Nick Connor

Unter terrestrischer Strahlung versteht man Strahlungsquellen im Boden, im Wasser und in der Vegetation. Die Hauptisotope, die für die terrestrische Strahlung von Belang sind, sind Kalium, Uran und die Zerfallsprodukte von Uran wie Thorium, Radium und Radon . Beachten Sie, dass die terrestrische Strahlung eine durch diese Radionuklide verursachte äußere Exposition umfasst. Eine interne Dosis, die durch diese Redionuklide verursacht wird, wird diskutiert in: Internal Source of Radiation .

Diese Radionuklide sind überall in Spuren vorhanden. Bei der Entstehung der Erde bildeten sich einige radioaktive Elemente. Nach den vier Milliarden Jahren sind alle kurzlebigen Isotope zerfallen. Einige dieser Isotope haben jedoch eine sehr lange Halbwertszeit, Milliarden von Jahren, und sind immer noch vorhanden. Diese Radionuklide sind als Urradionuklide bekannt und tragen zur jährlichen Dosis eines Individuums bei. Da die meisten natürlichen radioaktiven Isotope schwer sind, ist mehr als eine Auflösung erforderlich, bevor ein stabiles Atom erreicht wird. Diese Abfolge instabiler Atomkerne und ihre Zerfallsarten , die zu einem stabilen Kern führt, wird als radioaktive Reihe bezeichnet .

Dosis aus terrestrischer Strahlung

Überall sind geringe Mengen an Uran, Thorium und deren Zerfallsprodukten zu finden. Einige dieser Materialien werden mit Nahrung und Wasser aufgenommen, während andere, wie Radon, eingeatmet werden. Die Dosis aus terrestrischen Quellen variiert auch in verschiedenen Teilen der Welt. Standorte mit höheren Konzentrationen von Uran und Thorium im Boden weisen höhere Dosierungen auf. Die durchschnittliche Dosisleistung, die von terrestrischen Nukliden ausgeht (mit Ausnahme der Radonexposition), liegt bei 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 einer hohen Radiumkonzentration in Ramsar, Iran (von 1 bis 2 µGy / h) gemessen 10 µGy / h).

Die Hauptisotope, die für die terrestrische Strahlung von Belang sind, sind Uran und die Zerfallsprodukte von Uran wie Thorium, Radium und Radon. Radon ist normalerweise die größte natürliche Strahlungsquelle, die zur Exposition der Bevölkerung beiträgt, und macht manchmal die Hälfte der Gesamtexposition aus allen Quellen aus. Es ist so wichtig, dass dies normalerweise separat behandelt wird. Die durchschnittliche jährliche Strahlungsdosis für eine Person aus Radon und seinen Zerfallsprodukten beträgt etwa 2 mSv / Jahr und kann von Ort zu Ort über viele Größenordnungen variieren.

Strahlung von Thorium und seinen Zerfallsprodukten

Die Thoriumkaskade  beeinflusst die Radioaktivität ( Zerfälle pro Sekunde ) natürlicher Proben und natürlicher Materialien erheblich  . Alle Nachkommen sind zumindest vorübergehend in jeder natürlichen thoriumhaltigen Probe vorhanden, ob Metall, Verbindung oder Mineral. Beispielsweise ist reines  Thorium-232  schwach radioaktiv (proportional zu seiner langen Halbwertszeit), aber ein Thoriumerz ist aufgrund seiner Tochterisotope (z. B. Radon, Radium usw.) etwa zehnmal radioaktiver als das reine Thorium-232-Metall. es beinhaltet. Instabile Radiumisotope sind nicht nur bedeutende Strahler von Radioaktivität, sondern erzeugen als nächste Stufe in der Zerfallskette auch Radon, ein schweres, inertes, natürlich vorkommendes radioaktives Gas.

Unter terrestrischer Strahlung versteht man Strahlungsquellen im Boden, im Wasser und in der Vegetation. Die Hauptisotope, die für die terrestrische Strahlung von Belang sind, sind Kalium, Uran und die Zerfallsprodukte von Uran wie Thorium, Radium und Radon . Beachten Sie, dass die terrestrische Strahlung eine durch diese Radionuklide verursachte äußere Exposition umfasst. Eine interne Dosis, die durch diese Redionuklide verursacht wird, wird diskutiert in: Internal Source of Radiation .

Diese Radionuklide sind überall in Spuren vorhanden. Bei der Entstehung der Erde bildeten sich einige radioaktive Elemente. Nach den vier Milliarden Jahren sind alle kurzlebigen Isotope zerfallen. Einige dieser Isotope haben jedoch eine sehr lange Halbwertszeit, Milliarden von Jahren, und sind immer noch vorhanden. Diese Radionuklide sind als Urradionuklide bekannt und tragen zur jährlichen Dosis eines Individuums bei. Da die meisten natürlichen radioaktiven Isotope schwer sind, ist mehr als eine Auflösung erforderlich, bevor ein stabiles Atom erreicht wird. Diese Abfolge instabiler Atomkerne und ihre Zerfallsarten , die zu einem stabilen Kern führt, wird als radioaktive Reihe bezeichnet .

Dosis aus terrestrischer Strahlung

Überall sind geringe Mengen an Uran, Thorium und deren Zerfallsprodukten zu finden. Einige dieser Materialien werden mit Nahrung und Wasser aufgenommen, während andere, wie Radon, eingeatmet werden. Die Dosis aus terrestrischen Quellen variiert auch in verschiedenen Teilen der Welt. Standorte mit höheren Konzentrationen von Uran und Thorium im Boden weisen höhere Dosierungen auf. Die durchschnittliche Dosisleistung, die von terrestrischen Nukliden ausgeht (mit Ausnahme der Radonexposition), liegt bei 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 einer hohen Radiumkonzentration in Ramsar, Iran (von 1 bis 2 µGy / h) gemessen 10 µGy / h).

Die Hauptisotope, die für die terrestrische Strahlung von Belang sind, sind Uran und die Zerfallsprodukte von Uran wie Thorium, Radium und Radon. Radon ist normalerweise die größte natürliche Strahlungsquelle, die zur Exposition der Bevölkerung beiträgt, und macht manchmal die Hälfte der Gesamtexposition aus allen Quellen aus. Es ist so wichtig, dass dies normalerweise separat behandelt wird. Die durchschnittliche jährliche Strahlungsdosis für eine Person aus Radon und seinen Zerfallsprodukten beträgt etwa 2 mSv / Jahr und kann von Ort zu Ort über viele Größenordnungen variieren.

Strahlung von Uran und seinen Zerfallsprodukten

Die  Urankaskade  beeinflusst die Radioaktivität ( Zersetzung pro Sekunde ) natürlicher Proben und natürlicher Materialien erheblich . Alle Nachkommen sind zumindest vorübergehend in jeder natürlichen uranhaltigen Probe vorhanden, ob Metall, Verbindung oder Mineral. Beispielsweise ist reines Uran-238 schwach radioaktiv (proportional zu seiner langen Halbwertszeit), aber ein Uranerz ist aufgrund seiner Tochterisotope (z. B. Radon, Radium usw.) etwa 13-mal radioaktiver als das reine Uran-238-Metall. es beinhaltet. Instabile Radiumisotope sind nicht nur bedeutende Strahler von Radioaktivität, sondern erzeugen als nächste Stufe in der Zerfallskette auch Radon, ein schweres, inertes, natürlich vorkommendes radioaktives Gas.

