Maßeinheiten zur Radioaktivität - Becquerel, Gray und Sievert
Impressum
Inhalt
Joachims
Quantenwelt
Kontakt

Maßeinheiten zur Radioaktivität

Zur Messung radioaktiver Strahlung gibt es eine Hand voll Einheiten, die unterschiedliche Fragen beantworten und deren 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 das Becquerel. Die Aktivität in Bequerel gibt an, wie viele Atome eines radioaktiven Stoffes pro Sekunde zerfallen. Damit ist die Aktivität eine bestimmten Nuklids eine Einheit für die Menge dieser radioaktiven Stoffe. Wie wahrscheinlich es ist, dass ein einzelnes Atom innerhalb der nächsten Sekunde zerfällt, wird durch die Halbwertszeit dieses Nuklids angegeben. Für eine große Menge von Atomen ist die Anzahl der Zerfälle in einer Sekunde bestimmt durch die Zerfallswahrscheinlichkeit eines einzelnen Atoms multipliziert mit der Anzahl der Atome. Diese Rechnung ergibt die Aktivität.

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

Dosisleistung

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

Welche Dosisleistung ein Stoff mit einer bestimmten Aktivität in einem Material verursacht, hängt nicht nur von seiner Aktivität ab. Es geht außerdem ein, wie Wahrscheinlich es ist, dass ein einzelnes Strahlungsquant im Material absorbiert wird und wie groß die Energie solch eines Strahlungsquants ist.

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

Da ein Sievert pro Sekunde schon eine sehr gefährliche Bestrahlung wäre und zum Glück kaum vorkommt, werden meistens Mikrosievert pro Sekunde (µSv/s) angegeben. Für praktische Zwecke sind längere Zeiträume interessant. Bei Aufenthalt in Gebieten mit höherer Strahlenbelastung wird man sich eher für die Zeiträume von Stunden interessieren und die Einheit Mikrosievert pro Stunde (µSv/h) verwenden.

Dosis

Die über die Zeit aufaddierte Dosisleistung an einem Körper ergibt die Dosis. Diese wird in Joule pro Kilogramm gemessen. Die Einheit dafür ist das Gray oder, wenn es sich um die Äquivalenzdosis für biologische Schäden handelt, das Sievert.

Die Dosis anzugeben ist bei einmaligen Vorgängen, wie Röntgenuntersuchungen und Flugreisen sinnvoll. So gibt das Bundesamt für Strahlenschutz an, dass eine Flugreise von Frankfurt nach San Francisco eine Dosis von 45 bis 110 Mikrosievert (µSv) ergibt. Die Dosis einer einzelnen Röntgenuntersuchung hängt stark von den Details der Untersuchung ab. Eine Röntgenuntersuchung des Brustkorbs entspricht etwa 50 Mikrosievert, ein Computertomogramm (CT) 8 Millivievert (8mSv=8000µSv). Durchschnittlich beträgt die effektive Dosis durch Röntgenuntersuchungen pro Bürger und Jahr 1,6 Millisievert (mSv).

Jahresdosis

Als Einheit für die Jahresdosis wird formal dieselbe Einheit benutzt, wie für die Dosisleistung: Millisievert pro Jahr (mSv/a). Allerdings ist die Umrechnung hier mit Vorsicht zu genießen, da die Bestrahlung nicht konstant ist und so nur eine durchschnittliche Dosisleistung herauskommt, die keine große Aussagekraft hat. Bei beruflicher Strahlenexposition geht man in der Regel nicht von täglich 25 Stunden Bestrahlung aus, sondern von 50 Arbeitswochen von je 40 Stunden.

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

Für beruflich mit radioaktiver Strahlung arbeitende Personen gibt es 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 Grenzwert für die zulässige Dosis. Bestrahlung ist grundsätzlich so gering wie möglich zu halten.

Letzte Änderung: 27.08.2012