlen bestehen. Diese kosmischen Strahlen interagieren mit Kernen in der Atmosphäre und produzieren auch energiereiche Neutronen . Diese Neutronen, die bei diesen Kollisionen entstehen, können von Stickstoff-14 absorbiert werden, um ein Isotop von Kohlenstoff-14 zu erzeugen:

Kohlenstoff-14 kann auch durch andere Neutronenreaktionen in der Atmosphäre erzeugt werden, einschließlich insbesondere 13C (n, γ) 14C und 17O (n, α) 14C. Infolgedessen wird Kohlenstoff-14 in der oberen Atmosphäre kontinuierlich durch Wechselwirkung kosmischer Strahlen mit atmosphärischem Stickstoff gebildet. Durchschnittlich ist nur eines von 1,3 × 10 ¹² Kohlenstoffatomen in der Atmosphäre ein radioaktives Kohlenstoff-14-Atom. Infolgedessen enthalten alle lebenden biologischen Substanzen die gleiche Menge an C-14 pro Gramm Kohlenstoff, dh 0,3 Bq Kohlenstoff-14-Aktivität pro Gramm Kohlenstoff. Kohlenstoff-14 ist im menschlichen Körper in einer Menge von etwa 3700 Bq (0,1 μCi) mit einer biologischen Halbwertszeit von 40 Tagen vorhanden (13 kg Kohlenstoff bei 70 kg Menschen). Beachten Sie, dass die biologische Halbwertszeitist die Zeit, die benötigt wird, um die Menge eines bestimmten Elements im Körper auf die Hälfte seines ursprünglichen Werts zu senken, und zwar allein aufgrund der Beseitigung durch biologische Prozesse. Ein Kohlenstoffatom ist jedoch in der genetischen Information von etwa der Hälfte der Zellen enthalten, während Kalium kein Bestandteil der DNA ist. Der Zerfall eines Kohlenstoff-14-Atoms in der DNA bei einer Person geschieht ungefähr 50 Mal pro Sekunde, wobei ein Kohlenstoffatom in Stickstoff umgewandelt wird.

Die jährliche Dosis von Kohlenstoff-14 wird auf etwa 12 μSv / Jahr geschätzt .

Solange das biologische System lebt, ist der Spiegel aufgrund der konstanten Aufnahme aller Kohlenstoffisotope konstant. Wenn das biologische System stirbt, hört es auf, Kohlenstoff mit seiner Umgebung auszutauschen, und von diesem Zeitpunkt an beginnt die Menge an Kohlenstoff-14, die es enthält, abzunehmen, wenn der Kohlenstoff-14 einem radioaktiven Zerfall unterliegt.

Siehe auch: Kohlenstoff-14-Datierung

Tritium

Tritium ist das einzige natürlich vorkommende Radioisotop von Wasserstoff. Seine Ordnungszahl ist natürlich 1, was bedeutet, dass sich 1 Proton und 1 Elektron in der Atomstruktur befinden. Im Gegensatz zum Wasserstoffkern und Deuteriumkern hat Tritium 2 Neutronen im Kern. Tritium ist natürlich vorkommend, aber äußerst selten .

Tritium entsteht in der Atmosphäre, wenn kosmische Strahlen mit Luftmolekülen kollidieren. Bei der wichtigsten Reaktion für die natürliche Produktion interagiert ein schnelles Neutron (das eine Energie von mehr als 4,0 MeV haben muss) mit Luftstickstoff:

Weltweit werden 148 Petabecquerel pro Jahr aus natürlichen Quellen produziert. Infolgedessen nimmt das erzeugte tritiierte Wasser am Wasserkreislauf teil.

• ca. 400 Bq / m ³ in kontinentalem Wasser
• etwa 100 Bq / m ³ in Ozeanen

Tritium ist ein radioaktives Isotop, emittiert jedoch eine sehr schwache Form von Strahlung, ein energiearmes Beta-Teilchen , das einem Elektron ähnlich ist. Es ist ein reiner Beta-Emitter (dh Beta-Emitter ohne begleitende Gammastrahlung ). Die kinetische Energie des Elektrons variiert mit durchschnittlich 5,7 keV, während die verbleibende Energie vom nahezu nicht nachweisbaren Elektronenantineutrino abgeführt wird . Eine so sehr niedrige Elektronenenergie führt dazu, dass das Elektron die Haut nicht durchdringen kann oder sich in der Luft nicht sehr weit bewegt. Beta-Partikel aus Tritium können nur etwa 6,0 mm Luft durchdringen. Tritium zerfällt durch negativen Beta-Zerfall in Helium-3 mit einer Halbwertszeit von 12,3 Jahren .

