Maßeinheiten Maße der Bedrohung
Die Angaben zu Radioaktivität sind verwirrend. Wie viel ist gefährlich, welche Menge unbedenklich? Ein Überblick über Strahlenschäden
Mit den Nachrichten aus Japan erreichen uns immer neue Zahlenwerte, die das Ausmaß freigesetzten radioaktiven Materials beziffern. Was bedeuten diese Zahlen, und welche Schäden kann ein radioaktiver Stoff anrichten? Die Wirkung hängt hauptsächlich von drei Faktoren ab: dem Typ der ausgesandten Strahlung, der Halbwertszeit der entsprechenden Atome und ihrer Wirkung in biologischem Gewebe.
Bei der Alphastrahlung lösen sich zwei Protonen und zwei Neutronen aus dem Kern des zerfallenden Atoms. Diese sind so schwer, dass sie in dichtem Material nicht weit kommen: Schon ein starkes Blatt Papier oder die obersten, verhornten Hautschichten reichen aus, um sie zu blockieren.
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- Strahlendosis
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Die Strahlenwirkung auf Menschen, Tiere und Pflanzen wird häufig in Sievert pro Stunde angegeben. Mit Hilfe der Einheit lässt sich abschätzen, wie schädlich eine Strahlung für einen Organismus ist. Sie berücksichtigt dabei die Strahlungsdauer, -art und -wirkung. 1 Sievert entspricht 1.000 Millisievert oder 1.000.000 Mikrosievert. Grundsätzlich gilt eine Einzeldosis von 6.000 Millisievert als tödlich (100 Prozent Sterblichkeit innerhalb von 14 Tagen).
Ob eine Person, die einer geringen Strahlendosis ausgesetzt war, gesundheitliche Schäden zu erwarten hat, lässt sich nicht eindeutig sagen. Die Grenzwerte beziehen sich in der Regel auf ein Jahr. Manche Experten gehen davon aus, dass dieselbe Strahlendosis über einen längeren Zeitraum weniger schädlich ist. Andere sagen, die Strahlung müsse addiert werden.
- Natürliche Quellen
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Die durchschnittliche Strahlendosis, die ein Deutscher durch natürliche Quellen innerhalb eines Jahres aufnimmt, liegt zwischen zwei und fünf Millisievert. Diese äußere Bestrahlung, der der Mensch je nach Ort und Zeitin unterschiedlicher Höhe ausgesetzt ist, wird Gamma-Ortsdosisleistung genannt. In dieser Deutschlandkarte des Bundesamts für Strahlenschutz ist die Strahlungsstärke je nach Region verzeichnet.
Bei medizinischen Untersuchungen werden zum Teil viel höhere Einzeldosen erreicht, die aber auf einen kurzen Zeitraum beschränkt sind. So nimmt ein Mensch während einer Computertomografie (CT)seines Kopfes ungefähr zwei Millisievert auf, bei der Mammografie 0,4 Millisievert.
- Andere Einheiten
Die Energiedosis einer Strahlenquelle wird in Gray angegeben. Ein Gray bedeutet, dass ein Körper von einem Kilogramm Masse eine Energiemenge von einem Joule aufgenommen hat. Für die in Atomkraftwerken vor allem freigesetzte Beta-, Gamma- und Röntgenstrahlung ist die Einheit Grayidentisch mit der Äquivalenteinheit Sievert, ein Gray ist also gleich einem Sievert. Bis Mitte der 1980er Jahre wurde die Äquivalentdosis statt in Sievert in Rem angegeben. Das meinte die Strahlendosis in Roentgen, die ein Mensch aufgenommen hat.
Betastrahler senden Elektronen (oder deren positiv geladene Gegenstücke) aus – leichte Teilchen, die weniger stark abgebremst werden als Alphapartikel. Dünne Metallschichten schirmen sie effizient ab. Fehlt jeder Schutz, ruft dieser Strahlungstyp Verbrennungen der Haut hervor oder (langfristig) Hautkrebs.
Der dritte Typ, die Gammastrahlung, ähnelt der Röntgenstrahlung, die in der Medizin eingesetzt wird. Sie ist deutlich schwerer abzuschirmen: Nur dicke Wände aus Blei schützen vor ihr.
Weitaus gefährlicher sind radioaktive Substanzen, wenn sie über die Atemluft oder die Nahrung in den Körper gelangt sind (Inkorporation). Atome, die im Organismus zerfallen, deponieren all ihre Energie in einem kleinen Bereich, sodass sie das Gewebe schwer schädigen und unter Umständen Krebs auslösen.
