Strahlendosimetrie

Im Strahlenschutz ist die effektive Dosis eine Dosismenge, die als Summe der gewebeäquivalenten Dosen definiert ist, die mit den ICRP- Organ- (Gewebe-) Gewichtungsfaktoren w _T gewichtet werden , wobei die unterschiedliche Empfindlichkeit verschiedener Organe und Gewebe gegenüber Strahlung berücksichtigt wird . Effektive Dosis wird das Symbol angegeben E . Die SI-Einheit von E ist das Sievert (Sv) oder aber rem (Röntgenäquivalent Mann) wird immer noch häufig 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.

Kollektive effektive Dosis

Die kollektive wirksame Dosis ist definiert als die Summe aller einzelnen wirksamen Dosen in einer Gruppe von Menschen über den Zeitraum oder während der Operation, die aufgrund ionisierender Strahlung in Betracht gezogen werden. Die Kollektivdosis ist das Symbol gegeben S . Die Einheit der kollektiven effektiven Dosis ist Joule pro Kilogramm (J.kg ^-1 ) und der spezielle Name lautet man sievert (man Sv). Die Person rem wird in einigen Regulierungssystemen manchmal als Nicht-SI-Einheit verwendet. Die Gesamtdosis ergibt sich aus dem Produkt der durchschnittlichen Einzeldosis mit der Anzahl der Personen in der Gruppe.

Die kollektive effektive Dosis wird häufig verwendet, um die gesamten gesundheitlichen Auswirkungen eines Prozesses oder einer unbeabsichtigten Freisetzung von ionisierender Strahlung bei einer exponierten Bevölkerung abzuschätzen. Andererseits muss betont werden, dass alle Berechnungen, die das Hinzufügen von Dosen beinhalten, das lineare No-Threshold-Modell für gesundheitliche Auswirkungen voraussetzen. Eine Reihe von Organisationen ist jedoch nicht einverstanden, das lineare No-Threshold-Modell zur Abschätzung des Risikos einer geringen Strahlenexposition in der Umwelt und am Arbeitsplatz zu verwenden. Es stellt sich die Frage, ob diese Zahl überhaupt aussagekräftig ist.

Laut ICRP:

„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).

Die kollektive effektive Dosis wird häufig als Vergleich der Expositionsdaten am Arbeitsplatz zwischen Kernkraftwerken verwendet. Unter diesem Gesichtspunkt bietet das ISOE-Programm Fachleuten des Strahlenschutzes von Atomkraftwerken und nationalen Regulierungsbehörden weltweit ein Forum, um Informationen zur Dosisreduzierung und Betriebserfahrung auszutauschen und den Strahlenschutz von Arbeitnehmern in Kernkraftwerken zu optimieren. Zum Beispiel verringerte sich die durchschnittliche jährliche Kollektivdosis in DWR von 2,01 Mann Sv im Jahr 1992 auf 0,91 Mann Sv im Jahr 2001.

Effektive Dosisleistung

Die effektive Dosisrate ist die Rate, mit der eine effektive Dosis erhalten wird. Es ist ein Maß für die Strahlungsdosisintensität (oder -stärke). Die effektive Dosisleistung ist daher definiert als:

In herkömmlichen Einheiten wird sie in mSv / s ,  Sv / h, mrem / s oder rem / h gemessen . Da die Höhe der Strahlenexposition direkt (linear) von der Zeit abhängt, die Menschen in der Nähe der Strahlungsquelle verbringen, entspricht die effektive Dosis der Stärke des Strahlungsfeldes (Dosisleistung) multipliziert mit der Zeitdauer, die in diesem Feld verbracht wird. Das obige Beispiel zeigt, dass eine Person eine Dosis von 25 Millirems erwarten kann, wenn sie 30 Minuten lang in einem Feld von 50 Millirems / Stunde bleibt.

……………………………………………………………………………………………………………………………….

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.

Gewebe-Wichtungsfaktor

Der Gewebe-Wichtungsfaktor w _T ist der Faktor, mit dem die äquivalente Dosis in einem Gewebe oder Organ T gewichtet wird, um den relativen Beitrag dieses Gewebes oder Organs zum Gesamtgesundheitsschaden darzustellen, der sich aus einer gleichmäßigen Bestrahlung des Körpers ergibt (ICRP 1991b). . Es ist ein Maß für das Risiko stochastischer Effekte, die sich aus der Exposition dieses bestimmten Gewebes ergeben können. Die Gewebe-Wichtungsfaktoren berücksichtigen die unterschiedliche Empfindlichkeit verschiedener Organe und Gewebe gegenüber Strahlung.

Die Gewebe-Wichtungsfaktoren sind in verschiedenen Veröffentlichungen der ICRP (International Commission on Radiological Protection) aufgeführt. Entsprechend der tatsächlichen Bestimmung des ICRP sind die Risikofaktoren in der folgenden Tabelle aufgeführt (aus der ICRP-Veröffentlichung 103 (ICRP 2007)).

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

Jeweils mit einem Gewichtungsfaktor w – Zu diesem Zweck hat der Körper in 15 verschiedene Organe aufgeteilt _T . Wenn nur ein Teil des Körpers bestrahlt wird, werden nur diese Bereiche zur Berechnung der effektiven Dosis verwendet. Die Gewebe-Wichtungsfaktoren summieren sich zu 1,0 , so dass bei Bestrahlung eines gesamten Körpers mit gleichmäßig durchdringender äußerer Strahlung die effektive Dosis für den gesamten Körper gleich der äquivalenten Dosis für den gesamten Körper ist.