Daher stellt Tritium ein Gesundheitsrisiko dar, wenn es nur nach Einnahme in Trinkwasser oder Nahrung oder Einatmen oder Absorption durch die Haut einer inneren Exposition ausgesetzt wird. Das in den Körper aufgenommene Tritium ist gleichmäßig auf alle Weichteile verteilt. Eine durchschnittliche jährliche Dosis aus der natürlichen Tritiumaufnahme beträgt 0,01 μSv .

Bei künstlicher Aufnahme oder Inhalation von Tritium beträgt die biologische Halbwertszeit von Tritium 10 Tage für HTO und 40 Tage für OBT (organisch gebundenes Tritium), das aus HTO im Körper von Erwachsenen gebildet wird. 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.

Wie bereits geschrieben, haben alle Menschen von Geburt an einige radioaktive Isotope in ihrem Körper . Diese Isotope sind insbesondere Kalium-40, Kohlenstoff-14 und Isotope aus der Uran- und Thoriumreihe. Die Variation der Strahlendosis von einer Person zur anderen ist nicht so groß wie die Variation der Dosis von kosmischen und terrestrischen Quellen. Die durchschnittliche jährliche Strahlungsdosis einer Person aus anderen radioaktiven Materialien als Radon beträgt etwa 0,3 mSv / Jahr, wovon:

• 0,2 mSv / Jahr stammt aus Kalium-40,
• 0,12 mSv / Jahr stammen aus der Uran- und Thoriumreihe ,
• 12 μSv / Jahr stammen aus Kohlenstoff-14.

UNSCEAR hat auf der Grundlage einer Vielzahl von Untersuchungen Werte zur jährlichen Aufnahme der verschiedenen Isotope durch den Menschen vorgelegt. Wir können Folgendes erwähnen:

• Ra-226 (22 Bq / Jahr),
• Pb-210 (30 Bq / Jahr),
• Po-210 (58 Bq / Jahr) und
• Ra-228 (15 Bq / Jahr).

Es ist zu beachten, dass die dominierende Komponente der natürlichen Hintergrundexposition, die von den kurzlebigen Zerfallsprodukten von Radon herrührt, hier nicht beteiligt ist. Dieses Problem ist so wichtig, dass es im vorherigen Abschnitt ( Terrestrische Strahlung ) separat behandelt wurde .

Infolgedessen schätzt der UNSCEAR 2000-Bericht eine effektive jährliche Dosis von 0,12 mSv , die sich aus der internen Exposition durch Isotope der Uran- und Thoriumreihe ergibt. Der Hauptverursacher dieser Dosis ist Po-210 . Es ist zu beachten, dass Polonium-210, das Zerfallsprodukt von Blei-210, ein 5,3-MeV-Alpha-Partikel emittiert , das den größten Teil der äquivalenten Dosis liefert. Der Strahlungsgewichtungsfaktor für Alpha-Strahlung beträgt 20. Eine von Alpha-Partikeln absorbierte Dosis von 1 mGy führt zu einer äquivalenten Dosis von 20 mSv.

Interne Strahlung – Ist es gefährlich?

Wir müssen betonen, dass das Essen von Bananen, das Arbeiten als Flugbesatzung oder das Leben an Orten mit einer höheren jährlichen Dosisrate verbunden ist. Das heißt aber nicht, dass es gefährlich sein muss.  In jedem Fall ist auch die Strahlungsintensität von Bedeutung. Es ist sehr ähnlich wie bei der Hitze eines Feuers (weniger energiereiche Strahlung). Wenn Sie zu nah dran sind, ist die Intensität der Wärmestrahlung hoch und Sie können sich verbrennen. Wenn Sie in der richtigen Entfernung sind, können Sie dort problemlos bestehen und es ist außerdem bequem. Wenn Sie zu weit von der Wärmequelle entfernt sind, kann Ihnen auch die unzureichende Wärme schaden. Diese Analogie kann in gewissem Sinne auch auf Strahlung von Strahlungsquellen angewendet werden.