Es gibt zwei verschiedene Gruppen, die künstlichen Strahlungsquellen ausgesetzt sind. Der Wissenschaftliche Ausschuss der Vereinten Nationen für die Auswirkungen der Atomstrahlung (UNSCEAR) hat folgende Expositionsarten für Menschen aufgeführt:

• Exposition der Öffentlichkeit, dh Exposition einzelner Personen der Öffentlichkeit und der Bevölkerung im Allgemeinen
• berufliche Strahlenexposition, dh die Exposition von Arbeitnehmern in Situationen, in denen ihre Exposition in direktem Zusammenhang mit ihrer Arbeit steht oder von ihr verlangt wird

Öffentliche Exposition durch künstliche Strahlenquellen

Im Allgemeinen setzen die folgenden künstlichen Quellen die Öffentlichkeit Strahlung aus:

• Medizinische Expositionen (bei weitem die bedeutendste künstliche Quelle)
  • Diagnostische Röntgenaufnahmen
  • Nuklearmedizinische Verfahren (Jod-131, Cäsium-137, Technetium-99m usw.)
• Verbraucherprodukte
  • Bau- und Straßenbaumaterialien
  • Rauchen von Zigaretten (Polonium-210)
  • Brennbare Brennstoffe, einschließlich Gas und Kohle
  • Röntgensicherheitssysteme
  • Fernseher
  • Rauchmelder (Americium)
  • Laternenmäntel (Thorium)

In geringerem Maße ist die Öffentlichkeit auch Strahlung aus dem Kernbrennstoffkreislauf ausgesetzt, vom Uranabbau über das Mahlen bis hin zur Entsorgung gebrauchter (abgebrannter) Brennelemente. Bemerkenswerterweise ist die Öffentlichkeit auch Strahlung von sogenannten „ verstärkten Quellen natürlich vorkommenden radioaktiven Materials “ ausgesetzt . Dies bedeutet, dass auch Industrien wie der Metallabbau , der Kohlebergbau und die Stromerzeugung aus Kohle aufgrund der Verdichtung natürlich vorkommender Radionuklide zusätzliche Expositionen verursachen. Die Öffentlichkeit ist durch den Transport radioaktiver Stoffe und die Folgen von Atomwaffentests und Reaktorunfällen (wie Tschernobyl) nur minimal exponiert.

Aus diesem Grund verlangen die meisten Aufsichtsbehörden, die maximale Strahlenbelastung einzelner Mitglieder der Öffentlichkeit auf 100 mrem (1 mSv) pro Jahr zu begrenzen.

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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.

Strahlung 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. Im Allgemeinen gibt es zwei große Kategorien von  Strahlungsquellen :

• Natürliche Hintergrundstrahlung . Natürliche Hintergrundstrahlung umfasst die von der Sonne erzeugte Strahlung, Blitze, ursprüngliche Radioisotope oder Supernovaexplosionen usw.
• Vom Menschen verursachte Strahlungsquellen . Vom Menschen verursachte Quellen umfassen medizinische Verwendungen von Strahlung, Rückstände von Kerntests, industrielle Verwendungen von Strahlung usw.

Spezieller Verweis: Quellen und Wirkungen ionisierender Strahlung, Anhang B. UNSCEAR. New York, 2010. ISBN: 978-92-1-142274-0.

Vom Menschen verursachte Strahlungsquellen

Da ionisierende Strahlung viele industrielle und medizinische Anwendungen hat, können Menschen auch künstlichen Strahlungsquellen ausgesetzt sein. Vom Menschen verursachte Quellen umfassen medizinische Strahlenverwendungen, Rückstände aus Kerntests, industrielle Strahlenverwendungen, Fernsehen und zahlreiche andere strahlungserzeugende Geräte. In einigen Rauchmeldern können Sie beispielsweise künstliche Radionuklide wie Americium-241 antreffen. Dieses künstliche Radionuklid wird verwendet, um Luft zu ionisieren und Rauch aufzuspüren.

Es ist zu beachten, dass die meisten dieser Expositionen eine sehr geringe Intensität und Gesamtdosis aufweisen und keine größeren gesundheitlichen Auswirkungen haben. In jedem Fall muss die Nützlichkeit ionisierender Strahlung mit ihren Gefahren in Einklang gebracht werden. Heutzutage wurde ein Kompromiss gefunden und die meisten Anwendungen der Strahlung werden optimiert. Es ist heutzutage fast unglaublich, dass Röntgenstrahlen einmal verwendet wurden, um das richtige Paar Schuhe zu finden (z. B. Schuhputz-Durchleuchtung). In den letzten Jahren durchgeführte Messungen zeigen, dass die Fußdosen bei einer Exposition von 20 Sekunden im Bereich von 0,07 bis 0,14 Gy lagen. Diese Praxis wurde eingestellt, als die Risiken ionisierender Strahlung besser verstanden wurden.

Es gibt zwei verschiedene Gruppen, die künstlichen Strahlungsquellen ausgesetzt sind. Der Wissenschaftliche Ausschuss der Vereinten Nationen für die Auswirkungen der Atomstrahlung (UNSCEAR) hat folgende Expositionsarten für Menschen aufgeführt:

• Exposition der Öffentlichkeit, dh Exposition einzelner Personen der Öffentlichkeit und der Bevölkerung im Allgemeinen
• berufliche Strahlenexposition, dh die Exposition von Arbeitnehmern in Situationen, in denen ihre Exposition in direktem Zusammenhang mit ihrer Arbeit steht oder von ihr verlangt wird

Öffentliche Exposition

Im Allgemeinen setzen die folgenden künstlichen Quellen die Öffentlichkeit Strahlung aus:

• Medizinische Expositionen (bei weitem die bedeutendste künstliche Quelle)
  • Diagnostische Röntgenaufnahmen
  • Nuklearmedizinische Verfahren (Jod-131, Cäsium-137, Technetium-99m usw.)
• Verbraucherprodukte
  • Bau- und Straßenbaumaterialien
  • Rauchen von Zigaretten (Polonium-210)
  • Brennbare Brennstoffe, einschließlich Gas und Kohle
  • Röntgensicherheitssysteme
  • Fernseher
  • Rauchmelder (Americium)
  • Laternenmäntel (Thorium)

In geringerem Maße ist die Öffentlichkeit auch Strahlung aus dem Kernbrennstoffkreislauf ausgesetzt, vom Uranabbau über das Mahlen bis hin zur Entsorgung gebrauchter (abgebrannter) Brennelemente. Bemerkenswerterweise ist die Öffentlichkeit auch Strahlung von sogenannten „ verstärkten Quellen natürlich vorkommenden radioaktiven Materials “ ausgesetzt . Dies bedeutet, dass auch Industrien wie der Metallabbau , der Kohlebergbau und die Stromerzeugung aus Kohle aufgrund der Verdichtung natürlich vorkommender Radionuklide zusätzliche Expositionen verursachen. Die Öffentlichkeit ist durch den Transport radioaktiver Stoffe und die Folgen von Atomwaffentests und Reaktorunfällen (wie Tschernobyl) nur minimal exponiert.

Aus diesem Grund verlangen die meisten Aufsichtsbehörden, die maximale Strahlenbelastung einzelner Mitglieder der Öffentlichkeit auf 100 mrem (1 mSv) pro Jahr zu begrenzen.

