Radioaktivität und ionisierende Strahlung

Dosisgrößen und die Wirkung der Strahlung

Trifft ionisierende Strahlung auf biologisches Gewebe, wird sie vom Gewebe aufgenommen (absorbiert). Die aufgenommene Energie bezogen auf die Masse biologischen Gewebes wird als Energiedosis bezeichnet und in Gray (Gy) angegeben.

Die biologische Wirkung der Strahlung ist abhängig von der Strahlungsart und der absorbierten Energie, daher wird die Energiedosis für jede Strahlungsart mit einem Wichtungsfaktor multipliziert. So erhält man die Äquivalentdosis als Maß für die biologische Wirksamkeit. Ihre Einheit ist „Sievert“. 1 Sievert (Sv) entspricht 1 Joule je Kilogramm. Da die Organe und das Gewebe des Menschen unterschiedlich empfindlich sind, wird auch für diese ein Wichtungsfaktor berücksichtigt. So ergeben sich Äquivalentdosen für einzelne Organe/Gewebe (Organdosis), die ebenfalls in Sievert angegeben werden. Die effektive Dosis ist die Summe aller Organ- und Gewebedosen. Sie wird ebenfalls in Sievert ausgedrückt.

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die verschiedenen Dosisbegriffe:

GrößeDefinitionCharakterisierungEinheit
Aktivitätradioaktive Zerfälle pro Zeitphysikalische GrößeBq = 1/Sek.
Energiedosisaufgenommene Energie pro Massephysikalische GrößeGy = J/kg
Äquivalentdosisgewichtete Energiedosis, abhängig von biologischer Wirksamkeit verschiedener Strahlungsartenbiologisch abgeleitete GrößeSv = J/kg
Organ-Äquivalentdosismit Strahlungswichtungsfaktor multiplizierte Energiedosis, bezogen auf ein Organbiologisch abgeleitete GrößeSv
effektive DosisSumme aller mit Gewebe-Wichtungsfaktor multiplizierter Äquivalentdosenbiologisch abgeleitete GrößeSv

 

Die Dosisleistung gibt an, welche Dosis je Zeiteinheit eingewirkt hat. Je größer der Zeitraum ist, in dem man eine bestimmte Dosis erhält, desto geringer ist die Dosisleistung.

Die Gammastrahlung ist die Strahlung, die aus der Umwelt am stärksten von außen auf den Menschen einwirkt. Sie bestimmt daher die Dosis, die durch äußere Strahlung verursacht wird. Aus diesem Grund wird häufig bei der Überwachung der äußeren Strahlung die Gammadosis ermittelt.

Die Wirkung der Strahlung auf den Menschen

Die Einwirkung ionisierender Strahlung auf den menschlichen Körper wird als Strahlenexposition bezeichnet. Die äußere Strahlenexposition ist die Bestrahlung des Körpers von außen, die innere Strahlenexposition entsteht durch Aufnahme radioaktiver Stoffe in den Körper, d. h. durch Inkorporation. Die Inkorporation kann durch Ingestion (Aufnahme von beispielsweise Kalium-40 über die Nahrung), Inhalation (Aufnahme von Radon-226 über die Atemwege) aber auch durch Wunden erfolgen.

Sichtbare, schnell auftretende Schäden des menschlichen Gewebes, sogenannte deterministische Strahlenschäden treten auf, wenn die Strahlendosis einen Schwellenwert von ca. 500 Millisievert (mSv) überschreitet. Es kann aber auch zu langfristigen Schäden kommen, den sogenannten stochastischen Strahlenschäden, die noch nach Jahren z. B. zu Krebserkrankungen führen können. Auch genetische Schäden können auftreten, wenn die ionisierende Strahlung auf Keimdrüsen oder Keimzellen trifft. Für die stochastischen und genetischen Schäden können keine Schwellenwerte angegeben werden.