Siehe auch: Interne Strahlungsquelle

Wir müssen betonen, dass das Essen von Bananen, das Arbeiten als Flugbesatzung oder das Leben an Orten mit einer höheren jährlichen Dosisrate verbunden ist. Das heißt aber nicht, dass es gefährlich sein muss.  In jedem Fall ist auch die Strahlungsintensität von Bedeutung. Es ist sehr ähnlich wie bei der Hitze eines Feuers (weniger energiereiche Strahlung). Wenn Sie zu nah dran sind, ist die Intensität der Wärmestrahlung hoch und Sie können sich verbrennen. Wenn Sie in der richtigen Entfernung sind, können Sie dort problemlos bestehen und es ist außerdem bequem. Wenn Sie zu weit von der Wärmequelle entfernt sind, kann Ihnen auch die unzureichende Wärme schaden. Diese Analogie kann in gewissem Sinne auch auf Strahlung von Strahlungsquellen angewendet werden.

Bei  innerer  Strahlung spricht man in der Regel von sogenannten  „niedrigen Dosen“ . Niedrige Dosis bedeutet hier zusätzliche kleine Dosen, die mit der normalen  Hintergrundstrahlung vergleichbar sind  ( 10 µSv  = durchschnittliche Tagesdosis, die vom natürlichen Hintergrund erhalten wird). Die Dosen sind sehr sehr niedrig und daher könnte die Wahrscheinlichkeit einer Krebsentstehung nahezu vernachlässigbar sein. Zweitens, und dies ist von entscheidender Bedeutung, muss noch die Wahrheit über die gesundheitlichen Auswirkungen niedrig dosierter Strahlen gefunden 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 einer  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 von entscheidender Bedeutung sein können  . Die Forschung in den letzten zwei Jahrzehnten ist sehr interessant und zeigt, dass geringe Strahlendosen 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 diesen haben eine adaptive Reaktion auf Strahlung mit niedriger Dosis gezeigt, die zu reduzierten Mutationen und Krebserkrankungen führt. Dieses Phänomen ist bekannt als Strahlungshormese .

Spuren von K-40 sind im gesamten Kalium enthalten und es ist das am häufigsten vorkommende Radioisotop im menschlichen Körper . K-40 ist ein radioaktives Isotop von Kalium, das eine sehr lange Halbwertszeit von 1,251 × 10 ⁹ Jahren aufweist und beide Arten des Beta-Zerfalls durchläuft . Unter diesem Gesichtspunkt kann auch ein menschlicher Körper als Antimateriequelle angesehen werden.

• Ungefähr 89,28% der Zeit (10,72% erfolgen durch Elektroneneinfang) zerfallen zu Calcium-40 unter Emission eines Beta-Teilchens (β−, ein Elektron) mit einer maximalen Energie von 1,33 MeV und eines Antineutrinos , das ein Antiteilchen ist das Neutrino .
• Sehr selten (in 0,001% der Fälle) zerfällt es durch Emission eines Positrons (β +) und eines Neutrinos zu Ar-40 .

Wir müssen betonen, dass das Essen von Bananen, das Arbeiten als Flugbesatzung oder das Leben an Orten mit einer höheren jährlichen Dosisrate verbunden ist. Das heißt aber nicht, dass es gefährlich sein muss.  In jedem Fall ist auch die Strahlungsintensität von Bedeutung. Es ist sehr ähnlich wie bei der Hitze eines Feuers (weniger energiereiche Strahlung). Wenn Sie zu nah dran sind, ist die Intensität der Wärmestrahlung hoch und Sie können sich verbrennen. Wenn Sie in der richtigen Entfernung sind, können Sie dort problemlos bestehen und es ist außerdem bequem. Wenn Sie zu weit von der Wärmequelle entfernt sind, kann Ihnen auch die unzureichende Wärme schaden. Diese Analogie kann in gewissem Sinne auch auf Strahlung von Strahlungsquellen angewendet werden.