Exposition durch Beruf

Wie geschrieben wurde, ist berufliche Exposition die Exposition von Arbeitnehmern in Situationen, in denen ihre Exposition in direktem Zusammenhang mit ihrer Arbeit steht oder von dieser verlangt wird. Laut ICRP bezieht sich die berufliche Exposition auf alle Expositionen, die Arbeitnehmer im Laufe ihrer Arbeit erleiden, mit Ausnahme von

1. ausgeschlossene Expositionen und Expositionen von freigestellten Tätigkeiten mit Strahlung oder freigestellten Quellen
2. jede medizinische Exposition
3. die normale lokale natürliche Hintergrundstrahlung.

Beruflich exponierte Personen arbeiten im Allgemeinen in folgenden Bereichen:

• Kraftstoffkreislaufanlagen
• Industrielle Radiographie
• Radiologische Abteilungen (medizinisch)
• Nuklearmedizinische Abteilungen
• Abteilungen für Radioonkologie
• Atomkraftwerke
• Forschungslabors der Regierung und der Universität

Solche Personen sind je nach ihrer spezifischen Arbeit und den Quellen, mit denen sie arbeiten, unterschiedlichen Arten und Mengen von Strahlung ausgesetzt. Aus diesem Grund müssen die meisten Aufsichtsbehörden die berufliche Exposition gegenüber Erwachsenen, die mit radioaktivem Material arbeiten, auf 5000 mrem (50 mSv) pro Jahr begrenzen. Zu diesem Zweck überwachen die Arbeitgeber die Exposition dieser Personen sorgfältig mit Instrumenten, die als Dosimeter bezeichnet werden und an einer Position des Körpers getragen werden, die für ihre Exposition repräsentativ ist. In den meisten Situationen beruflicher Exposition kann die effektive Dosis E aus Betriebsgrößen unter Verwendung der folgenden Formel abgeleitet werden:

Die festgelegte Dosis ist eine Dosismenge, die das stochastische Gesundheitsrisiko aufgrund der Aufnahme von radioaktivem Material in den menschlichen Körper misst .

Siehe auch: Dosisüberwachung

Medizinische Expositionen – Dosen aus medizinischen Strahlenquellen

Strahlung wird in verschiedenen medizinischen Untersuchungen und Behandlungen eingesetzt. Dosen aus medizinischen Strahlenquellen werden natürlich bestimmt, ob eine Person behandelt wurde oder nicht. Im Allgemeinen ist die Strahlenbelastung durch medizinische diagnostische Untersuchungen gering (insbesondere bei diagnostischen Anwendungen). Die Dosen können ebenfalls hoch sein (nur für therapeutische Zwecke), müssen jedoch in jedem Fall immer durch die Vorteile einer genauen Diagnose möglicher Krankheitszustände oder durch die Vorteile einer genauen Behandlung gerechtfertigt sein. Diese Dosen umfassen Beiträge aus der medizinischen und zahnmedizinischen Diagnostik (diagnostische Röntgenstrahlen), der klinischen Nuklearmedizin und der Strahlentherapie.

Die medizinische Verwendung ionisierender Strahlung bleibt ein sich schnell änderndes Feld. In jedem Fall muss die Nützlichkeit ionisierender Strahlung mit ihren Gefahren in Einklang gebracht werden. Heutzutage wurde ein Kompromiss gefunden und die meisten Strahlungsanwendungen werden optimiert. Heute ist es fast unglaublich, dass Röntgenstrahlen früher verwendet wurden, um das richtige Paar Schuhe zu finden (dh Schuhanpassungs-Fluoroskopie). In den letzten Jahren durchgeführte Messungen zeigen, dass die Fußdosen bei einer Exposition von 20 Sekunden im Bereich von 0,07 bis 0,14 Gy lagen. Diese Praxis wurde gestoppt, als die Risiken ionisierender Strahlung besser verstanden wurden.

In den folgenden Punkten versuchen wir, enorme Bereiche der Strahlenexposition sowie einige Dosen aus medizinischen Quellen auszudrücken.

• 1 µSv – Eine Banane essen
• 1 µSv – Extremität (Hand, Fuß usw.) Röntgen
• 5 µSv – Zahnröntgen
• 10 µSv – Durchschnittliche Tagesdosis aus natürlichem Hintergrund
• 40 µSv – Ein 5-stündiger Flugzeugflug
• 100 µSv – Röntgenaufnahme der Brust
• 600 µSv – Mammographie
• 1 000 µSv – Dosisgrenze für einzelne Mitglieder der Öffentlichkeit, effektive Gesamtdosis pro Jahr
• 3 650 µSv – Durchschnittliche jährliche Dosis aus natürlichem Hintergrund
• 5 800 µSv – Brust-CT-Scan
• 10 000 µSv – Durchschnittliche jährliche Dosis aus natürlichem Hintergrund in Ramsar, Iran
• 20 000 µSv – Einzel-Ganzkörper-CT
• 80 000 µSv – Die jährliche lokale Dosis für lokalisierte Stellen an den Gabelungen segmentaler Bronchien in der Lunge, die durch das Rauchen von Zigaretten verursacht werden (1,5 Packungen / Tag).
• 175 000 µSv – Jährliche Dosis natürlicher Strahlung an einem Monazitstrand in der Nähe von Guarapari, Brasilien.
• 5 000 000 µSv – Dosis, die einen Menschen mit einem 50% igen Risiko innerhalb von 30 Tagen tötet (LD50 / 30), wenn die Dosis über einen sehr kurzen Zeitraum verabreicht wird .

Wie zu sehen ist, sind niedrige Dosen im Alltag üblich.

Tabak – Zigaretten rauchen – Strahlendosis

Neben chemischen, nicht radioaktiven Karzinogenen enthalten Tabak und Tabakrauch geringe Mengen an Blei-210 und Polonium-210, die beide radioaktive Karzinogene sind. Es muss betont werden, dass Zigaretten und Tabak auch Polonium-210 enthalten, das aus den Zerfallsprodukten von Radon stammt, die an Tabakblättern haften. Polonium-210 emittiert ein 5,3-MeV-Alpha-Partikel, das den größten Teil der äquivalenten Dosis liefert. Aufgrund des Zerfalls von Polonium-210 beträgt die jährliche lokale Dosis für lokalisierte Stellen an den Gabelungen segmentaler Bronchien in der Lunge, die durch das Rauchen von Zigaretten (1,5 Packungen / Tag) verursacht werden, etwa 80 mSv / Jahr. Starkes Rauchen führt zu einer Dosis von 160 mSv / Jahr. Diese Dosis ist nicht ohne weiteres mit den Strahlenschutzgrenzen vergleichbar, da letztere sich mit Ganzkörperdosen befassen, während die Dosis aus dem Rauchen an einen sehr kleinen Teil des Körpers abgegeben wird. Viele Forscher glauben, dass Dosen von Polonium-210 der Ursprung der hohen Inzidenz von Lungenkrebs bei Rauchern sind.

