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TECHNISCHE UNIVERSITÄT KAISERSLAUTERN
Technische Akademie Südwest e.V. TAS
22. Lehrgang im Strahlenschutz 07. – 14. März 2005 1
TECHNISCHE UNIVERSITÄT KAISERSLAUTERN
Technische Akademie Südwest e.V. TAS
22. Lehrgang im Strahlenschutz 07. – 14. März 2004 1
TECHNISCHE UNIVERSITÄT KAISERSLAUTERN Der StrahlenschutzbevollmächtigteDr. Bernd Schröder
Fachkunde im Strahlenschutz, Vorlesung + Praktikum, WS 2005/061
Anlage A-3.3 Natürliche Strahlenbelastung
a) Kosmische Strahlung
Sie resultiert aus hochenergetischer Primärstrahlung („Sonnen- oder galaktischer Wind“) (überwiegend Teilchenstrahlung, z.B. Protonen bis 1021eV) Ablenkung im Erdmagnetfeld, Absorption in der Erdatmosphäre
in Abhängigkeit von der Höhe über N.N. und der geografischen Breite wird Sekundärstrahlung erzeugt.
Höhe Jahres-Äquivalentdosis
Meeresspiegel1000m2000m4000m
16000m
300 Sv 400 Sv 610 Sv 1 750 Sv 87 500 Sv
(auch Höhen- oder Ultraschallstrahlung genannt!)
Tab.3.1:Abhängigkeit derKosmischen Strahlungvon der Höhe über N.N.für mittlere Breiten
Sog. „Ammen-Märchen“ vieler Ärzte zur Verharmlosung der Strahlenbelastung bei Röntgenaufnahmen.
“.. eine Röntgenaufnahme belastet viel, viel weniger als ein Urlaub im Gebirge..!
Zusätzliche Strahlenbelastung bei einem dreiwöchigen Urlaub im Gebirge (1000m) 5 SvTypische Strahlenbelastung durch eine einfache Röntgenaufnahme 300-1000 Sv
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22. Lehrgang im Strahlenschutz 07. – 14. März 2005 2
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Fachkunde im Strahlenschutz, Vorlesung + Praktikum, WS 2005/062
Abb. 3.1: Dosisleistung als Funktion der Höhe über N.N. und der geo-graphischen Breite beim Flug einer Concord von Paris nach Rio
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Fachkunde im Strahlenschutz, Vorlesung + Praktikum, WS 2005/063
b) Terrestrische Strahlung Der Erdboden enthält je nach Boden- bzw. Gesteinsart verschiedene Konzentrationen an natürlich vorkommenden Radionukliden (s.Tab.3.2).
Radionuklid TH Granit Lehm Kalk Sand
Ra 226 g/tTh 232 g/tK 40 g/t
1.6 103a1.4 1010a
1.3 109a
1.7183.8
1.3121.7
0.441.10.2
0.151.70.6
Die terrestrische Strahlendosis variiert sehr stark von Ort zu Ort, die Normalwerte liegen zwischen
0,2 mSv pro Jahr für Sand oder Sedimentgestein und 1,0 mSv pro Jahr für Granitboden
Aber !: An speziellen Orten wird bis zum 1000-fachen dieser Dosen gemessen (s.Tab. 3.3).
GebietBewohner
in Mill.Dosisleistung in mSv/a
Mittelwert Maximum
Bundesrep. DeutschlandFrankreich GranitbezirkFrankreich „hot spot“Indien, KeralaBrasilien, AtlantikküsteIran, Ramsar
8070
0,10,04
0,52,5-
108
18
5*4
90040
170450
Nur -Strahlung ist praktisch wirksam * bei Menzenschwand/Schw.
Tab. 3.2:
Tab. 3.3:
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Fachkunde im Strahlenschutz, Vorlesung + Praktikum, WS 2005/064
c) Strahlenbelastung durch Baumaterial
Die zusätzliche Strahlenbelastung durch Baumaterial ist damit auch oft von der Gegend abhängig
Baumaterial = Bodenmaterial
Tab. 3.4: Einfluss der Baumaterialien auf die zusätzliche Strahlenexpositiondurch diese in Wohngebäuden
BaustoffZusätzliche Strahlenexposition
in Sv/aHolz
Kalkstein, SandsteinZiegel, Beton
Naturstein, GlasSchlackenstein, Granit
0 0 - 100100 -200200 – 400
400 - 2000
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Fachkunde im Strahlenschutz, Vorlesung + Praktikum, WS 2005/065
d) Inkorporation von Radionukliden
Spez. Anreicherung von radioaktiven Substanzen in verschiedenen Körperteilen.