Bei  innerer  Strahlung spricht man in der Regel von sogenannten  „niedrigen Dosen“ . Niedrige Dosis bedeutet hier zusätzliche kleine Dosen, die mit der normalen  Hintergrundstrahlung vergleichbar sind  ( 10 µSv  = durchschnittliche Tagesdosis, die vom natürlichen Hintergrund erhalten wird). Die Dosen sind sehr sehr niedrig und daher könnte die Wahrscheinlichkeit einer Krebsentstehung nahezu vernachlässigbar sein. Zweitens, und dies ist von entscheidender Bedeutung, muss noch die Wahrheit über die gesundheitlichen Auswirkungen niedrig dosierter Strahlen gefunden 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 einer  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 von entscheidender Bedeutung sein können  . Die Forschung in den letzten zwei Jahrzehnten ist sehr interessant und zeigt, dass geringe Strahlendosen 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 diesen haben eine adaptive Reaktion auf Strahlung mit niedriger Dosis gezeigt, die zu reduzierten Mutationen und Krebserkrankungen führt. Dieses Phänomen ist bekannt als Strahlungshormese .

Die Bananenäquivalentdosis, BED, ist eine informelle Dosismenge der Exposition gegenüber ionisierender Strahlung. Die Bananenäquivalentdosis dient als allgemeines Beispiel für den Vergleich einer Radioaktivitätsdosis mit der Dosis, der eine durchschnittlich große Banane ausgesetzt ist. Ein BETT ist häufig mit 10 ^-7 Sievert ( 0,1 µSv ) korreliert .

Bananen enthalten signifikant hohe Kaliumkonzentrationen, die für das Funktionieren aller lebenden Zellen von entscheidender Bedeutung sind. Die Übertragung von Kaliumionen durch Nervenzellmembranen ist für eine normale Nervenübertragung notwendig. Natürliches Kalium enthält aber auch ein radioaktives Isotop Kalium-40 (0,012%). Kalium-40 ist ein radioaktives Isotop von Kalium, das eine sehr lange Halbwertszeit von 1,251 × 10 ⁹ Jahren aufweist und beide Arten des Beta-Zerfalls durchläuft .

• Ungefähr 89,28% der Zeit (10,72% erfolgen durch Elektroneneinfang) zerfallen zu Calcium-40 unter Emission eines Beta-Teilchens (β−, ein Elektron) mit einer maximalen Energie von 1,33 MeV und eines Antineutrinos , das ein Antiteilchen ist das Neutrino .
• Sehr selten (in 0,001% der Fälle) zerfällt es durch Emission eines Positrons (β +) und eines Neutrinos zu Ar-40 .

Ein BETT ist häufig mit 10 ^-7 Sievert (0,1 µSv) korreliert . Die Strahlenexposition durch den Verzehr einer Banane beträgt ungefähr 1% der durchschnittlichen täglichen Strahlenexposition, was 100 Bananenäquivalentdosen (BED) entspricht. Ein Thorax-CT liefert 58.000 BED (5,8 mSv). Eine tödliche Dosis, die einen Menschen mit einem 50% igen Risiko innerhalb von 30 Tagen (LD50 / 30) Bestrahlung tötet, beträgt ungefähr 50.000.000 BED (5000 mSv). In der Praxis ist diese Dosis jedoch nicht kumulativ, da die hauptsächliche radioaktive Komponente ausgeschieden wird, um das metabolische Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus gibt es auch ein Problem mit der Gesamtdosis .

Das BED soll die Öffentlichkeit nur über das Vorhandensein von sehr geringen natürlichen Radioaktivitätswerten in natürlichen Lebensmitteln informieren und ist keine offiziell verabschiedete Dosismessung.

Strahlung von Bananen – Ist es gefährlich?

Wir müssen betonen, dass das Essen von Bananen, das Arbeiten als Flugbesatzung oder das Leben an Orten mit einer höheren jährlichen Dosisrate verbunden ist. Das heißt aber nicht, dass es gefährlich sein muss.  In jedem Fall ist auch die Strahlungsintensität von Bedeutung. Es ist sehr ähnlich wie bei der Hitze eines Feuers (weniger energiereiche Strahlung). Wenn Sie zu nah dran sind, ist die Intensität der Wärmestrahlung hoch und Sie können sich verbrennen. Wenn Sie in der richtigen Entfernung sind, können Sie dort problemlos bestehen und es ist außerdem bequem. Wenn Sie zu weit von der Wärmequelle entfernt sind, kann Ihnen auch die unzureichende Wärme schaden. Diese Analogie kann in gewissem Sinne auch auf Strahlung von Strahlungsquellen angewendet werden.