Wenn eine Person nur teilweise bestrahlt wird, hängt die Dosis stark von dem Gewebe ab, das bestrahlt wurde. Beispielsweise ist eine Gammadosis von 10 mSv für den gesamten Körper und eine Dosis von 50 mSv für die Schilddrüse hinsichtlich des Risikos dieselbe wie eine Ganzkörperdosis von 10 + 0,04 × 50 = 12 mSv.

Die Sicherheit ionisierender Strahlen, dh der Strahlenschutz,  ist die Wissenschaft und Praxis, Menschen und Umwelt vor den schädlichen Auswirkungen ionisierender Strahlen zu schützen. Die Internationale Atomenergie-Organisation ( IAEO ) definiert  Strahlenschutz  als:

„Der Schutz der Menschen vor schädlichen Auswirkungen der Exposition gegenüber ionisierender Strahlung und die Mittel, um dies zu erreichen“

Es ist ein ernstes Thema nicht nur in  Kernkraftwerken , sondern auch in der Industrie oder in medizinischen Zentren. Der Strahlenschutz lässt sich laut IAEO in drei Gruppen einteilen:

• beruflicher Strahlenschutz: Schutz der Arbeitnehmer in Situationen, in denen ihre Exposition in direktem Zusammenhang mit ihrer Arbeit steht oder von ihr verlangt wird
• Medizinischer Strahlenschutz: Schutz von Patienten, die im Rahmen ihrer Diagnose oder Behandlung Strahlen ausgesetzt sind
• öffentlicher Strahlenschutz, bei dem es sich um den Schutz einzelner Bürger und der Bevölkerung im Allgemeinen handelt

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.“

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

Ionisierende Strahlung ist jede Strahlung ( Partikel oder elektromagnetische Wellen ), die genug Energie enthält, um Elektronen von Atomen oder Molekülen zu stoßen und sie dadurch zu ionisieren. Für ionisierende Strahlung ist die kinetische Energie von Partikeln ( Photonen, Elektronen usw. ) ausreichend und das Partikel kann Zielatome ionisieren (um Ionen durch Elektronenverlust zu bilden), um Ionen zu bilden.

Die Grenze zwischen ionisierender und nichtionisierender Strahlung ist nicht scharf definiert, da unterschiedliche Moleküle und Atome bei unterschiedlichen Energien ionisieren. Dies ist typisch für elektromagnetische Wellen. Zu den elektromagnetischen Wellen gehören in der Reihenfolge zunehmender Frequenz (Energie) und abnehmender Wellenlänge: Radiowellen, Mikrowellen, Infrarotstrahlung, sichtbares Licht, ultraviolette Strahlung, Röntgen- und Gammastrahlen. Gammastrahlen , Röntgenstrahlen und der höhere ultraviolette Teil des Spektrums ionisieren, während das niedrigere ultraviolette, sichtbare Licht (einschließlich Laserlicht), Infrarot, Mikrowellen und Radiowellen als nichtionisierende Strahlung betrachtet werden.

Alle  biologischen Schädigungseffekte  beginnen mit der Folge von Strahlungswechselwirkungen mit den  Atomen,  die die Zellen bilden. Alle Lebewesen bestehen aus einer oder mehreren Zellen. Jeder Teil Ihres Körpers besteht aus Zellen oder wurde von ihnen gebaut. Obwohl wir dazu neigen, an biologische Effekte in Bezug auf die Wirkung von Strahlung auf lebende Zellen zu denken  , interagiert ionisierende Strahlung per Definition per Definition nur mit Atomen durch einen Prozess, der als Ionisation bezeichnet wird.

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. Die Energie wird für jede Wechselwirkung zwischen der Strahlung und einem Molekül in kleinen Mengen übertragen, und es gibt normalerweise viele solcher Wechselwirkungen.

Die meisten Menschen verbinden den Begriff Strahlung nur mit ionisierender Strahlung, aber er ist nicht korrekt. 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. Wir sollten unterscheiden zwischen:

• Nichtionisierende Strahlung . Die kinetische Energie von Partikeln ( Photonen , Elektronen usw. ) nichtionisierender Strahlung ist zu gering, um beim Durchgang durch Materie geladene Ionen zu erzeugen . Die Teilchen (Photonen) haben nur genügend Energie, um die Rotations-, Vibrations- oder Elektronenvalenzkonfigurationen von Zielmolekülen und -atomen zu ändern. Sonnenlicht, Radiowellen und Handysignale sind Beispiele für nichtionisierende (Photonen-) Strahlung. Allerdings kann es immer noch Schaden anrichten , wie wenn man einen Sonnenbrand bekommen.

• Ionisierende Strahlung . Die kinetische Energie von Teilchen ( Photonen, Elektronen usw. ) ionisierender Strahlung ist ausreichend, und die Teilchen können Zielatome ionisieren (um Ionen durch Elektronenverlust zu bilden), um Ionen zu bilden. Einfach ionisierende Strahlung kann Elektronen von einem Atom abwerfen.