Ob die radioaktiven Atome letztlich in den Körper gelangen und wie weit sie von Wind und Regen transportiert werden, hängt wesentlich von deren Halbwertszeit ab. Diese bezeichnet den Zeitraum, in dem die Hälfte der vorhandenen radioaktiven Atome zerfallen. Iod 131 hat eine Halbwertszeit von etwa acht Tagen. Das meiste radioaktive Iod, das in Fukushima freigesetzt wurde, wird daher in etwa einem Monat abgeklungen sein und keine Gefahr mehr darstellen. Dagegen ist Caesium 137 mit einer Halbwertszeit von über 30 Jahren deutlich stabiler, sodass es sich wesentlich weiter in der Atmosphäre und in Ökosystemen ausbreiten kann. Noch zögerlicher zerfällt der Alphastrahler Plutonium 239: Seine Halbwertszeit beträgt 24.390 Jahre.
Die Einflüsse von Halbswertszeit und Strahlungstyp sind in der Äquivalentdosis berücksichtigt. Sie wird in Sievert (Sv) gemessen und gibt an, wie viel Energie pro Kilogramm durch radioaktive Strahlung im Körper deponiert wurde. Manchmal – so auch jetzt beim Reaktorunfall in Fukushima – wird eine Äquivalentdosis pro Jahr oder pro Stunde benannt, denn bei der biologischen Wirkung spielt es auch eine Rolle, wie schnell der Körper eine bestimmte Menge Radioaktivität aufgenommen hat.
Durch natürliche Radioaktivität sind wir ständig allen Strahlungstypen ausgesetzt. Zwei Milli-Sievert pro Jahr sind das in Deutschland, der genaue Wert hängt von der örtlichen Geologie ab. Dazu kommen jährlich weitere zwei Milli-Sievert aus künstlichen Strahlungsquellen , meist aus medizinischen Anwendungen. Ein CT-Scan des Brustkorbs belastet den Körper bereits mit 20 Milli-Sievert.
- Datum 17.03.2011 - 11:30 Uhr
- Quelle DIE ZEIT, 17.3.2011 Nr. 12
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Ich hoffe, dass ihre Redakteure diesen Artikel lesen, das nennt sich dann Fortbildung ( learning by doing ).
Das offenbar komplexe Thema ist in dieser ansonsten guten Übersicht an einigen Stellen etwas ungenau erklärt:
Zu den Alphastrahlen:
"Bei der Alphastrahlung lösen sich zwei Protonen und zwei Neutronen aus dem Kern des zerfallenden Atoms."
Diese Teilchen lösen sich nicht unabhängig voneinander, es entsteht weder Protonen-, noch Neutronenstrahlung. Die vier Kernbausteinen bleiben vielmehr als ein einziges Partikel vereint, nämlich als ein Heliumkern.
"Sie wird in Sievert (Sv) gemessen und gibt an, wie viel Energie pro Kilogramm durch radioaktive Strahlung im Körper deponiert wurde."
Dies ist nicht die Definition von Sievert, sondern von Gray.
Die Äquivalentdosis Sievert erhält man durch Multiplikation von Gray mit einem Qualitätsfaktor, der die biologische Gefährlichkeit der jeweilgen Strahlungsart berücksichtigt. So ist Neutronenstrahlung z.B. sehr viel schädlicher als Betastrahlung mit der gleichen Menge an im Körper abgegebener Energie.
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Ich sehe die korrekte Handhabung der Begriffe als sehr wichtig an, da durch das z.Zt. herrschende Chaos bei den Angaben von Strahlungswerten, das z.T. von den japanischen Behörden selbst verursacht ist, überhaupt nicht mehr klar ist, was wirklich vor sich geht.
My 2 cent, ohne jede Gewähr:
(Das Zeichen "∝" bedeutet "proportial zu")
Für d. Äquivalenzdosis H u. die Energiedosis D gilt bei festem w_R:
dH/dt ∝ dD/dt
Messungen, auf die z.B. hier
http://community.zeit.de/...
in Beitrag 1. schon verwiesen wurde, sind am am "Haupttor" (Punkt p) erfolgt.
und nach Blick auf "Google Earth" Entfernungsschätzung zum Mittelpunkt O der Havaristen erhalte ich:
|p - O| ≈ 500 m.
Fraglich ist, wie (und ob) man die Messergebnisse auf geringere Abstände zu O extrapolieren kann.
Naiver Ansatz:
Denkt man sich eine einzelne punktförmige γ-Strahlungsquelle in Ο gelegen, und vernachlässigt Absorbtion, so könnte man die Intensität I an einem Messort x in Ansatz bringen
dH/dt ∝ dD/dt ∝ I ∝ 1/r²,
mit r := |x - O|.