Bei  innerer  Strahlung spricht man in der Regel von sogenannten  „niedrigen Dosen“ . Niedrige Dosis bedeutet hier zusätzliche kleine Dosen, die mit der normalen  Hintergrundstrahlung vergleichbar sind  ( 10 µSv  = durchschnittliche Tagesdosis, die vom natürlichen Hintergrund erhalten wird). Die Dosen sind sehr sehr niedrig und daher könnte die Wahrscheinlichkeit einer Krebsentstehung nahezu vernachlässigbar sein. Zweitens, und dies ist von entscheidender Bedeutung, muss noch die Wahrheit über die gesundheitlichen Auswirkungen niedrig dosierter Strahlen gefunden 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 einer  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 von entscheidender Bedeutung sein können  . Die Forschung in den letzten zwei Jahrzehnten ist sehr interessant und zeigt, dass geringe Strahlendosen 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 diesen haben eine adaptive Reaktion auf Strahlung mit niedriger Dosis gezeigt, die zu reduzierten Mutationen und Krebserkrankungen führt. Dieses Phänomen ist bekannt als Strahlungshormese .

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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.com oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.

Spuren von K-40 sind im gesamten Kalium enthalten und es ist das am häufigsten vorkommende Radioisotop im menschlichen Körper . K-40 ist ein radioaktives Isotop von Kalium, das eine sehr lange Halbwertszeit von 1,251 × 10 ⁹ Jahren aufweist und beide Arten des Beta-Zerfalls durchläuft . Unter diesem Gesichtspunkt kann auch ein menschlicher Körper als Antimateriequelle angesehen werden.

• Ungefähr 89,28% der Zeit (10,72% erfolgen durch Elektroneneinfang) zerfallen zu Calcium-40 unter Emission eines Beta-Teilchens (β−, ein Elektron) mit einer maximalen Energie von 1,33 MeV und eines Antineutrinos , das ein Antiteilchen ist das Neutrino .
• Sehr selten (in 0,001% der Fälle) zerfällt es durch Emission eines Positrons (β +) und eines Neutrinos zu Ar-40 .

Die Kaliumkonzentration im menschlichen Körper basiert streng auf dem homöostatischen Prinzip. Kalium wird nach der Nahrungsaufnahme mehr oder weniger im Körper verteilt (insbesondere in Weichgeweben). Ein 70 kg schwerer Mann enthält etwa 126 g Kalium (0,18%), das meiste davon befindet sich in den Muskeln. Der tägliche Kaliumverbrauch beträgt ca. 2,5 Gramm. Daher ist die Kalium-40-Konzentration bei allen Personen mit einem Gehalt von etwa 55 Bq / kg (insgesamt 3850 Bq) nahezu stabil , was einer effektiven Jahresdosis von 0,2 mSv entspricht .

Kalium ist ein natürlich vorkommendes chemisches Element mit der Ordnungszahl 19, dh die Atomstruktur enthält 19 Protonen und 19 Elektronen . Das chemische Symbol für Kalium ist K (von neo-lateinischem Kalium).

Natürliches Kalium besteht hauptsächlich aus dem Isotop K-39 (93,26%), daher liegt die Atommasse des Kaliumelements in der Nähe der Atommasse des Isotops K-39 (39,098 u). Natürliches Kalium besteht auch aus zwei anderen Isotopen: K-41 (6,73%) und K-40 (0,012%). Kalium-40 ist ein instabiles (radioaktives) natürlich vorkommendes Isotop von Kalium. Es hat eine sehr lange Halbwertszeit von 1,251 × 10 ⁹ Jahren. Daher gehört dieses Isotop zu den Urnukliden , da seine Halbwertszeit mit dem Alter der Erde vergleichbar ist.

Spuren von K-40 sind im gesamten Kalium enthalten und es ist das am häufigsten vorkommende Radioisotop im menschlichen Körper . K-40 ist ein radioaktives Isotop von Kalium, das eine sehr lange Halbwertszeit von 1,251 × 10 ⁹ Jahren aufweist und beide Arten des Beta-Zerfalls durchläuft . Unter diesem Gesichtspunkt kann auch ein menschlicher Körper als Antimateriequelle angesehen werden.