Rückruf, Blei-210 und Polonium-210 sind Tochterkerne von Radon-222. Radon-222 ist ein Gas, das durch den Zerfall von Radium-226 entsteht. Beide sind Teil der natürlichen Uranreihe . Da Uran weltweit in unterschiedlichen Konzentrationen im Boden vorkommt, variiert auch die Dosis von gasförmigem Radon weltweit. Radon-222 ist das wichtigste und stabilste Radonisotop. Es hat eine Halbwertszeit von nur 3,8 Tagen , was Radon zu einem der seltensten Elemente macht, da es so schnell zerfällt. Eine wichtige natürliche Strahlungsquelle ist Radongas, das kontinuierlich aus dem Grundgestein sickert, sich aber aufgrund seiner hohen Dichte am Boden ansammeln kann. Die Tatsache, dass Radon Gas istspielt eine entscheidende Rolle bei der Ausbreitung aller Tochterkerne. Wenn Radon-222 in Blei-210 zerfällt, kann Blei-210 an Staub von Feuchtigkeitspartikeln gebunden und an Tabakblättern haften. Wenn diese Partikel durch Rauchen konzentriert und als Rauch eingeatmet werden, wird ein Teil des Bleis 210 vom Körper zurückgehalten. Da Blei-210 ein schwacher Beta-Emitter ist, verursacht es keine Hauptdosen, Polonium-210 jedoch.

Siehe auch: Radon – Auswirkungen auf die Gesundheit

Das Polonium-210 , das Zerfallsprodukt von Blei-210, emittiert ein 5,3-MeV-Alpha-Teilchen , das den größten Teil der äquivalenten Dosis liefert . Alpha-Partikel , die zur Strahlung mit hohem LET gehören , sind ziemlich massiv und tragen eine doppelt positive Ladung. Sie neigen daher dazu, sich nur über eine kurze Strecke zu bewegen und dringen nicht oder nur sehr weit in das Gewebe ein. Alpha-Partikel lagern ihre Energie jedoch über ein kleineres Volumen ab (möglicherweise nur wenige Zellen, wenn sie in einen Körper gelangen) und schädigen diese wenigen Zellen stärker (mehr als 80% der vom Radon absorbierten Energie sind auf die Alpha-Partikel zurückzuführen). Daher ist der Strahlungsgewichtungsfaktor für Alphastrahlung gleich 20 . EinEine von Alpha-Partikeln absorbierte Dosis von 1 mGy führt zu einer äquivalenten Dosis von 20 mSv.

Besondere Referenz: Quellen und Auswirkungen ionisierender Strahlung, Anhang B. UNSCEAR. New York, 2010. ISBN: 978-92-1-142274-0.

Nuclear Fallout – Strahlungsdosen

Im Allgemeinen ist nuklearer Niederschlag das restliche radioaktive Material einer nuklearen Explosion, die nach einer atmosphärischen Explosion vom Himmel „fällt“.  Fallout kann sich auch auf Unfälle mit Kernreaktoren beziehen, obwohl ein Kernreaktor nicht wie eine Atomwaffe explodiert. Die Isotopensignatur des Ausfalls durch nukleare Explosion unterscheidet sich stark von dem Fallout durch einen schweren Reaktorunfall.

Bei Strahlungsdosen aus Fallout betrachten wir das restliche radioaktive Material aus Atomtests (nicht aus Reaktorunfällen), die insbesondere in den beiden Zeiträumen von 1954 bis 1958 und von 1961 bis 1962 durchgeführt wurden. Nach Angaben der UNSCEAR wurden etwa 502 atmosphärische Tests durchgeführt mit einer Gesamtspaltung und einer Fusionsausbeute von 440 Mt wurden durchgeführt.

Besondere Referenz: Quellen und Auswirkungen ionisierender Strahlung, Anhang B. UNSCEAR. New York, 2010. ISBN: 978-92-1-142274-0.

Die Folgen eines Atomtests bestehen aus Spaltfragmenten und Neutronenaktivierungsprodukten. Wenn eine Explosion am Boden oder in der Atmosphäre in Bodennähe stattfindet, werden große Mengen an Aktivierungsprodukten auch aus Oberflächenmaterialien gebildet. Der Niederschlag ist in der Nähe des Testgeländes besonders bedeutend, da die größeren Partikel und die meisten Trümmer auf dem Boden landen ( lokaler Niederschlag ). Kleinere Partikel können jedoch jahrelang in der oberen Atmosphäre in der Luft bleiben. Diese Partikel können daher nahezu gleichmäßig auf der ganzen Welt verteilt sein und zu einem sogenannten globalen Fallout beitragen . Äquivalente Dosen aus dem globalen Fallout fielen von etwa 130 μSv / Jahr im Jahr 1963 auf etwa 130 μSv / Jahr10 μSv / Jahr in den letzten Jahren.

Strahlenexpositionen bei der Stromerzeugung

In diesem Kapitel möchten wir eine sehr interessante Tatsache diskutieren. Es ist allgemein bekannt, dass die zunehmende Nutzung von Kernkraft und Stromerzeugung mit Kernreaktoren zu einer geringen, aber zunehmenden Strahlungsdosis für die breite Öffentlichkeit führen wird. Aber ist es nicht allgemein bekannt ist , die Stromerzeugung aus Kohle erzeugt auch zusätzliche Forderungen, und, was noch interessanter ist, während Expositionspegel sehr niedrig sind, der Kohle – Zyklus trägt mehr als die Hälfte der gesamten Strahlendosis auf die Weltbevölkerung aus der Stromerzeugung. Der Kernbrennstoffkreislauf  trägt weniger als ein Fünftel dazu bei. Die kollektive Dosis, definiert als die Summe aller einzelnen wirksamen Dosen in einer Gruppe von Personen über den Zeitraum oder während der Operation, die aufgrund ionisierender Strahlung berücksichtigt werden, ist:

• 670-1400 Mann Sv für Kohlekreislauf , je nach Alter des Kraftwerks,
• 130 Mann Sv für Kernbrennstoffkreislauf,
• 5-160 Mann Sv für Geothermie,
• 55 Mann Sv für Erdgas
• 0,03 Mann Sv für Öl

Ja, diese Ergebnisse sollten aus der Perspektive des Anteils jeder Technologie an der weltweiten Stromerzeugung gesehen werden. Da 40 Prozent der weltweiten Energie im Jahr 2010 durch den Kohlekreislauf und 13 Prozent durch Atomkraft erzeugt wurden, wird die normalisierte kollektive Dosis ungefähr gleich sein:

• 0,7 – 1,4 Mann Sv / GW.a (Mann Sievert pro Gigawattjahr) für den Kohlekreislauf
• 0,43 Mann Sv / GW.a (Mann Sievert pro Gigawattjahr) für den Kernbrennstoffkreislauf

Besondere Referenz: Quellen und Auswirkungen ionisierender Strahlung, UNSCEAR 2016 – Anhang B. New York, 2017. ISBN: 978-92-1-142316-7.

Die oben genannten Dosen beziehen sich auf die Exposition der Öffentlichkeit. Wenn wir die berufliche Exposition in Bezug auf den Abbau von Seltenerdmetallen berücksichtigen, die für den Bau benötigt werden, stammte die mit Abstand größte kollektive Dosis für Arbeitnehmer pro von der UNSCEAR ermittelter Stromeinheit aus Solarenergie , gefolgt von Windkraft . Für Solarenergie ist die auf Energie normalisierte berufliche Kollektivdosis um den Faktor vierzig und achtzig höher als für den Kernbrennstoffkreislauf bzw. den Kohlekreislauf.