Die Grenze ist nicht scharf definiert, da verschiedene Moleküle und Atome bei verschiedenen Energien ionisieren. Dies ist typisch für elektromagnetische Wellen. Zu den elektromagnetischen Wellen gehören in der Reihenfolge zunehmender Frequenz (Energie) und abnehmender Wellenlänge: Radiowellen, Mikrowellen, Infrarotstrahlung, sichtbares Licht, Ultraviolettstrahlung, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung. Gammastrahlen , Röntgenstrahlen und der höhere ultraviolette Teil des Spektrums ionisieren, wohingegen das niedrigere ultraviolette, sichtbare Licht (einschließlich Laserlicht), Infrarot, Mikrowellen und Radiowellen als nicht ionisierende Strahlung gelten.

Nichtionisierende Strahlung bezieht sich auf eine weniger energiereiche Strahlung, bedeutet jedoch nicht, dass sie nicht schädlich sein kann. Eine Form nichtionisierender Strahlung ist Ultraviolett- oder UV-Strahlung, mit der Sie möglicherweise vertraut sind. Wir verwenden Sonnenschutzmittel auf der Erde, um uns vor schädlichen UV-Strahlen zu schützen. Es ist zu beachten, dass UV auch für die Bildung von knochenstärkendem Vitamin D in den meisten Landwirbeltieren, einschließlich des Menschen (insbesondere UVB), verantwortlich ist. Das UV-Spektrum hat somit sowohl positive als auch schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit.

In jedem Fall ist auch die Intensität der nichtionisierenden Strahlung von Bedeutung. Betrachten Sie die Hitze eines Feuers. 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 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.

Stochastische Wirkungen ionisierender Strahlung treten zufällig auf, im Allgemeinen ohne einen Dosisschwellenwert. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens stochastischer Wirkungen ist proportional zur Dosis, die Schwere der Wirkung ist jedoch unabhängig von der verabreichten Dosis. Die biologischen Wirkungen von Strahlung auf Menschen können in somatische und erbliche Wirkungen eingeteilt werden . Somatische Wirkungen sind diejenigen, unter denen die exponierte Person leidet. Erbliche Wirkungen sind diejenigen, unter denen die Nachkommen des exponierten Individuums leiden. Das Krebsrisiko wird üblicherweise als der hauptsächliche stochastische Effekt ionisierender Strahlung genannt, aber auch Erbkrankheiten sind stochastische Effekte.

Laut ICRP:

(83) Auf der Grundlage dieser Berechnungen schlägt die Kommission nominelle Wahrscheinlichkeitskoeffizienten für das schädigungsbereinigte Krebsrisiko als 5,5 x 10 ^-2 Sv ^-1 für die gesamte Bevölkerung und 4,1 x 10 ^-2 Sv ^-1 für erwachsene Arbeitnehmer vor. Für vererbbare Effekte wird das schädigungsbereinigte nominale Risiko in der gesamten Bevölkerung auf 0,2 × 10 ^–2 Sv ^–1 und bei erwachsenen Arbeitnehmern auf 0,1 × 10 ^–2 Sv ^–1 geschätzt .

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

Die SI-Einheit für die effektive Dosis , das Sievert , repräsentiert den äquivalenten biologischen Effekt der Ablagerung eines Joules Gammastrahlenenergie in einem Kilogramm menschlichem Gewebe. Infolgedessen entspricht ein Sievert einer 5,5% igen Wahrscheinlichkeit, Krebs zu entwickeln. Es ist zu beachten, dass die effektive Dosis nicht als Maß für die deterministischen Auswirkungen auf die Gesundheit gedacht ist. Dabei handelt es sich um die Schwere akuter Gewebeschäden, die mit Sicherheit eintreten werden und anhand der absorbierten Dosis gemessen werden.

Es gibt drei allgemeine Kategorien von stochastischen Effekten, die sich aus der Exposition gegenüber niedrigen Strahlungsdosen ergeben. Diese sind:

• Genetische Wirkungen . Die genetische Wirkung wird von den Nachkommen des exponierten Individuums beeinträchtigt. Hierbei handelt es sich um die Mutation sehr spezifischer Zellen, nämlich der Spermien oder Eizellen. Strahlung ist ein Beispiel für ein physikalisches mutagenes Agens. Beachten Sie, dass es auch viele chemische und biologische Wirkstoffe (wie Viren) gibt, die Mutationen verursachen. Eine sehr wichtige Tatsache ist, dass Strahlung die spontane Mutationsrate erhöht, aber keine neuen Mutationen hervorruft.
• Somatische Effekte . Somatische Wirkungen sind diejenigen, unter denen die exponierte Person leidet . Die häufigste Auswirkung der Bestrahlung ist die stochastische Auslösung von Krebs mit einer Latenzzeit von Jahren oder Jahrzehnten nach der Exposition. Da Krebs das primäre Ergebnis ist, wird er manchmal als krebserzeugende Wirkung bezeichnet. Strahlung ist ein Beispiel für ein physikalisch krebserregendes Mittel, während Zigaretten ein Beispiel für ein chemisches krebserregendes Mittel sind. Viren sind Beispiele für biologische krebserzeugende Mittel.
• In-Utero-Effekte beinhalten die Erzeugung von Missbildungen bei der Entwicklung von Embryonen. Dies ist jedoch tatsächlich ein Sonderfall des somatischen Effekts, da der Embryo / Fötus der Strahlung ausgesetzt ist.

