TECHNISCHE UNIVERSITÄT KAISERSLAUTERN Technische Akademie Südwest e.V. TAS 22. Lehrgang im...

TECHNISCHE UNIVERSITÄT KAISERSLAUTERN

Technische Akademie Südwest e.V. TAS

22. Lehrgang im Strahlenschutz 07. – 14. März 2005 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









Abb. 3.1: Dosisleistung als Funktion der Höhe über N.N. und der geo-graphischen Breite beim Flug einer Concord von Paris nach Rio









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:









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









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









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









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









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!









Tab. 3.8: Mittlere natürliche Strahlenexposition verschiedener Körperteile über die verschiedenen Expositionspfade und daraus resultierende effektive Dosis

(gemäß UNSCEAR Report 1998)









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

Kaiserslautern









Abb. 3.3: Übersicht über die typische Variation der natürlichen Strahlenbelastung (effektive Dosis E) von Ort zu Ort

E = Σ wT • HT =

= Inkorporation

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