Das hiesse z.B., dass sich die Dosisleistung zwischen Messort p und einem Messort x in 50 m Abstand verhundertfachte.
Real liegt hier aber eine Verteilung radioaktiver Partikel durch ein Aerosol vor. Jene Verteilung würde ich als e^{-f²(r)} ansetzen; den Peak würde ich aufgrund der kalten Umgebungsluft sehr steil vermuten (schätzen mag ich den grad nicht).
Zusammenfassend würde ich den Verlauf der Dosisleistung "iwo" zwischen" quadratisch und stückweise gaussförmig schätzen.
Eigentlich müsste es Modelle und Simulationen der IAEA dazu geben, aber ich hab noch keins gefunden.
Wichtig ist auch, dass es "radioaktive Strahlung" natürlich nicht gibt. Radioaktiv sind manche Nuklide, nicht die Strahlung. Auch was die Dosis-Wirkungsbeziehung angeht, hätte man hier etwas ausführlicher sein können.
Auch mir sind die nichtssagenden Maßeinheiten in den Medien aufgefallen, wenn Äquivalentdosen statt Dosisleistungen verbreitet werden, mit denen ein qualifizierter Mensch dann nichts mehr anfangen kann.
Auch das Unfallgeschehen wird nicht gerade präzise kommentiert: Was jetzt noch droht, ist keine Kernschmelze, sondern die massive Freisetzung. Auch dass die Kühlversuche mit den Lastwagen sinnlos sind, ist nicht wahr: Kommt das Wasser ans Ziel, reicht diese Kühlung aus.
My 2 cent, ohne jede Gewähr:
(Das Zeichen "∝" bedeutet "proportial zu")
Für d. Äquivalenzdosis H u. die Energiedosis D gilt bei festem w_R:
dH/dt ∝ dD/dt
Messungen, auf die z.B. hier
http://community.zeit.de/...
in Beitrag 1. schon verwiesen wurde, sind am am "Haupttor" (Punkt p) erfolgt.
und nach Blick auf "Google Earth" Entfernungsschätzung zum Mittelpunkt O der Havaristen erhalte ich:
|p - O| ≈ 500 m.
Fraglich ist, wie (und ob) man die Messergebnisse auf geringere Abstände zu O extrapolieren kann.
Naiver Ansatz:
Denkt man sich eine einzelne punktförmige γ-Strahlungsquelle in Ο gelegen, und vernachlässigt Absorbtion, so könnte man die Intensität I an einem Messort x in Ansatz bringen
dH/dt ∝ dD/dt ∝ I ∝ 1/r²,
mit r := |x - O|.
Das hiesse z.B., dass sich die Dosisleistung zwischen Messort p und einem Messort x in 50 m Abstand verhundertfachte.
Real liegt hier aber eine Verteilung radioaktiver Partikel durch ein Aerosol vor. Jene Verteilung würde ich als e^{-f²(r)} ansetzen; den Peak würde ich aufgrund der kalten Umgebungsluft sehr steil vermuten (schätzen mag ich den grad nicht).
Zusammenfassend würde ich den Verlauf der Dosisleistung "iwo" zwischen" quadratisch und stückweise gaussförmig schätzen.
Eigentlich müsste es Modelle und Simulationen der IAEA dazu geben, aber ich hab noch keins gefunden.
Wichtig ist auch, dass es "radioaktive Strahlung" natürlich nicht gibt. Radioaktiv sind manche Nuklide, nicht die Strahlung. Auch was die Dosis-Wirkungsbeziehung angeht, hätte man hier etwas ausführlicher sein können.
Auch mir sind die nichtssagenden Maßeinheiten in den Medien aufgefallen, wenn Äquivalentdosen statt Dosisleistungen verbreitet werden, mit denen ein qualifizierter Mensch dann nichts mehr anfangen kann.
Auch das Unfallgeschehen wird nicht gerade präzise kommentiert: Was jetzt noch droht, ist keine Kernschmelze, sondern die massive Freisetzung. Auch dass die Kühlversuche mit den Lastwagen sinnlos sind, ist nicht wahr: Kommt das Wasser ans Ziel, reicht diese Kühlung aus.
Es ist nicht mehr von Belang, sich diese Horrorzahlen vor Augen zu führen, wenn man betroffen ist.
Die Betroffenen, Getroffenen, werden in Totenhäusern wohnen müssen. An schrecklichen Erkrankungen zu Grunde gehen.
Selbst wenn die Welt alle Atomkraftwerke sofort abschaltete - den bereits produzierten Müll
werden wir nicht mehr los.
