Was ist die interne Strahlungsquelle – Definition

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

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

Das dosisbedingt wichtigste Isotop ist Kalium-40. Die dominierende Komponente der Inhalationsexposition sind die kurzlebigen Zerfallsprodukte von Radon. Dieses Problem ist jedoch so wichtig, dass es im vorherigen Abschnitt ( Radon – Gesundheitliche Auswirkungen ) separat behandelt wurde .

Ohne interne Kontamination durch externes radioaktives Material (Radon, Uran usw.) sind Kalium-40 und Kohlenstoff-40 die größten Bestandteile der internen Strahlenexposition durch biologisch funktionelle Bestandteile des menschlichen Körpers.

Kalium-40

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

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

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

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

Kalium-40 im Körper – Strahlendosis

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

Bananenäquivalentdosis – BETT

Die Bananenäquivalentdosis BED ist eine informelle Dosismenge der Exposition gegenüber ionisierender Strahlung. Die Bananenäquivalentdosis ist als allgemeines Bildungsbeispiel gedacht, um eine Dosis Radioaktivität mit der Dosis zu vergleichen, der man durch den Verzehr einer durchschnittlich großen Banane ausgesetzt ist. Ein BETT korreliert häufig mit 10 ^-7 Sievert ( 0,1 µSv ).

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

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

Das BETT soll die Öffentlichkeit nur über das Vorhandensein einer sehr geringen natürlichen Radioaktivität in einem natürlichen Lebensmittel informieren und ist keine offiziell verabschiedete Dosismessung.

Innendosis aus Uran und Thorium

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

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

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

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

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

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

Interne Dosen von Kohlenstoff-14 und Tritium werden im folgenden Artikel beschrieben: Kosmogene Radionuklide

Interne Strahlung – Ist es gefährlich?

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

Bei  innerer  Strahlung handelt es sich in der Regel um sogenannte  „niedrige Dosen“ . Niedrige Dosis bedeutet hier zusätzliche kleine Dosen, die mit der normalen  Hintergrundstrahlung vergleichbar sind  ( 10 µSv  = durchschnittliche Tagesdosis aus natürlichem Hintergrund). Die Dosen sind sehr sehr niedrig und daher könnte die Wahrscheinlichkeit einer Krebsinduktion nahezu vernachlässigbar sein. Zweitens, und dies ist von entscheidender Bedeutung, muss noch die Wahrheit über die gesundheitlichen Auswirkungen von Strahlung mit niedriger Dosis herausgefunden werden. Es ist nicht genau bekannt, ob diese niedrigen Strahlungsdosen schädlich oder vorteilhaft sind (und wo die Schwelle liegt). Regierung und Aufsichtsbehörden gehen von einem  LNT-Modell  anstelle einer Schwelle oder  Hormese aus nicht weil es wissenschaftlich überzeugender ist, sondern weil es die  konservativere Schätzung ist . Das Problem dieses Modells ist, dass es eine Reihe von verteidigungsbiologischen Prozessen vernachlässigt   , die bei niedrigen Dosen entscheidend sein können  . Die Forschung in den letzten zwei Jahrzehnten ist sehr interessant und zeigt, dass kleine Strahlungsdosen bei niedriger Dosisrate  die Abwehrmechanismen stimulieren . Daher wird das LNT-Modell nicht allgemein akzeptiert, da einige eine adaptive Dosis-Wirkungs-Beziehung vorschlagen, bei der niedrige Dosen schützend und hohe Dosen schädlich sind. Viele Studien haben dem LNT-Modell widersprochen, und viele von ihnen haben eine adaptive Reaktion auf niedrig dosierte Strahlung gezeigt, was zu reduzierten Mutationen und Krebs führt. Dieses Phänomen ist bekannt als Strahlenhormese .