Besonders gefährdet durch Inkorporation: Lunge, Gonaden, Schleimhäute des Magen-Darmtraktes, innere und äußere Knochenhaut, Knochenmark.
Tab. 3.5: Strahlenexposition durch Inkorporation von einigen typischen Radionukliden im durch sie maximal belasteten Körperteil
NuklidDosisleistung in Sv/a
des maximal belasteten Körperteil
C 14
K 40
Po 210
(Raucher
Ra 226,228
Rn 220, 222
5 - 22 Knochen
120 - 270 Knochenmark
60 - 600 Knochenhaut
+ 160 - 2000 Lunge )
18 - 360 Knochenhaut
ca. 3000 Lunge
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Fachkunde im Strahlenschutz, Vorlesung + Praktikum, WS 2005/066
OrganBelastung durchInkorporation
Anteil der Inkorporationan der Gesamtbelastung
Gonaden
Knochen
Lunge
Knochenhaut
250 Sv
200 Sv
3300 Sv
1000 Sv
20-25%
10%
75%
100%
Natürliche Radioaktivität im menschlichen Körper
Nuklid Durchschnittlich inkorporierte Aktivität
K40
C14
Ra226
Ra228
H3
4,44 k Bq
3,15 k Bq
3,7 Bq
1,85 Bq
38 mBq
Eine Klasse(25 Personen)= ca. 0,2 MBq
1 Person ca. 8 kBq
Tab. 3.6: Relative Belastung einiger Körperteile durch Inkorporation
Tab. 3.6: Absolute Inkorporation einiger Radionuklide im menschlichen Körper
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Fachkunde im Strahlenschutz, Vorlesung + Praktikum, WS 2005/067
Die stochastische Wirkung kleiner Strahlendosen (E < 50 mSv) wird nach neuer StrlSchV am besten durch die sog. effektive Dosis E (früher Heff) beschrieben. Dies gilt insbesondere für die Inkorporation.
Die effektive Dosis E ist definiert als:
R,TR
RT
TTT
T DwwHwE
Wobei: HT = Organdosis für das Organ T,
wT = Gewebewichtungsfaktor,
wR = Strahlungsgewichtungsfaktor,
DT,R = Organ-Energiedosis für die jeweilige Strahlungsart R
Konzept der effektiven (Äquivalent)-Dosis
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Tab. 3.7: Gewebe-Wichtungsfaktoren wT für das stochastische Risiko
Organ/GewebewT
gemäß StrlSchV (2001)
Gonaden 0,20Rotes KnochenmarkLungeMagenDickdarm
0,12 0,12 0,12 0,12
SchilddrüseWeibliche BrustBlaseSpeiseröhreLeber
0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
KnochenoberflächeHaut
0,01 0,01
Restkörper 0,05insgesamt 1,00
Die Pfeile „“ und „ “ geben die Veränderungstendenz gegenüber früheren Werten an!
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Fachkunde im Strahlenschutz, Vorlesung + Praktikum, WS 2005/069
Tab. 3.8: Mittlere natürliche Strahlenexposition verschiedener Körperteile über die verschiedenen Expositionspfade und daraus resultierende effektive Dosis
(gemäß UNSCEAR Report 1998)
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Fachkunde im Strahlenschutz, Vorlesung + Praktikum, WS 2005/0610
Eine ähnliche Verteilung ergibt sich für den Rn 222-Gehalt der Raumluft in Häusern,der zwischen ca. 1 und über 1000 Bq/m3 variiert. 100 Bq/m3 im Raum (2-3 kBq Rn-Inhalation pro Tag) erhöhen das Risiko, an Lungenkrebs zu erkranken, um 10%!! Beihohen Rn 222-Konzentrationen (> 100 Bq/m3) werden Isolationsmaßnahmen empfohlen.
Abb. 3.2:Mittlere Aktivitäts-konzentration von
Rn 222 im Trinkwasse(nach H.Rühle inStrlSch Praxis 1 (2001) S. 14
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Fachkunde im Strahlenschutz, Vorlesung + Praktikum, WS 2005/0611
Abb. 3.3: Übersicht über die typische Variation der natürlichen Strahlenbelastung (effektive Dosis E) von Ort zu Ort
E = Σ wT • HT =
= Inkorporation