Beachten Sie, dass die kollektive effektive Dosis häufig verwendet wird, um die gesamten gesundheitlichen Auswirkungen abzuschätzen. Laut ICRP sollte dies jedoch vermieden werden (siehe mehr: Kollektive Dosis ).

Strahlung 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.

Strahlung auf der Erde und im Weltraum

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.

Strahlung auf der Erde – natürliche Hintergrundstrahlung

Wir teilen alle diese natürlichen Strahlungsquellen in drei Gruppen ein:

• Kosmische Strahlung . 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 .
• Erdstrahlung . Unter terrestrischer Strahlung versteht man Strahlungsquellen im Boden, im Wasser und in der Vegetation. 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 (mit Ausnahme der Radonexposition), liegt bei 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) sowie an Gesteinen mit hoher Radiumkonzentration in Ramsar, Iran (von 1 bis 10 µGy / h) gemessen µGy / Std.) Die durchschnittliche jährliche Strahlendosis für eine Person aus Radon beträgt etwa  2 mSv / Jahr und es kann über viele Größenordnungen von Ort zu Ort variieren. Radon ist so wichtig, dass es normalerweise separat behandelt wird.
• 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. Die Konzentration von Kalium-40 istbei allen Personen mit einem Gehalt von etwa  55 Bq / kg  (insgesamt 3850 Bq)nahezu  stabil  , was der jährlichen effektiven Dosis von  0,2 mSv entspricht . Die jährliche Dosis von Kohlenstoff-14 wird auf etwa 12 μSv / Jahr geschätzt .

Strahlung im Weltall

Kosmische Strahlung  bezieht sich auf Strahlungsquellen in Form von  kosmischen Strahlen  , die von der Sonne oder aus dem Weltraum kommen. Die Erde wurde schon immer von energiereichen Partikeln aus dem Weltraum bombardiert, die in der unteren Atmosphäre Sekundärpartikelschauer erzeugen. Geladene Teilchen (insbesondere hochenergetische Protonen) von der Sonne und dem Weltraum Interact mit der Atmosphäre der Erde und eine Magnetfeld zu erzeugen  , Dusche von Strahlung (dh Luftdusche), typischerweise  Beta  und  Gammastrahlung . Wenn Sie in höheren Lagen leben oder ein häufiger Fluggast sind, kann diese Exposition erheblich höher sein, da die Atmosphäre hier dünner ist. Die Auswirkungen des  Erdmagnetfeldes bestimmt auch die Dosis aus der  kosmischen Strahlung .

Zusammensetzung der kosmischen Strahlung

Die  primäre kosmische Strahlung  besteht aus einer Mischung von  hochenergetischen Protonen  (~ 87%),  Alpha-Teilchen  (~ 11%),  hochenergetischen Elektronen  (~ 1%) und einer Spur schwererer Kerne (~ 1%). Die Energie dieser Teilchen liegt zwischen 10 ⁸  eV und 10 ²⁰  eV. Eine sehr kleine Fraktion sind stabile  Antimaterieteilchen wie  Positronen  oder  Antiprotonen . Die genaue Art dieser verbleibenden Fraktion ist ein Bereich aktiver Forschung.

Energie der kosmischen Strahlen

Es wurde beobachtet, dass sich die Energien der energiereichsten kosmischen Strahlen mit ultrahoher Energie (UHECRs) 3 x 10 ²⁰  eV nähern , was etwa dem 40 Millionen-fachen der Energie von Partikeln entspricht, die durch den Large Hadron Collider beschleunigt werden. Der Ursprung der hochenergetischen Teilchen liegt im Weltraum. Es wird angenommen, dass Teilchen mit einer Energie von bis zu etwa 10 ¹⁵  eV aus unserer eigenen Galaxie stammen, während Teilchen mit den höchsten Energien wahrscheinlich einen extragalaktischen Ursprung haben.

Klassifikation 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). Sonnenstrahlung stellt eine erhebliche Strahlungsgefahr für Raumfahrzeuge und Astronauten dar und erzeugt auch in großen Höhen signifikante Dosisraten, aber nur die energiereichste Strahlung trägt zu Dosen in Bodennähe bei. Beachten Sie, dass jeder, der sich während eines besonders heftigen Sonnenausbruchs im Jahr 2005 auf der Mondoberfläche befunden hatte, eine  tödliche Dosis erhalten hätte .
• 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. Die Nukleonenkomponente besteht dann aus einer Mischung von hochenergetischen Protonen (~ 86%), Alpha-Partikeln (~ 12%) und einer Spur schwererer Kerne (~ 1%). GCR werden vom galaktischen Magnetfeld eingefangen, daher wurden sie wahrscheinlich in den letzten Millionen Jahren beschleunigt und sind viele Male durch die Galaxie gereist. Ihr Beschleunigungsmechanismus ist ungewiss, aber einer der möglichen Mechanismen besteht darin, dass die Teilchen durch Stoßwellen beschleunigt werden, die sich aus Supernovae ausdehnen. Die Energie dieser Teilchen liegt zwischen 10 ⁸  eV und 10 ²⁰  eV.

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  Strahlung von Erdstrahlungsgürteln ( van Allen-Gürtel ). Van Allen Strahlungsgürtel sind Zonen hochenergetischer Teilchen (insbesondere Protonen), die vom Erdmagnetfeld eingefangen werden. Die meisten dieser hochenergetischen Teilchen stammen vom Sonnenwind, der vom Magnetfeld dieser Erde erfasst und um einen Planeten gehalten wurde. Der Van-Allen-Gürtel ist wie ein Torus über dem Äquator geformt. Es gibt zwei Van-Allen-Strahlungsgürtel, ein innerer Gürtel ist etwa 3.000 Kilometer und ein äußerer Gürtel etwa 22.000 Kilometer von der Erdoberfläche entfernt. Es enthält hauptsächlich energetische Protonen im Bereich von 10-100 MeV. Raumschiffe, die sich jenseits der Erdumlaufbahn bewegen, betreten die Strahlungszone der Van-Allen-Gürtel. Über die Gürtel hinaus sind sie zusätzlichen Gefahren durch kosmische Strahlung und Sonnenpartikelereignisse ausgesetzt. Ein Bereich zwischen dem inneren und dem äußeren Van-Allen-Gürtel liegt bei zwei bis vier Erdradien und wird manchmal als „sichere Zone“ bezeichnet.

Eine Verunreinigung wird im Allgemeinen als unerwünschter Bestandteil, schädlicher Stoff oder Verunreinigung an einem Ort (Material, physischer Körper, natürliche Umgebung, Arbeitsplatz) bezeichnet, an dem dies nicht beabsichtigt oder gewünscht ist. Kontaminanten haben eine viel allgemeinere Bedeutung, da sie in Disziplinen wie Chemie, Umweltschutz, Strahlenschutz oder Landwirtschaft definiert werden können.

Radioaktive Kontamination wird als das Vorhandensein unerwünschter radioaktiver Substanzen auf Oberflächen oder in Festkörpern (einschließlich des menschlichen Körpers), Flüssigkeiten oder Gasen bezeichnet, wenn deren Vorhandensein unbeabsichtigt oder unerwünscht ist. Radioaktive Kontamination besteht aus radioaktiven Atomen (Material), die dem System oder der Struktur entkommen sind, die sie normalerweise enthalten würden. Da es sich bei radioaktiver Kontamination um radioaktives Material handelt, wird durch die Kontamination ionisierende Strahlung emittiert. Es ist sehr wichtig, welches Material (welches Radioisotop) die radioaktive Verunreinigung ist. Es ist auch sehr wichtig, zwischen radioaktiver Kontamination und Strahlung selbst zu unterscheiden .