• Ungefähr 89,28% der Zeit (10,72% erfolgen durch Elektroneneinfang) zerfallen zu Calcium-40 unter Emission eines Beta-Teilchens (β−, ein Elektron) mit einer maximalen Energie von 1,33 MeV und eines Antineutrinos , das ein Antiteilchen ist das Neutrino .
• Sehr selten (in 0,001% der Fälle) zerfällt es durch Emission eines Positrons (β +) und eines Neutrinos zu Ar-40 .

Kalium-40 im Körper – Strahlendosis

Die Kaliumkonzentration im menschlichen Körper basiert streng auf dem homöostatischen Prinzip. Kalium wird nach der Nahrungsaufnahme mehr oder weniger im Körper verteilt (insbesondere in Weichgeweben). Ein 70 kg schwerer Mann enthält etwa 126 g Kalium (0,18%), das meiste davon befindet sich in den Muskeln. Der tägliche Kaliumverbrauch beträgt ca. 2,5 Gramm. Daher ist die Kalium-40-Konzentration bei allen Personen mit einem Gehalt von etwa 55 Bq / kg (insgesamt 3850 Bq) nahezu stabil , was einer effektiven Jahresdosis von 0,2 mSv entspricht .

Bananenäquivalentdosis – BETT

Die Bananenäquivalentdosis, BED, ist eine informelle Dosismenge der Exposition gegenüber ionisierender Strahlung. Die Bananenäquivalentdosis dient als allgemeines Beispiel für den Vergleich einer Radioaktivitätsdosis mit der Dosis, der eine durchschnittlich große Banane ausgesetzt ist. Ein BETT ist häufig mit 10 ^-7 Sievert ( 0,1 µSv ) korreliert .

Bananen enthalten signifikant hohe Kaliumkonzentrationen, die für das Funktionieren aller lebenden Zellen von entscheidender Bedeutung sind. Die Übertragung von Kaliumionen durch Nervenzellmembranen ist für eine normale Nervenübertragung notwendig. Natürliches Kalium enthält aber auch ein radioaktives Isotop Kalium-40 (0,012%). Kalium-40 ist ein radioaktives Isotop von Kalium, das eine sehr lange Halbwertszeit von 1,251 × 10 ⁹ Jahren aufweist und beide Arten des Beta-Zerfalls durchläuft .

Ein BETT ist häufig mit 10 ^-7 Sievert (0,1 µSv) korreliert . Die Strahlenexposition durch den Verzehr einer Banane beträgt ungefähr 1% der durchschnittlichen täglichen Strahlenexposition, was 100 Bananenäquivalentdosen (BED) entspricht. Ein Thorax-CT liefert 58.000 BED (5,8 mSv). Eine tödliche Dosis, die einen Menschen mit einem 50% igen Risiko innerhalb von 30 Tagen (LD50 / 30) Bestrahlung tötet, beträgt ungefähr 50.000.000 BED (5000 mSv). In der Praxis ist diese Dosis jedoch nicht kumulativ, da die hauptsächliche radioaktive Komponente ausgeschieden wird, um das metabolische Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus gibt es auch ein Problem mit der Gesamtdosis .

Das BED soll die Öffentlichkeit nur über das Vorhandensein von sehr geringen natürlichen Radioaktivitätswerten in natürlichen Lebensmitteln informieren und ist keine offiziell verabschiedete Dosismessung.

Interne Strahlung – Ist es gefährlich?

Wir müssen betonen, dass das Essen von Bananen, das Arbeiten als Flugbesatzungsmitglied oder das Leben an Orten mit erhöht Ihre jährliche Dosisleistung. Das heißt aber nicht, dass es gefährlich sein muss.  In jedem Fall spielt auch die Intensität der Strahlung eine Rolle. Es ist sehr ähnlich wie bei Feuerwärme (weniger energetische Strahlung). Wenn Sie zu nahe sind, ist die Intensität der Wärmestrahlung hoch und Sie können sich verbrennen. Wenn Sie in der richtigen Entfernung sind, können Sie dort problemlos standhalten und es ist außerdem bequem. Wenn Sie zu weit von der Wärmequelle entfernt sind, kann Sie auch die Unzulänglichkeit der Wärme verletzen. Diese Analogie kann in gewissem Sinne auch auf Strahlung von Strahlungsquellen angewendet werden.

