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Strahlung

Gefahren und Nutzen von radioaktiver Strahlung

Jeder von uns ist schon einmal beim Arzt geröntgt worden. Bei den Röntgen- oder X-Strahlen handelt es sich von den physikalischen Eigenschaften her um nichts anderes als γ-Strahlung. Zahllose Menschen konnten schon zielgerichtet medizinisch behandelt werden, da ihre Krankheiten oder Verletzungen durch Röntgenuntersuchungen genau diagnostiziert werden konnten.

Doch diesem unbestrittenen Nutzen radioaktiver Strahlung steht eine ganze Reihe von großen Gefahren gegenüber, denn im Gegensatz zu Giften oder anderen schädlichen Substanzen existiert für radioaktive Strahlung kein Grenzwert, unterhalb dessen sie als harmlos eingestuft werden kann (physische Wirkung niederenergetischer ionisierender Strahlung).

Strahlungsquellen

Es gibt eine ganze Reihe natürlicher und künstlicher Quellen für radioaktive Strahlung. Der größte Anteil radioaktiver Strahlung prallt aus dem Weltraum auf die Erde, in deren Ionosphäre in ca. 100-400 km Höhe sie die Höhenstrahlung erzeugt. Sie nimmt auf dem Weg zur Erdoberfläche weiter ab, doch auf hohen Bergen oder bei Flugreisen ist man einer erhöhten Strahlung ausgesetzt. Radioaktive Strahlung kommt auch aus dem Erdboden. Sie entstammt den dort natürlich vorkommenden Isotopen. Sie ist regional sehr unterschiedlich stark. Eine starke künstliche radioaktive Strahlung haben die oberirdischen Atomwaffentests der Supermächte sowie der Reaktorunfall von Tschernobyl (1986) freigesetzt. Weitere Strahlenquellen, denen jeder von uns früher oder später ausgesetzt wird, sind die medizinischen Röntgenapparate. Durch Isotope, die mit Nahrung, Trinkwasser und Atmung aufgenommen werden, kommt radioaktive Strahlung im menschlichen Körper vor. Solange Feldspäte mit hohem Kaliumgehalt Grundlage der meisten mineralischen Baustoffe sind, ist eine Dauerexposition von Elektronen-, Positronen- und γ-Strahlung durch das natürliche Isotop 40K nicht zu verhindern.

Energiedosis

Die Energiedosis D ist die Energie ΔE, die an eine bestimmte Masse m eines Stoffs abgegeben wird. Ihre Einheit ist 1 Gray (Gy). Es gilt:

Größengleichung:

=

Und

Einheitengleichung:

=

Strahlenbelastung

Die Belastung des menschlichen Organismus ist durch die Energiedosis allein nicht hinreichend auszudrücken. Gleichwohl kann man sagen, dass eine Ganzkörperdosis von 6 Gy die Zerstörung von Molekülen im menschlichen Körper nach sich zieht und absolut tödlich ist. Doch je nach Strahlungsart (α-, β-, oder γ-Strahlung) besitzt die gleiche Energiedosis unterschiedliche Wirkungen.

Äquivalentdosis

Um die biologische Wirkung quantifizieren zu können, müssen die Energiedosen der verschiedenen Strahlungsarten so miteinander in Beziehung gesetzt werden, dass man sie leicht miteinander vergleichen kann. Schließlich entspricht die biologische Wirkung einer Energiedosis von 1 Gy einer γ-Strahlung derjenigen von 20 Gy einer α-Strahlung. Deshalb multipliziert man die Energiedosis D einer Strahlung mit einem für die jeweilige Art der Strahlung typischen Qualitätsfaktor Q und erhält so die Äquivalentdosis Dq, die ein direkter Indikator für die biologische Wirksamkeit der Strahlendosis ist. Ihre Einheit ist das Sievert (Sv). Es gilt:

Größengleichung:

Dq = D x Q

und

Einheitengleichung:

=


 


 

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