Radioaktive Kontaminanten

Radioaktive Kontamination besteht aus radioaktivem Material, das ionisierende Strahlung erzeugt. Es ist die Strahlungsquelle, nicht die Strahlung selbst. Immer wenn sich radioaktives Material nicht in einem verschlossenen Behälter mit radioaktiver Quelle befindet und möglicherweise auf andere Objekte übertragen wird, besteht die Möglichkeit einer radioaktiven Kontamination. Radioaktive Kontamination kann durch folgende Punkte gekennzeichnet sein:

• Radioaktive Kontamination besteht aus radioaktivem Material (Kontaminanten), das fest, flüssig oder gasförmig sein kann. Große Verunreinigungen können sogar sichtbar sein, aber Sie können die erzeugte Strahlung nicht sehen.
• Bei der Freisetzung können sich Verunreinigungen durch Luft, Wasser oder nur durch mechanischen Kontakt ausbreiten.
• Wir können Verunreinigungen nicht abschirmen.
• Wir können Kontaminationen durch Schutz der Integrität von Barrieren (Quellcontainer, Brennstoffhülle, Reaktorbehälter , Sicherheitsbehälter ) mindern.
• Da Verunreinigungen chemisch interagieren, können sie in Objekten wie dem menschlichen Körper enthalten sein.
• Wir können Verunreinigungen durch viele mechanische, chemische (Oberflächen dekontaminieren) oder biologische Prozesse ( biologische Halbwertszeit) beseitigen .
• Es ist von höchster Wichtigkeit, welches Material die radioaktive Verunreinigung ist ( Halbwertszeit , Zerfallsart, Energie).

Radioaktive Kontamination  wird als das Vorhandensein unerwünschter  radioaktiver Substanzen  auf Oberflächen oder in Festkörpern (einschließlich des menschlichen Körpers), Flüssigkeiten oder Gasen bezeichnet, wenn deren Vorhandensein unbeabsichtigt oder unerwünscht ist. Radioaktive Kontamination  besteht aus radioaktiven Atomen (Material), die dem System oder der Struktur entkommen sind, die sie normalerweise enthalten würden. Da es sich bei radioaktiver Kontamination um radioaktives Material handelt, wird durch die Kontamination ionisierende Strahlung emittiert. Es ist sehr wichtig, welches Material (welches Radioisotop) die radioaktive Verunreinigung ist. Es ist auch sehr wichtig, zwischen  radioaktiver Kontamination  und  Strahlung selbst zu unterscheiden .

Radioaktive Kontamination besteht aus radioaktivem Material, das ionisierende Strahlung erzeugt. Es ist die Strahlungsquelle, nicht die Strahlung selbst. Immer wenn sich radioaktives Material nicht in einem verschlossenen Behälter mit radioaktiver Quelle befindet und möglicherweise auf andere Objekte übertragen wird, besteht die Möglichkeit einer radioaktiven Kontamination. Radioaktive Kontamination kann durch folgende Punkte gekennzeichnet sein:

• Radioaktive Kontamination besteht aus radioaktivem Material (Kontaminanten), das fest, flüssig oder gasförmig sein kann. Große Verunreinigungen können sogar sichtbar sein, aber Sie können die erzeugte Strahlung nicht sehen.
• Bei der Freisetzung können sich Verunreinigungen durch Luft, Wasser oder nur durch mechanischen Kontakt ausbreiten.
• Wir können Verunreinigungen nicht abschirmen.
• Wir können Kontaminationen durch Schutz der Integrität von Barrieren (Quellcontainer, Brennstoffhülle, Reaktorbehälter , Sicherheitsbehälter ) mindern.
• Da Verunreinigungen chemisch interagieren, können sie in Objekten wie dem menschlichen Körper enthalten sein.
• Wir können Verunreinigungen durch viele mechanische, chemische (Oberflächen dekontaminieren) oder biologische Prozesse ( biologische Halbwertszeit) beseitigen .
• Es ist von höchster Wichtigkeit, welches Material die radioaktive Verunreinigung ist ( Halbwertszeit , Zerfallsart, Energie).

Ionisierende Strahlung wird von hochenergetischen Teilchen ( Photonen , Elektronen usw. ) gebildet, die Materie durchdringen und Zielatome ionisieren können (um Ionen durch Elektronenverlust zu bilden), um Ionen zu bilden. Die Strahlenexposition ist die Folge des Vorhandenseins in der Nähe der Strahlungsquelle. Die Strahlenexposition als Größe ist definiert als Maß für die Ionisierung von Material aufgrund ionisierender Strahlung. Die Gefahr ionisierender Strahlung liegt darin, dass die Strahlung unsichtbar istund nicht direkt von den menschlichen Sinnen erkennbar. Menschen können weder Strahlung sehen noch fühlen, aber sie lagern Energie an die Moleküle des Körpers ab. Die Energie wird für jede Wechselwirkung zwischen Strahlung und einem Molekül in kleinen Mengen übertragen, und es gibt normalerweise viele solcher Wechselwirkungen. Im Gegensatz zur radioaktiven Kontamination kann Strahlung durch folgende Punkte charakterisiert werden:

• Strahlung besteht aus hochenergetischen Partikeln, die Materie durchdringen und Zielatome ionisieren können (um Ionen durch Verlust von Elektronen zu bilden). Strahlung ist unsichtbar und für die menschlichen Sinne nicht direkt erkennbar. Es ist zu beachten, dass Betastrahlung aufgrund von Cherenkov-Strahlung indirekt sichtbar ist .
• Im Gegensatz zur Kontamination kann die Strahlung von keinem Medium verbreitet werden. Es wandert durch Materialien, bis es seine Energie verliert. Wir können Strahlung abschirmen (z. B. indem wir um die Ecke stehen).
• Die Exposition gegenüber Ionisierung bedeutet nicht zwangsläufig, dass das Objekt radioaktiv wird (mit Ausnahme sehr seltener Neutronenstrahlung).
• Strahlung kann Barrieren durchdringen, aber eine ausreichend dicke Barriere kann alle Auswirkungen minimieren.
• Im Gegensatz zu Verunreinigungen kann Strahlung nicht chemisch mit Materie interagieren und nicht im Körper gebunden werden.
• Es ist nicht wichtig, welches Material die Quelle bestimmter Strahlung ist. Nur die Art der Strahlung und Energie spielt eine Rolle.

Es gibt ein gemeinsames Merkmal: Natürliche Strahlung und natürliche Verunreinigungen sind 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, der seit der Geburt unseres Planeten hier ist. Alle Lebewesen waren und sind von Anfang an ionisierender Strahlung ausgesetzt . Natürliche Hintergrundstrahlung ist ionisierende Strahlung, die aus verschiedenen natürlichen Quellen stammt. Alle Lebewesen waren und sind von Anfang an ionisierender Strahlung ausgesetzt. Diese Strahlung ist mit keiner menschlichen Aktivität verbunden. Es gibt radioaktive Isotope in unseren Körpern, Häusern, Luft, Wasser und im Boden. Wir alle sind auch Strahlung aus dem Weltraum ausgesetzt.

