Maßeinheiten zur Radioaktivität - Becquerel, Gray und Sievert (2024)



Joachims

Quantenwelt

Zur Messungradioaktiver Strahlung gibt es eine Handvoll Einheiten, die unterschiedliche Fragen beantworten undderen Kenntnis wichtig ist, um Radioaktivität einschätzen und anwenden zu können.

Aktivität

Die Menge eines radioaktiven Stoffes und wie stark er strahlt,wird durch die Aktivität angegeben. Die Einheit für Aktivität ist dasBecquerel. Die Aktivität in Bequerel gibt an, wie viele Atomeeines radioaktiven Stoffes pro Sekunde zerfallen.Damit ist die Aktivität eine bestimmtenNuklids eine Einheit für dieMenge dieser radioaktiven Stoffe. Wie wahrscheinlich es ist,dass ein einzelnes Atom innerhalb der nächsten Sekunde zerfällt,wird durch die Halbwertszeitdieses Nuklids angegeben. Für eine große Menge von Atomen ist die Anzahlder Zerfälle in einer Sekunde bestimmt durch die Zerfallswahrscheinlichkeiteines einzelnen Atoms multipliziert mit der Anzahl der Atome.Diese Rechnung ergibt die Aktivität.

Die Aktivität einer radioaktiven Probe wird in der Regel zusammen mitdem zerfallenen Nuklid und der Masse der Probe angegeben.Man sagt also zum Beispiel: Die Probe enthält 300 Becquerel Jod-131pro Kilogramm. Oder in Formeln: 300 Bq/kg Jod-131.Die Angabe des Nuklids ist wichtig, weil sie Auskunft über die Artder Strahlung(Alpha,Beta oderGamma),über die Energie der Strahlungund über die zu erwartendeAbklingzeit gibt.

Dosisleistung

Möchte man die Schäden abschätzen, die durch radioaktive Strahlung inMaterialien entstehen können, so reicht die Angabe der Aktivität nicht.Wichtiger ist, wie viel Energie durch die Strahlung in dem Materialdeponiert wird. Die Energie, die pro Zeiteinheit in einer bestimmtenStoffmenge deponiert wird, wird als Dosisleistung bezeichnet.Dosisleistung misst man in Joule proKilogramm und Sekunde.Es gibt keine eigene Einheit für die Dosisleistung, man behilft sich mitder Einheit für die Dosis und gibt die Dosisleistung in Gray pro Sekunde an.

Welche Dosisleistung ein Stoff mit einer bestimmten Aktivität ineinem Material verursacht, hängt nicht nur von seiner Aktivität ab.Es geht außerdem ein, wie Wahrscheinlich es ist, dass ein einzelnesStrahlungsquant imMaterial absorbiert wird und wie groß die Energiesolch eines Strahlungsquants ist.

In der medizinischen Strahlenphysik interessiert man sich nicht inerster Linie für die Energie, die im Körper deponiert wird, sondern fürdie angerichteten biologischen Schäden.Radioaktive Strahlung kann die Erbinformation schädigen und Krebs auslösen.Verschiedene Arten und Energiebereiche der Strahlung schaden dem Körperunterschiedlich stark. Deshalb muss man die Dosisleistung,wenn es um die Bestrahlung von Menschen geht, mit einembiologischen Faktor gewichten. Die gewichtete Dosisleistungwird als Äquivalentdosisleistung bezeichnet und inSievert pro Sekunde gemessen. Die Äquivalentdosis gibt an,wie stark gewebeschädigend eine Strahlung ist und wird deshalbnormalerweise im Strahlenschutz verwendet.

Da ein Sievert pro Sekunde schon eine sehr gefährliche Bestrahlungwäre und zum Glück kaum vorkommt, werden meistensMikrosievert pro Sekunde (µSv/s)angegeben. Für praktische Zweckesind längere Zeiträume interessant. Bei Aufenthalt in Gebieten mithöherer Strahlenbelastung wird man sich eher für die Zeiträume vonStunden interessieren und die EinheitMikrosievert pro Stunde (µSv/h)verwenden.

Dosis

Veraltet sind die Einheiten rad und rem. Die Umrechnung ist einfach: Hundert rad sind ein Gray, hundert rem sind ein Sievert.

Die Dosis anzugeben ist bei einmaligen Vorgängen, wie Röntgenuntersuchungenund Flugreisen sinnvoll. So gibt dasBundesamt für Strahlenschutz an,dass eine Flugreise von Frankfurt nach San Francisco eine Dosis von45 bis 110 Mikrosievert (µSv) ergibt. Die Dosis einer einzelnenRöntgenuntersuchung hängt stark von den Details der Untersuchung ab.Eine Röntgenuntersuchung des Brustkorbs entspricht etwa 50 Mikrosievert,ein Computertomogramm (CT) 8 Millisievert (8mSv=8000µSv).Durchschnittlich beträgt die effektive Dosis durch Röntgenuntersuchungenpro Bürger und Jahr 1,6 Millisievert (mSv).

Jahresdosis

Als Einheit für die Jahresdosis wird formal dieselbe Einheit benutzt, wie für dieDosisleistung:Millisievert pro Jahr (mSv/a).Allerdings ist die Umrechnung hier mit Vorsicht zu genießen, da die Bestrahlungnicht konstant ist und so nur eine durchschnittliche Dosisleistung herauskommt,die keine große Aussagekraft hat. Das Jahr hat im Schnitt 8766 Stunden.Weil wir im Strahenschutz immer zur sicheren Seiterunden, nehmen wir 9000 Stunden an. Das wären 360 25-Stunden-Tage.(Oder 375 24-Stunden-Tage.)Bei beruflicher Strahlenexposition geht manin der Regel nicht von täglich 25 Stunden Bestrahlung aus, sondern von 50Arbeitswochen von je 40 Stunden, also 2000 Stunden pro Jahr.

Die natürliche Strahlenbelastung liegt etwa bei 2mSv/a,ist aber stark von Wohnort und Lebensgewohnheiten abhängig.

Für beruflich mit radioaktiver Strahlung arbeitende Personen gibtes eine maximale Dosis von 20 Millisievert pro Jahr, in den USA 50 Millisievert.Ab 100 Millisievert kann ein erhöhtes Krebsrisiko statistisch nachgewiesen werden,klinisch direkt nachweisbare Strahleneffekte gibt es ab 250 Millisievert,das ist ein viertel Sievert.

Für nicht beruflich strahlenexponierte Personen gibt es keinen Grenzwertfür die zulässige Dosis.Bestrahlung ist grundsätzlich so gering wie möglich zu halten.

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Letzte Änderung: 05.11.2022