Man geht davon aus, dass somatische Effekte durch Bestrahlung stochastisch auftreten. Das am weitesten verbreitete Modell geht davon aus, dass die Häufigkeit von Krebserkrankungen durch ionisierende Strahlung linear mit der effektiven Strahlungsdosis mit einer Rate von 5,5% pro Sievert zunimmt . Dieses Modell ist als lineares No-Threshold-Modell (LNT) bekannt . Dieses Modell geht davon aus, dass es keinen Schwellenwert gibt und das Risiko linear mit der Dosis steigt. Wenn dieses lineare Modell korrekt ist, ist die natürliche Hintergrundstrahlung die gefährlichste Strahlungsquelle für die allgemeine öffentliche Gesundheit, gefolgt von der medizinischen Bildgebung als nächster Sekunde. Das LNT wird nicht allgemein akzeptiertEinige schlagen eine adaptive Dosis-Wirkungs-Beziehung vor, bei der niedrige Dosen schützend und hohe Dosen schädlich sind. Es muss betont werden, dass eine Reihe von Organisationen nicht damit einverstanden sind, das lineare Nichtschwellenmodell zur Abschätzung des Risikos einer geringen Strahlenexposition in der Umwelt und am Arbeitsplatz zu verwenden.

Stochastische Effekte und effektive Dosis

Die effektive Dosis ist definiert als die doppelt gewichtete Summe der absorbierten Dosis in allen Organen und Geweben des Körpers. Es ist sehr wichtig, ob eine Person teilweise oder vollständig exponiert ist, und es ist sehr wichtig, ob eine Person Gammastrahlen oder einer anderen Art von Strahlung ausgesetzt ist. Die effektive Dosis ermöglicht die Bestimmung der stochastischen biologischen Folgen aller Arten von Strahlung. Dosisgrenzwerte werden in Bezug auf die wirksame Dosis festgelegt und gelten für den Einzelnen für Strahlenschutzzwecke, einschließlich der allgemeinen Risikobewertung. Mathematisch kann die effektive Dosis ausgedrückt werden als:

Strahlungsgewichtungsfaktor

Der Strahlungsgewichtungsfaktor ist ein dimensionsloser Faktor, der verwendet wird, um die äquivalente Dosis aus der über ein Gewebe oder Organ gemittelten absorbierten Dosis zu bestimmen, und basiert auf der Art der absorbierten Strahlung. In der Vergangenheit wurde zu diesem Zweck ein ähnlicher Faktor verwendet, der als Qualitätsfaktor bekannt ist. Der Strahlungsgewichtungsfaktor ist eine Schätzung der Wirksamkeit pro Dosiseinheit der gegebenen Strahlung relativ zu einem niedrigen LET-Standard.

2007 veröffentlichte ICRP eine neue Reihe von Strahlungsgewichtungsfaktoren (ICRP Publ. 103: Die Empfehlungen 2007 der Internationalen Strahlenschutzkommission). Diese Faktoren sind unten angegeben.

Gewebegewichtungsfaktor

Der Gewebe – Wichtungsfaktor , w _T , ist der Faktor , mit dem die Äquivalentdosis in einem Gewebe oder Organ T gewichtete den relativen Beitrag des Gewebes oder Organs auf den Gesamtgesundheitsschaden aus gleichmäßiger Bestrahlung des Körper (ICRP 1991b) , was zu vertreten . Es ist ein Maß für das Risiko stochastischer Effekte, die sich aus der Exposition dieses spezifischen Gewebes ergeben können. Die Gewebegewichtungsfaktoren berücksichtigen die unterschiedliche Empfindlichkeit verschiedener Organe und Gewebe gegenüber Strahlung.

Die Gewebegewichtungsfaktoren sind in verschiedenen Veröffentlichungen des ICRP (International Commission on Radiological Protection) aufgeführt. Nach der tatsächlichen Bestimmung des ICRP sind die Risikofaktoren in der folgenden Tabelle aufgeführt (aus der ICRP-Veröffentlichung 103 (ICRP 2007)).

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

Beispiele für Dosen in Sieverts

Wir müssen beachten, dass Strahlung überall um uns herum ist. 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. In den folgenden Punkten versuchen wir, enorme Bereiche der Strahlenexposition auszudrücken, die aus verschiedenen Quellen erhalten werden können.

• 0,05 µSv – Schlafen neben jemandem
• 0,09 µSv – Ein Jahr lang in einem Umkreis von 30 Meilen um ein Kernkraftwerk leben
• 0,1 µSv – Eine Banane essen
• 0,3 µSv – Ein Jahr lang in einem Umkreis von 50 Meilen um ein Kohlekraftwerk leben
• 10 µSv – Durchschnittliche Tagesdosis aus natürlichem Hintergrund
• 20 µSv – Röntgenaufnahme der Brust
• 40 µSv – Ein 5-stündiger Flugzeugflug
• 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
• 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. Die vorherigen Beispiele können helfen, relative Größen zu veranschaulichen. Unter dem Gesichtspunkt der biologischen Konsequenzen ist es sehr wichtig, zwischen Dosen zu unterscheiden, die über kurze und längere Zeiträume erhalten werden . Eine „ akute Dosis “ tritt über einen kurzen und begrenzten Zeitraum auf, während eine „ chronische Dosis “ auftritt”Ist eine Dosis, die über einen längeren Zeitraum anhält, damit sie besser durch eine Dosisleistung beschrieben werden kann. Hohe Dosen neigen dazu, Zellen abzutöten, während niedrige Dosen dazu neigen, sie zu beschädigen oder zu verändern. Niedrige Dosen, die über lange Zeiträume verteilt sind, verursachen für kein Körperorgan ein unmittelbares Problem. Die Auswirkungen niedriger Strahlendosen treten auf der Ebene der Zelle auf, und die Ergebnisse werden möglicherweise über viele Jahre hinweg nicht beobachtet.