Bei  innerer  Strahlung handelt es sich in der Regel um sogenannte  „niedrige Dosen“ . Niedrige Dosis bedeutet hier zusätzliche kleine Dosen, die mit der normalen  Hintergrundstrahlung vergleichbar sind  ( 10 µSv  = durchschnittliche Tagesdosis aus natürlichem Hintergrund). Die Dosen sind sehr sehr niedrig und daher könnte die Wahrscheinlichkeit einer Krebsinduktion nahezu vernachlässigbar sein. 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 bekannt als Strahlenhormese .

Radon ist ein farbloses, geruchloses, geschmackloses Edelgas , das auf natürliche Weise als Zerfallsprodukt von Radium vorkommt. Alle Radonisotope sind radioaktiv , aber die beiden Radonisotope Radon-222 und Radon-220 sind aus Strahlenschutzgründen sehr wichtig.

Isotope von Radon

• 

  Radon-222 . Das Radon-222-Isotop ist ein natürliches Zerfallsprodukt des stabilsten Uranisotops (Uran-238) und gehört daher zur Uranreihe . Die Halbwertszeit von Radon-222 beträgt 3,8 Tage und es zerfällt über Alpha-Zerfall zu Polonium-218.

• Radon-220 . Das Radon-220-Isotop, das allgemein als Thoron bezeichnet wird , ist ein natürliches Zerfallsprodukt des stabilsten Thoriumisotops ( Thorium-232 ) und gehört daher zur Thoriumreihe . Die Halbwertszeit von Radon-220 beträgt 55 Sekunden und es zerfällt über Alpha-Zerfall zu Polonium-216.

Es ist wichtig anzumerken, dass Radon ein Edelgas ist , während alle seine Zerfallsprodukte Metalle sind . Der Hauptmechanismus für den Eintritt von Radon in die Atmosphäre ist die Diffusion durch den Boden . Radon diffundiert als Gas durch Gesteine ​​und den Boden. Wenn Radon zerfällt, sind die metallischen Isotope der Tochter Ionen, die an andere Moleküle wie Wasser und Aerosolpartikel in der Luft gebunden werden. Daher beziehen sich alle Diskussionen über Radonkonzentrationen in der Umwelt auf Radon-222 . Während die durchschnittliche Produktionsrate von Radon-220(Thoron) entspricht in etwa der Menge von Radon-222, die Menge an Radon-220 in der Umwelt ist viel geringer als die von Radon-222, da die Halbwertszeit von Radon-222 erheblich kürzer ist (es hat weniger Zeit zur Diffusion). 222 (55 Sekunden gegenüber 3,8 Tagen). Radon-220 hat einfach eine geringere Chance, aus dem Gestein zu entkommen.

Radon-222

Radon-222 ist ein Gas, das durch den Zerfall von Radium-226 erzeugt wird. Beide sind Teil der natürlichen Uranreihe. Da Uran weltweit in unterschiedlichen Konzentrationen im Boden vorkommt, variiert auch die Dosis des gasförmigen Radons weltweit. Radon-222 ist das wichtigste und stabilste Isotop des Radons. Mit einer Halbwertszeit von nur 3,8 Tagen ist Radon eines der seltensten Elemente, da es so schnell zerfällt. Eine wichtige Quelle natürlicher Strahlung ist Radongas, das kontinuierlich aus dem Grundgestein austritt, sich jedoch aufgrund seiner hohen Dichte in schlecht belüfteten Häusern ansammeln kann. Die Tatsache, Radon ist Gasspielt eine entscheidende Rolle bei der Verbreitung aller seiner Tochterkerne. Radon ist für seine kurzlebigen Zerfallsprodukte ( Pb-210 und Po-210 ), die weitaus mehr Gesundheitsrisiken bergen, ein Transportmedium vom Gestein in die Atmosphäre (oder in Gebäude) .

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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.com oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.

Radon ist ein farbloses, geruchloses, geschmackloses Edelgas , das auf natürliche Weise als Zerfallsprodukt von Radium vorkommt. Alle Radonisotope sind radioaktiv , aber die beiden Radonisotope Radon-222 und Radon-220 sind aus Strahlenschutzgründen sehr wichtig.