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. Bei der internen Dosierung sollte zunächst zwischen Aufnahme und Aufnahme unterschieden werden. Aufnahme bedeutet, was eine Person aufnimmt. Aufnahme bedeutet, was eine Person behält.

Wenn eine radioaktive Verbindung in den Körper gelangt, nimmt die Aktivität mit der Zeit ab, sowohl aufgrund des radioaktiven Zerfalls als auch aufgrund der biologischen Clearance . Die Abnahme variiert von einer radioaktiven Verbindung zur anderen. Zu diesem Zweck wird die biologische Halbwertszeit im Strahlenschutz definiert.

Die biologische Halbwertszeit ist die Zeit, die benötigt wird, bis die Menge eines bestimmten Elements im Körper auf die Hälfte seines Anfangswerts abfällt, und zwar allein aufgrund der Beseitigung durch biologische Prozesse, wenn die Entfernungsrate ungefähr exponentiell ist. 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.

Für Tritium beträgt die jährliche Aufnahmegrenze (ALI) 1 x 10 ⁹ Bq. Wenn Sie 1 x 10 ⁹ Bq Tritium einnehmen , erhalten Sie eine Ganzkörperdosis von 20 mSv. Die zugesagte effektive Dosis E (t) beträgt daher 20 mSv. Es kommt nicht darauf an, ob eine Person diese Menge an Aktivität in kurzer oder langer Zeit aufnimmt. In jedem Fall erhält diese Person die gleiche Ganzkörperdosis von 20 mSv.

Festgelegte effektive Dosis

Beim Strahlenschutz ist die festgelegte Dosis eine Dosismenge, die das stochastische Gesundheitsrisiko aufgrund der Aufnahme von radioaktivem Material in den menschlichen Körper misst . Die festgeschriebene Dosis erhält das Symbol E (t) , wobei t die Integrationszeit in Jahren nach der Einnahme ist. Die SI-Einheit von E ( t ) ist der Sievert (Sv) oder es wird immer noch häufig rem (Röntgenäquivalent Mann) verwendet ( 1 Sv = 100 rem ). Die Einheit von Sievert wurde nach dem schwedischen Wissenschaftler Rolf Sievert benannt, der einen Großteil der frühen Arbeiten zur Dosimetrie in der Strahlentherapie durchgeführt hat.

Die festgelegte Dosis ermöglicht es, die biologischen Folgen der Bestrahlung durch radioaktives Material in unserem Körper zu bestimmen. Eine festgelegte Dosis von 1 Sv aus einer internen Quelle stellt das gleiche wirksame Risiko dar wie die gleiche Menge einer wirksamen Dosis von 1 Sv, die von einer externen Quelle gleichmäßig auf den gesamten Körper angewendet wird.

Das ICRP definiert zwei Dosismengen für die individuell festgelegte Dosis.

Festgelegte effektive Dosis

Gemäß dem ICRP ist die festgelegte wirksame Dosis E (t) definiert als:

„Die Summe der Produkte der gebundenen Organ- oder Gewebeäquivalentdosen und der geeigneten Gewebegewichtungsfaktoren (w _T ), wobei t die Integrationszeit in Jahren nach der Einnahme ist. Die Verpflichtungsfrist beträgt für Erwachsene 50 Jahre und für Kinder 70 Jahre. “

Festgelegte äquivalente Dosis

Gemäß dem ICRP ist die festgelegte äquivalente Dosis H _T (t) definiert als:

„Das Zeitintegral der äquivalenten Dosisleistung in einem bestimmten Gewebe oder Organ, das eine Person nach Aufnahme von radioaktivem Material in den Körper durch eine Referenzperson erhält , wobei t die Integrationszeit in Jahren ist.“

Sonderreferenz: ICRP, 2007. Die Empfehlungen der Internationalen Strahlenschutzkommission von 2007. ICRP-Veröffentlichung 103. Ann. ICRP 37 (2-4).

Jährliche Aufnahmegrenze – ALI

Bei der Bewertung der zugesagten wirksamen Dosen für Arbeitnehmer wird die Aufnahme von radioaktivem Material durch die vom ICRP festgelegte jährliche Aufnahmegrenze (ALI) kontrolliert und in Aktivitätseinheiten ( Becquerel oder Curies ) ausgedrückt .

Der ALI wurde vom ICRP in Publikation 60 (ICRP, 1991b, Absatz S30) wie folgt definiert:

„Die Aktivitätsaufnahme (Bq) eines Radionuklids, die zu einer wirksamen Dosis führen würde, die der jährlichen Grenze E entspricht _{; w} , unter der Erwartung, dass der Arbeiter nur diesem Radionuklid ausgesetzt ist.“

Der ALI von Radionuklid j ist dann:

wobei e (50) der entsprechende Referenz- gebundene effektive Dosiskoeffizient in (Sv / Bq) ist. Dieser Dosiskoeffizient e (T) wird durch die Radiotoxizität eines Nuklids bestimmt und berücksichtigt Strahlungs- und Gewebegewichtungsfaktoren sowie metabolische und biokinetische Informationen.

Siehe auch: ICRP, 1994. Dosiskoeffizienten für die Aufnahme von Radionukliden durch Arbeiter. ICRP-Veröffentlichung 68. Ann. ICRP 24 (4).

Die Kommission empfahl in Veröffentlichung 60, dass der ALI auf der Dosisgrenze der E- _Grenze basieren sollte: _w = 0,020 Sv in einem Jahr ohne zeitliche Mittelung. Für Mitglieder der öffentlichen E- _{Grenze ist w} = 0,001 Sv der empfohlene Wert.

Nehmen wir als Beispiel eine Aufnahme von radioaktivem Tritium an . Für Tritium beträgt die jährliche Grenzaufnahme (ALI) 1 x 10 ⁹ Bq. Wenn Sie 1 x 10 ⁹ Bq Tritium einnehmen , erhalten Sie eine Ganzkörperdosis von 20 mSv. Beachten Sie, dass die biologische Halbwertszeit etwa 10 Tage beträgt , während die radioaktive Halbwertszeit etwa 12 Jahre beträgt. Anstelle von Jahren dauert es ein paar Monate, bis das Tritium ziemlich gut beseitigt ist. Die festgelegte wirksame Dosis E (t) beträgt daher 20 mSv. Es kommt nicht darauf an, ob eine Person diese Menge an Aktivität in kurzer Zeit oder in langer Zeit aufnimmt. In jedem Fall erhält diese Person die gleiche Ganzkörperdosis von 20 mSv.

Für ¹³¹ I hat ICRP berechnet, dass Sie beim Einatmen von 1 x 10 ⁶ Bq (ALI für ¹³¹ I) eine Schilddrüsendosis von HT = 400 mSv (und eine gewichtete Ganzkörperdosis von 20 mSv) erhalten.

Abgeleitete Luftkonzentration – DAC

Die Konzentrationen radioaktiver Stoffe in der Luft werden durch die abgeleitete Luftkonzentration (DAC) begrenzt, die vom ALI abgeleitet wird. Der DAC ist die Aktivitätskonzentration in Luft in Einheiten von Bq / m ³ des betrachteten Radionuklids, die zu einer Aufnahme eines ALI (Bq) unter der Annahme einer geschlechtsgemittelten Atemfrequenz von 1,1 m ³ / h und einer jährlichen Arbeitszeit führen würde von 2000 h (ein jährlicher Lufteinlass von 2200 m ³ ).