Stochastische Effekte und Dosisgrenzen

Im Strahlenschutz werden Dosisgrenzwerte festgelegt, um stochastische Effekte auf ein akzeptables Maß zu begrenzen und deterministische Effekte vollständig zu verhindern . Beachten Sie, dass stochastische Effekte zufällig auftreten: Je höher die Dosis, desto wahrscheinlicher ist der Effekt. Deterministische Effekte sind solche, die normalerweise eine Schwelle haben: Darüber nimmt die Schwere des Effekts mit der Dosis zu. Dosisgrenzensind ein grundlegender Bestandteil des Strahlenschutzes, und die Verletzung dieser Grenzwerte verstößt in den meisten Ländern gegen die Strahlenschutzbestimmungen. Beachten Sie, dass die in diesem Artikel beschriebenen Dosisgrenzwerte für Routineoperationen gelten. Sie gelten nicht für Notfälle, in denen Menschenleben gefährdet sind. Sie gelten nicht in Notfallsituationen, in denen eine Person versucht, eine katastrophale Situation zu verhindern.

Die Grenzwerte sind in zwei Gruppen unterteilt: die Öffentlichkeit und beruflich exponierte Arbeitnehmer. 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.

In der folgenden Tabelle sind die Dosisgrenzwerte für beruflich exponierte Arbeitnehmer und für die Öffentlichkeit zusammengefasst:

Gemäß der Empfehlung des ICRP in seiner Stellungnahme zu Gewebereaktionen vom 21. April 2011 wurde die äquivalente Dosisgrenze für die Augenlinse für die berufliche Exposition in geplanten Expositionssituationen von 150 mSv / Jahr auf durchschnittlich 20 mSv / Jahr gesenkt über definierte Zeiträume von 5 Jahren ohne jährliche Dosis in einem einzigen Jahr über 50 mSv.

Die Grenzwerte für die wirksame Dosis beziehen sich auf die Summe der relevanten wirksamen Dosen aus externer Exposition im angegebenen Zeitraum und der zugesagten wirksamen Dosis aus der Aufnahme von Radionukliden im selben Zeitraum. Für Erwachsene wird die festgelegte wirksame Dosis für einen Zeitraum von 50 Jahren nach der Einnahme berechnet, während sie für Kinder für den Zeitraum bis zum Alter von 70 Jahren berechnet wird. Die effektive Ganzkörperdosisgrenze von 20 mSv ist ein Durchschnittswert über fünf Jahre. Die tatsächliche Grenze liegt bei 100 mSv in 5 Jahren, mit nicht mehr als 50 mSv in einem Jahr.

Deterministische Strahlenwirkungen (oder nicht stochastische Strahlenwirkungen) sind gesundheitliche Wirkungen, die in direktem Zusammenhang mit der absorbierten Strahlendosis stehen und deren Schwere mit zunehmender Dosis zunimmt. Deterministische Effekte haben einen Schwellenwert, unterhalb dessen keine nachweisbaren klinischen Effekte auftreten. Die Schwelle kann sehr niedrig sein (in der Größenordnung von 0,1 Gy oder höher) und kann von Person zu Person variieren. Bei Dosen zwischen 0,25 Gy und 0,5 Gy können durch medizinische Untersuchungen leichte Blutveränderungen festgestellt werden. Bei Dosen zwischen 0,5 Gy und 1,5 Gy werden Blutveränderungen festgestellt und es treten Symptome von Übelkeit, Müdigkeit und Erbrechen auf.

Sobald die Schwelle überschritten wurde, nimmt die Schwere eines Effekts mit der Dosis zu. Der Grund für das Vorhandensein dieser Schwellendosis ist, dass Strahlenschäden (schwerwiegende Funktionsstörung oder Tod) einer kritischen Population von Zellen (hohe Dosen töten tendenziell Zellen ab) in einem bestimmten Gewebe aufrechterhalten werden müssen, bevor die Verletzung in einer klinisch relevanten Form ausgedrückt wird . Daher deterministische Strahlenwirkungen werden auch bezeichnet als Gewebereaktion . Sie werden auch als nicht stochastische Effekte bezeichnet, im Gegensatz zu zufälligen stochastischen Effekten (z. B. Krebsinduktion).