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  Radon-222 . Das Radon-222-Isotop ist ein natürliches Zerfallsprodukt des stabilsten Uranisotops (Uran-238) und gehört daher zur Uranreihe . Die Halbwertszeit von Radon-222 beträgt 3,8 Tage und es zerfällt über Alpha-Zerfall zu Polonium-218.

• Radon-220 . Das Radon-220-Isotop, das allgemein als Thoron bezeichnet wird , ist ein natürliches Zerfallsprodukt des stabilsten Thoriumisotops ( Thorium-232 ) und gehört daher zur Thoriumreihe . Die Halbwertszeit von Radon-220 beträgt 55 Sekunden und es zerfällt über Alpha-Zerfall zu Polonium-216.

Es ist wichtig anzumerken, dass Radon ein Edelgas ist , während alle seine Zerfallsprodukte Metalle sind . Der Hauptmechanismus für den Eintritt von Radon in die Atmosphäre ist die Diffusion durch den Boden . Radon diffundiert als Gas durch Gesteine ​​und den Boden. Wenn Radon zerfällt, sind die metallischen Isotope der Tochter Ionen, die an andere Moleküle wie Wasser und Aerosolpartikel in der Luft gebunden werden. Daher beziehen sich alle Diskussionen über Radonkonzentrationen in der Umwelt auf Radon-222 . Während die durchschnittliche Produktionsrate von Radon-220(Thoron) entspricht in etwa der Menge von Radon-222, die Menge an Radon-220 in der Umwelt ist viel geringer als die von Radon-222, da die Halbwertszeit von Radon-222 erheblich kürzer ist (es hat weniger Zeit zur Diffusion). 222 (55 Sekunden gegenüber 3,8 Tagen). Radon-220 hat einfach eine geringere Chance, aus dem Gestein zu entkommen.

Alpha-Zerfall

Alpha-Zerfall  (oder  α-Zerfall  und auch  Alpha-Radioaktivität ) bezeichnet den Zerfall eines  Elternkerns  zu einer Tochter durch die Emission des Kerns eines Heliumatoms. Der Alpha-Zerfall ist ein Quantentunnelungsprozess . Um emittiert zu werden, muss das  Alpha-Teilchen  eine Potentialbarriere durchdringen. Dies ähnelt dem  Clusterzerfall , bei dem ein Atomkern einen kleinen „Cluster“ von Neutronen und Protonen (z.B. ¹² C)emittiert . Dieser Übergang kann charakterisiert werden als:

Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, werden Alphateilchen beim Alpha-Zerfall emittiert. Alpha-Teilchen  sind energetische  Heliumkerne . Alpha-Teilchen bestehen aus zwei  Protonen  und zwei  Neutronen  , die zu einem Teilchen verbunden sind, das mit einem Heliumkern identisch ist. Alpha-Teilchen sind relativ groß und doppelt positiv geladen. Sie sind  nicht sehr durchdringend  und ein Stück Papier kann sie aufhalten. Sie bewegen sich nur wenige Zentimeter, geben aber auf ihren kurzen Wegen alle Energie ab.

Radon-222

Radon-222 ist ein Gas, das durch den Zerfall von Radium-226 erzeugt wird. Beide sind Teil der natürlichen Uranreihe. Da Uran weltweit in unterschiedlichen Konzentrationen im Boden vorkommt, variiert auch die Dosis des gasförmigen Radons weltweit. Radon-222 ist das wichtigste und stabilste Isotop des Radons. Mit einer Halbwertszeit von nur 3,8 Tagen ist Radon eines der seltensten Elemente, da es so schnell zerfällt. Eine wichtige Quelle natürlicher Strahlung ist Radongas, das kontinuierlich aus dem Grundgestein austritt, sich jedoch aufgrund seiner hohen Dichte in schlecht belüfteten Häusern ansammeln kann. Die Tatsache, Radon ist Gasspielt eine entscheidende Rolle bei der Verbreitung aller seiner Tochterkerne. Radon ist für seine kurzlebigen Zerfallsprodukte ( Pb-210 und Po-210 ), die weitaus mehr Gesundheitsrisiken bergen, ein Transportmedium vom Gestein in die Atmosphäre (oder in Gebäude) .