Die atomare Suppe löffeln wir alle aus, früher oder später.
Als Nichtwissenschaftler kann ich nur feststellen: Die "Wissenden" waren nichts anderes als Zauberlehrlinge. Nur - es gibt keinen Meister, der es richtet mit einem Zauberspruch.
Wir löschen den Weltenbrand mit kleinen Eimern.
Der Begriff "Halbwertszeit" ist für Wissenschaftler ganz praktisch, für Laien sagt er wenig. Der Laie will wissen, ab wann "nichts mehr da" ist. Wissenschaftliche Antwort ist seriöserweise: "Nie!" und der Laie ist noch mehr verwirrt...
Sinnvol wird es erst wieder, wenn man fragt, ab wann weniger als z.B. ein Prozent noch da ist. Dann kann man rechnen:
(½)^7 = 0,0078.. bzw. 0,78%.
Diese Zahl bedeutet: Wenn 7 Halbwertszeiten vergangen sind, dann ist weniger als 1 % vom strahlenden Stoff übrig.
Alle die Rauchen, Saufen und mit dem Handy telefonieren haben hier die Klappe zu halten, weil sie eher an Krebs sterben als irgendeine Atomwolke sie auch nur annähernd einholt.
Bitte beteiligen Sie sich mit konstruktiven Beiträgen an der Diskussion. Danke. Die Redaktion/se
Es fehlt die Angabe, um wieviel die Strahlenbelastung höher ist für jemanden, der durchschnittlich auf 600 Meter über NN lebt, gegenüber demjenigen, der auf NN lebt.
Es fehlt eine Angabe darüber, wieviel Strahlung man sich auf einem Flug in den Urlaub einfängt, zB nach Bali oder Nonstop Ffm - LA.
Es fehlt auch die Angabe, wieviel Strahlung man sich beim Inhalieren des tabakrauches einfängt und wieviel Strahlung aus den Schornsteinen der Steinkohlekraftwerke kommt.
My 2 cent, ohne jede Gewähr:
(Das Zeichen "∝" bedeutet "proportial zu")
Für d. Äquivalenzdosis H u. die Energiedosis D gilt bei festem w_R:
dH/dt ∝ dD/dt
Messungen, auf die z.B. hier
http://community.zeit.de/...
in Beitrag 1. schon verwiesen wurde, sind am am "Haupttor" (Punkt p) erfolgt.
und nach Blick auf "Google Earth" Entfernungsschätzung zum Mittelpunkt O der Havaristen erhalte ich:
|p - O| ≈ 500 m.
Fraglich ist, wie (und ob) man die Messergebnisse auf geringere Abstände zu O extrapolieren kann.
Naiver Ansatz:
Denkt man sich eine einzelne punktförmige γ-Strahlungsquelle in Ο gelegen, und vernachlässigt Absorbtion, so könnte man die Intensität I an einem Messort x in Ansatz bringen
dH/dt ∝ dD/dt ∝ I ∝ 1/r²,
mit r := |x - O|.
Das hiesse z.B., dass sich die Dosisleistung zwischen Messort p und einem Messort x in 50 m Abstand verhundertfachte.
Real liegt hier aber eine Verteilung radioaktiver Partikel durch ein Aerosol vor. Jene Verteilung würde ich als e^{-f²(r)} ansetzen; den Peak würde ich aufgrund der kalten Umgebungsluft sehr steil vermuten (schätzen mag ich den grad nicht).
Zusammenfassend würde ich den Verlauf der Dosisleistung "iwo" zwischen" quadratisch und stückweise gaussförmig schätzen.
Eigentlich müsste es Modelle und Simulationen der IAEA dazu geben, aber ich hab noch keins gefunden.
Die "Abschätzung" war natürlich nur für die unmittelbare Umgebung der Havaristen und die Belastung der Einsatzkräfte vor Ort gedacht; wieviel Dosis durch Partikel in den Dampf/Staubwolken mit dem Wind wohin verteilt wird, ist ein GÄNZLICH anderes Thema.
Die "Abschätzung" war natürlich nur für die unmittelbare Umgebung der Havaristen und die Belastung der Einsatzkräfte vor Ort gedacht; wieviel Dosis durch Partikel in den Dampf/Staubwolken mit dem Wind wohin verteilt wird, ist ein GÄNZLICH anderes Thema.
Die "Abschätzung" war natürlich nur für die unmittelbare Umgebung der Havaristen und die Belastung der Einsatzkräfte vor Ort gedacht; wieviel Dosis durch Partikel in den Dampf/Staubwolken mit dem Wind wohin verteilt wird, ist ein GÄNZLICH anderes Thema.
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