Deterministische Effekte sind nicht notwendigerweise mehr oder weniger schwerwiegend als stochastische Effekte. Hohe Dosen können zu visuell dramatischen Strahlenverbrennungen und / oder zum schnellen Tod durch akutes Strahlensyndrom führen . Akute Dosen unter 250 mGy haben wahrscheinlich keine beobachtbaren Auswirkungen. Akute Dosen von etwa 3 bis 5 Gy haben eine 50% ige Chance, eine Person einige Wochen nach der Exposition zu töten, wenn eine Person keine medizinische Behandlung erhält. Deterministische Effekte können letztendlich zu einer vorübergehenden Beeinträchtigung oder auch zum Tod führen. Beispiele für deterministische Effekte:

Beispiele für deterministische Effekte sind :

• Akutes Strahlensyndrom durch akute Ganzkörperstrahlung
• Strahlung brennt von Strahlung auf eine bestimmte Körperoberfläche
• Strahleninduzierte Thyreoiditis, eine mögliche Nebenwirkung der Bestrahlung gegen Hyperthyreose
• Chronisches Strahlensyndrom, von Langzeitstrahlung.
• Strahlenbedingte Lungenverletzung, von beispielsweise Strahlentherapie bis zur Lunge

Tödliche Strahlungsdosen

Die letale Strahlungsdosis (LD) ist ein Hinweis auf die letale Strahlungsmenge. Im Strahlenschutz, die mittlere letale Dosis , LD _XY , in der Regel verwendet. Beispielsweise beträgt die Strahlungsdosis, die 50% der bestrahlten Personen innerhalb von 30 Tagen zum Tod führen dürfte, LD _50/30 . LD ₁ ist die Dosis, die voraussichtlich 1% der bestrahlten Personen zum Tod führen wird. Folglich ist LD ₉₉ für alle (99%) bestrahlten Personen tödlich. Es ist auch sehr wichtig, ob eine Person eine medizinische Behandlung erhält oder nicht. Je größer eine akute Strahlendosis ist, desto größer ist die Möglichkeit, dass sie das Individuum tötet. Für einen gesunden Erwachsenen ist der LD ₅₀ wird auf 3 bis 5 Gy geschätzt.

• 2,5 Sv – Dosis, die einen Menschen mit einem Risiko von 1% (LD ₁ ) tötet , wenn die Dosis über einen sehr kurzen Zeitraum verabreicht wird .
• 5 Sv – Dosis, die einen Menschen mit einem 50% igen Risiko innerhalb von 30 Tagen tötet (LD _50/30 ), wenn die Dosis über einen sehr kurzen Zeitraum verabreicht wird . Todesursache ist der Verlust der Knochenmarkfunktion.
• 8 Sv – Dosis, die einen Menschen mit einem 99% igen Risiko tötet (LD ₉₉ ), wenn die Dosis über einen sehr kurzen Zeitraum verabreicht wird . Bei ungefähr 10 Gy kann eine akute Entzündung der Lunge auftreten und zum Tod führen.

Die oben angegebenen Daten zur tödlichen Dosis gelten für akute Gammadosen, die in sehr kurzer Zeit, z. B. einigen Minuten, abgegeben werden. Eine höhere Dosis ist erforderlich, um die oben aufgeführten Wirkungen zu erzielen, wenn die Dosis über einen Zeitraum von Stunden oder länger erhalten wird.

Deterministische Effekte und Dosisgrenzen

Im Strahlenschutz werden Dosisgrenzwerte festgelegt, um stochastische Effekte auf ein akzeptables Maß zu begrenzen und deterministische Effekte vollständig zu verhindern . Beachten Sie, dass stochastische Effekte zufällig auftreten: Je höher die Dosis, desto wahrscheinlicher ist der Effekt. Deterministische Effekte sind solche, die normalerweise eine Schwelle haben: Darüber nimmt die Schwere des Effekts mit der Dosis zu. Dosisgrenzensind ein grundlegender Bestandteil des Strahlenschutzes, und die Verletzung dieser Grenzwerte verstößt in den meisten Ländern gegen die Strahlenschutzbestimmungen. Beachten Sie, dass die in diesem Artikel beschriebenen Dosisgrenzwerte für Routineoperationen gelten. Sie gelten nicht für Notfälle, in denen Menschenleben gefährdet sind. Sie gelten nicht in Notfallsituationen, in denen eine Person versucht, eine katastrophale Situation zu verhindern.

Die Grenzwerte sind in zwei Gruppen unterteilt: die Öffentlichkeit und beruflich exponierte Arbeitnehmer. 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.

In der folgenden Tabelle sind die Dosisgrenzwerte für beruflich exponierte Arbeitnehmer und für die Öffentlichkeit zusammengefasst:

Gemäß der Empfehlung des ICRP in seiner Stellungnahme zu Gewebereaktionen vom 21. April 2011 wurde die äquivalente Dosisgrenze für die Augenlinse für die berufliche Exposition in geplanten Expositionssituationen von 150 mSv / Jahr auf durchschnittlich 20 mSv / Jahr gesenkt über definierte Zeiträume von 5 Jahren ohne jährliche Dosis in einem einzigen Jahr über 50 mSv.

Die Grenzwerte für die wirksame Dosis beziehen sich auf die Summe der relevanten wirksamen Dosen aus externer Exposition im angegebenen Zeitraum und der zugesagten wirksamen Dosis aus der Aufnahme von Radionukliden im selben Zeitraum. Für Erwachsene wird die festgelegte wirksame Dosis für einen Zeitraum von 50 Jahren nach der Einnahme berechnet, während sie für Kinder für den Zeitraum bis zum Alter von 70 Jahren berechnet wird. Die effektive Ganzkörperdosisgrenze von 20 mSv ist ein Durchschnittswert über fünf Jahre. Die tatsächliche Grenze liegt bei 100 mSv in 5 Jahren, mit nicht mehr als 50 mSv in einem Jahr.