Der DAC wurde vom ICRP in Publikation 60 (ICRP, 1991b, Absatz S30) wie folgt definiert:

„Die abgeleitete Luftkonzentration entspricht der jährlichen Aufnahmegrenze ALI (eines Radionuklids) geteilt durch das Luftvolumen, das von einer Referenzperson in einem Arbeitsjahr eingeatmet wurde (dh 2,2 × 10 ³ m ³ ). Die Einheit des DAC ist Bq / m ^3. ”

Sonderreferenz: ICRP, 2007. Die Empfehlungen der Internationalen Strahlenschutzkommission von 2007. ICRP-Veröffentlichung 103. Ann. ICRP 37 (2-4).

Wenn wir also den ALI durch 2200 m ³ teilen , erhalten wir den DAC in Bq / m ³ . Beispielsweise beträgt der ALI von Iod-131 1 × 10 ⁶ Bq. Der entsprechende DAC beträgt 1 000 000/2400 = 417 Bq / m ³ .

Der DAC von Radionuklid j ist gegeben durch:

Wenn ein Arbeiter eine Stunde lang Luft mit radioaktivem Material in einer Konzentration von 1 DAC atmet, wurde der Arbeiter 1 DAC.hr. ausgesetzt.

Siehe auch: Luftverschmutzung

Berufliche Exposition – effektive Dosis

In den meisten Situationen beruflicher Exposition kann die effektive Dosis E aus Betriebsgrößen unter Verwendung der folgenden Formel abgeleitet werden:

Die festgelegte Dosis ist eine Dosismenge, die das stochastische Gesundheitsrisiko aufgrund der Aufnahme von radioaktivem Material in den menschlichen Körper misst . Da die operative Dosisgrenze von 20 mSv für die Summe der internen und externen Expositionen gilt, muss der ALI geändert oder ausgeglichen werden, wenn ein Arbeitnehmer eine externe Dosis hat, um die externe Dosis zu berücksichtigen. Angenommen, der Arbeiter hat 10 mSv von externen Strahlungsquellen. Nur 10 weitere mSv sind durch interne Strahlung zulässig, bevor der Arbeitnehmer die berufliche Ganzkörpergrenze erreicht.

Siehe auch: Dosisgrenzen

Gemäß der ICRP (Publikation 103) basiert das Strahlenschutzsystem auf den folgenden drei Prinzipien:

1. Begründung . „Jede Entscheidung, die die Strahlenexposition verändert, sollte mehr nützen als schaden.“
2. Optimierung des Schutzes . „Alle Dosen sollten unter Berücksichtigung wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Faktoren so niedrig wie möglich gehalten werden.“ (Bekannt als ALARA oder ALARP)
3. Dosisbegrenzung . „Die Gesamtdosis für eine Person … sollte die entsprechenden Grenzwerte nicht überschreiten.“

Eines dieser Prinzipien ist die Optimierung des Schutzes, die Folgendes erfordert:

„Die Dosen sollten alle so niedrig wie möglich gehalten werden . „

Diese Aussage ist als ALARA-Prinzip bekannt . ALARA ist eine Abkürzung für „so niedrig wie vernünftigerweise erreichbar“. Das ALARA-Prinzip bedeutet, dass wir alle zumutbaren Anstrengungen unternehmen sollten, um die Strahlenbelastung in diesem Teil so weit wie möglich unter den Dosisgrenzwerten zu halten, die mit dem Zweck vereinbar sind, für den die genehmigte Tätigkeit durchgeführt wird, und gleichzeitig nicht viel zu verschwenden Geld, Zeit und Mühe, um dies zu tun. Das ALARA-Prinzip ergibt sich aus der Tatsache, dass unendliche Zeit, Mühe und Geld aufgewendet werden könnten, um ein Risiko auf Null zu reduzieren.

ALARA und Strahlenschutz

Wenn die Strahlungsquelle zu intensiv ist und Zeit oder Entfernung keinen ausreichenden Strahlenschutz bieten, muss die Abschirmung verwendet werden. Der Strahlenschutz besteht in der Regel aus Barrieren aus Blei, Beton oder Wasser. Es gibt viele Materialien, die zur Strahlenabschirmung verwendet werden können, aber es gibt auch viele Situationen im Strahlenschutz. Es hängt stark von der Art der abzuschirmenden Strahlung, ihrer Energie und vielen anderen Parametern ab.

Im Allgemeinen basiert die Abschirmung von Gammastrahlen auf der Abschwächungstheorie , die das Konzept von Halbwertsschichten verwendet. Die Halbwertsschicht drückt die Dicke des absorbierenden Materials aus, die zur Verringerung der Intensität der einfallenden Strahlung um den Faktor zwei benötigt wird . Infolgedessen ist es nach der Abschwächungstheorie unmöglich, die Strahlung vollständig abzuschirmen , da die Abschwächung exponentiell ist. Fast jedes Mal passiert eine Strahlung, wie klein sie auch sein mag, den Strahlungsschild.

Heute basiert das Schutzsystem auf der LNT-Hypothese , wobei angenommen wird, dass die gesamte Strahlung schlecht ist und dass die schädliche Wirkung (im Wesentlichen das Krebsrisiko) linear mit der Dosis ohne Schwelle zunimmt (Beginn bei der Nulldosis). Wir können die Strahlung jedoch nicht vollständig abschirmen, da hierfür Strahlungsschilde mit unendlicher Dicke erforderlich wären. Also, was ist die optimale Dicke des Strahlenschutzes? Da Null – Dosis nicht erreichbar ist, können wir nur Auswirkungen der Strahlung minimieren A s L ow A s ist R easonable A chievable (das ALARA– Grundsatz). Das ALARA-Prinzip spiegelt sich auch in Dosisgrenzwerten wider. Im Allgemeinen werden diese Grenzwerte festgelegt, um stochastische Effekte auf ein akzeptables Maß zu begrenzen und deterministische Effekte vollständig zu verhindern .

ALARA und ALARP

Der Begriff ALARP ergibt sich aus der britischen Gesetzgebung, insbesondere dem Gesetz über Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz usw. von 1974, das die Bereitstellung und Wartung von Anlagen und Arbeitssystemen vorschreibt, die, soweit dies nach vernünftigem Ermessen möglich ist, sicher und ohne Gesundheitsrisiken sind. Der Ausdruck „Soweit vernünftigerweise praktikabel“ ( SFARP ) in dieser und ähnlichen Klauseln wird dahingehend interpretiert, dass die Risiken auf ein Niveau reduziert werden müssen, das so niedrig wie vernünftig praktikabel ist (ALARP). ALARP, das insbesondere in Großbritannien verwendet wird, ist ein viel weiter gefasster Begriff als ALARA, da es in verschiedenen Bereichen der Regulierung und Verwaltung sicherheitskritischer und sicherheitsrelevanter Systeme anwendbar ist.

Der im Optimierungsprinzip verwendete Begriff „so niedrig wie möglich“ (ALARA) ist ein Synonym für ALARP und beschreibt den Risikominderungsprozess außerhalb des Vereinigten Königreichs. Der Begriff ALARA oder „so niedrig wie möglich“ wird in den Vereinigten Staaten von Amerika synonym verwendet, fast ausschließlich im Bereich des Strahlenschutzes. ALARA und ALARP werden in Bedeutung und Zweck als gleichwertig angesehen.