Ein Maß für die Radioaktivität (Aktivität) basiert auf der Zählung der Zerfälle pro Sekunde . Die SI- Aktivitätseinheit ist das Becquerel (Bq), das einer reziproken Sekunde entspricht. Die Aktivität hängt nur von der Anzahl der Zerfälle pro Sekunde ab, nicht von der Art des Zerfalls, der Energie der Zerfallsprodukte oder den biologischen Auswirkungen der Strahlung. Es kann verwendet werden, um die Emissionsrate ionisierender Strahlung zu charakterisieren. Spezielle Aktivitätist die Aktivität pro Menge eines Radionuklids, daher ist spezifische Aktivität als die Aktivität pro Menge von Atomen eines bestimmten Radionuklids definiert. Es wird normalerweise in Einheiten von Bq / g angegeben, aber eine andere häufig verwendete Aktivitätseinheit ist der Curie (Ci), der die Definition der spezifischen Aktivität in Ci / g ermöglicht.

Aktivitätseinheiten (Curie und Becquerel) können auch zur Charakterisierung der Gesamtmenge der kontrollierten oder zufälligen Freisetzung radioaktiver Atome verwendet werden .

Aktivitätseinheiten

• Becquerel . Das Becquerel ist eine SI-Einheit für Radioaktivität, die 1974 definiert wurde. Es wurde nach Henri Becquerel benannt, einem französischen Physiker, der 1896 die Radioaktivität entdeckte. Ein Becquerel (1Bq) entspricht 1 Zerfall pro Sekunde .
• Curie . Der Curie ist eine Nicht-SI- Einheit der Radioaktivität, die 1910 definiert wurde. Sie wurde ursprünglich als Äquivalent zur Anzahl der Zerfälle definiert, die ein Gramm Radium-226 in einer Sekunde durchmachen wird. Derzeit ist ein Curie definiert als 1Ci = 3,7 × 10 ¹⁰ Zerfälle pro Sekunde .
• Rutherford . Rutherford (Symbol Rd ) ist auch eine Nicht-SI-Einheit, die als Aktivität einer Menge radioaktiven Materials definiert ist, bei der eine Million Kerne pro Sekunde zerfallen .

Zerfallsgesetz

Die Berechnung des Zerfalls radioaktiver Kerne ist relativ einfach, da es nur ein Grundgesetz gibt, das den gesamten Zerfallsprozess regelt. Das radioaktive Zerfallsgesetz kann auch für Aktivitätsberechnungen oder Massenberechnungen von radioaktivem Material abgeleitet werden:

(Anzahl der Kerne) N = Ne – ^λt     (Aktivität) A = Ae – ^λt      (Masse) m = me – ^λt

wobei N (Anzahl der Partikel) die Gesamtzahl der Partikel in der Probe ist, A (Gesamtaktivität) die Anzahl der Zerfälle pro Zeiteinheit einer radioaktiven Probe ist, m die Masse des verbleibenden radioaktiven Materials ist.

……………………………………………………………………………………………………………………………….

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.

Die biologischen Auswirkungen der Strahlung und ihre Folgen hängen stark von der Dosisleistung ab . Die Dosisrate ist ein Maß für die Strahlungsdosisintensität (oder -stärke). Niedrige Dosierungen sind im Alltag weit verbreitet. In den folgenden Abschnitten werden einige Beispiele für die Strahlenbelastung aufgeführt, die aus verschiedenen Quellen stammen können.

• 05 µSv – Neben jemandem schlafen
• 09 µSv – Lebt ein Jahr lang in einem Umkreis von 48 Kilometern um ein Kernkraftwerk
• 1 µSv – Eine Banane essen
• 3 µSv – Lebt ein Jahr lang in einem Umkreis von 80 Kilometern um ein Kohlekraftwerk
• 10 µSv – Durchschnittliche Tagesdosis aus dem natürlichen Hintergrund
• 20 µSv – Röntgenaufnahme der Brust

Unter dem Gesichtspunkt der biologischen Konsequenzen ist es sehr wichtig, zwischen Dosen zu unterscheiden, die über kurze und längere Zeiträume verabreicht werden . Daher werden biologische Auswirkungen von Strahlung typischerweise in zwei Kategorien unterteilt.

• Akute Dosen . Eine „ akute Dosis “ (kurzzeitige hohe Dosis) tritt über einen kurzen und begrenzten Zeitraum, dh innerhalb eines Tages, auf.
• Chronische Dosen . Eine „ chronische Dosis “ (niedrige Langzeitdosis) ist eine Dosis, die über einen längeren Zeitraum, dh über Wochen und Monate, andauert, sodass sie besser durch eine Dosisrate beschrieben wird.

Hohe Dosen neigen dazu, Zellen abzutöten, während niedrige Dosen dazu neigen, sie zu beschädigen oder zu verändern. Hohe Dosen können zu visuell dramatischen Strahlenverbrennungen und / oder zum schnellen Tod durch akutes Strahlensyndrom führen . Akute Dosen unter 250 mGy haben wahrscheinlich keine beobachtbaren Auswirkungen. Akute Dosen von etwa 3 bis 5 Gy haben eine 50% ige Chance, eine Person einige Wochen nach der Exposition zu töten, wenn eine Person keine medizinische Behandlung erhält.

Geringe Dosen, die über lange Zeiträume verteilt sind, verursachen bei keinem Körperorgan sofort ein Problem. Die Auswirkungen niedriger Strahlungsdosen treten auf der Ebene der Zelle auf, und die Ergebnisse können über viele Jahre hinweg nicht beobachtet werden. Darüber hinaus zeigen einige Studien, dass die meisten menschlichen Gewebe bei längerer Exposition gegenüber einer einmaligen Exposition mit einer ähnlichen Dosis eine ausgeprägtere Toleranz gegenüber den Auswirkungen von Strahlung mit niedrigem LET aufweisen.

……………………………………………………………………………………………………………………………….

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.

Alle biologischen Schädigungseffekte beginnen mit der Folge von Strahlungswechselwirkungen mit den Atomen, die die Zellen bilden. Alle Lebewesen bestehen aus einer oder mehreren Zellen. Jeder Teil Ihres Körpers besteht aus Zellen oder wurde von ihnen aufgebaut. Obwohl wir die Tendenz haben, biologische Effekte in Bezug auf die Wirkung von Strahlung auf lebende Zellen zu sehen , interagiert ionisierende Strahlung per Definition nur mit Atomen durch einen Prozess, der Ionisation genannt wird. Für ionisierende Strahlung ist die kinetische Energie von Teilchen ( Photonen, Elektronen usw. ) ionisierender Strahlung ausreichend und das Teilchen kann Zielatome ionisieren (um Ionen durch Elektronenverlust zu bilden), um Ionen zu bilden. Einfach ionisierende Strahlung kann Elektronen von einem Atom abwerfen.

Es gibt zwei Mechanismen, durch die Strahlung letztendlich Zellen beeinflusst. Diese beiden Mechanismen werden allgemein als:

• Direkte Auswirkungen . Direkte Effekte werden durch Strahlung verursacht, wenn Strahlung direkt mit den Atomen des DNA- Moleküls oder einer anderen zellulären Komponente interagiert, die für das Überleben der Zelle entscheidend ist. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Strahlung mit dem DNA-Molekül in Wechselwirkung tritt, ist sehr gering, da diese kritischen Komponenten einen so kleinen Teil der Zelle ausmachen.
• Indirekte Effekte . Indirekte Effekte werden durch Wechselwirkung von Strahlung in der Regel mit Wassermolekülen verursacht . Jede Zelle besteht, genau wie der menschliche Körper, hauptsächlich aus Wasser. Durch ionisierende Strahlung können die Bindungen aufgebrochen werden, die das Wassermolekül zusammenhalten, und Radikale wie Hydroxyl-OH, Superoxidanion O ₂ ^– und andere entstehen. Diese Radikale können zur Zerstörung der Zelle beitragen.

Eine große Anzahl von Zellen eines bestimmten Typs wird als Gewebe bezeichnet . Bildet dieses Gewebe eine spezialisierte Funktionseinheit, spricht man von einem Organ. Die Art und Anzahl der betroffenen Zellen ist ebenfalls ein wichtiger Faktor. Einige Zellen und Organe im Körper reagieren empfindlicher auf ionisierende Strahlung als andere .

Die Empfindlichkeit verschiedener Zelltypen gegenüber ionisierender Strahlung ist sehr hoch für Gewebe, die aus Zellen bestehen, die sich schnell teilen, wie sie in Knochenmark, Magen, Darm, männlichen und weiblichen Fortpflanzungsorganen und sich entwickelnden Feten zu finden sind. Dies liegt daran, dass sich teilende Zellen korrekte DNA-Informationen benötigen, damit die Nachkommen der Zellen überleben können. Eine direkte Wechselwirkung von Strahlung mit einer aktiven Zelle könnte zum Tod oder zur Mutation der Zelle führen, wohingegen eine direkte Wechselwirkung mit der DNA einer ruhenden Zelle eine geringere Auswirkung hätte.

Infolgedessen können lebende Zellen nach ihrer Reproduktionsrate klassifiziert werden, was auch ihre relative Empfindlichkeit gegenüber Strahlung anzeigt. Infolgedessen sind sich aktiv reproduzierende Zellen empfindlicher gegenüber ionisierender Strahlung als Zellen, aus denen Haut-, Nieren- oder Lebergewebe besteht. Die Nerven- und Muskelzellen regenerieren sich am langsamsten und sind die am wenigsten empfindlichen Zellen.

Die Empfindlichkeit der verschiedenen Organe des menschlichen Körpers korreliert mit der relativen Empfindlichkeit der Zellen, aus denen sie zusammengesetzt sind. In der Praxis wird diese Empfindlichkeit durch den dargestellten Gewebe – Wichtungsfaktor , w _T , das der Faktor , mit dem die Äquivalentdosis in einem Gewebe oder Organ T gewichtete den relativen Beitrag des Gewebes oder Organs auf den Gesamtgesundheits Nachteil darstellt aus gleichmäßige Bestrahlung des Körpers (ICRP 1991b).

Wenn eine Person nur teilweise bestrahlt wird, hängt die Dosis stark von dem Gewebe ab, das bestrahlt wurde. Beispielsweise ist eine Gammadosis von 10 mSv für den gesamten Körper und eine Dosis von 50 mSv für die Schilddrüse hinsichtlich des Risikos dieselbe wie eine Ganzkörperdosis von 10 + 0,04 × 50 = 12 mSv.