Größen und Einheiten im Strahlenschutz
- ionisierende Strahlung -

Strahlung ist eine Energieform, die sich als elektromagnetische Welle oder als Teilchenstrom durch Raum und Materie ausbreitet. Ist die Energie der Strahlung so hoch, daß sie bei der Durchdringung von Materie an Atomen und Molekülen Ionisationsvorgänge auslöst, spricht man von ionisierender Strahlung.

Ionisierende Strahlung entsteht beim Zerfall instabiler und daher radioaktiver - Atomkerne. Für die Eigenschaft des spontanen Kernzerfalls wurde der Begriff der Radioaktivität geprägt. Ionisierende Strahlung kann auch mit Hilfe technischer Einrichtungen wie Beschleuniger oder Röntgengeräte erzeugt werden.

Es gibt folgende Arten ionisierender Strahlung:

-	Alphastrahlung:Teilchenstrahlung in Form von Kernen des Elements Helium (Alphateilchen).
-	Betastrahlung: Elementarteilchenstrahlung in Form von Elektronen (Betateilchen).
-	Gammastrahlung: elektromagnetische Wellenstrahlung (Photonenstrahlung).
-	Neutronenstrahlung: Neutronen sind elektrisch neutrale Elementarteilchen. Sie entstehen bei der Kernspaltung.

Röntgenstrahlung wird mit Hilfe technischer Einrichtungen erzeugt. Sie unterscheidet sich in ihrer grundsätzlichen Natur nicht von der Gammastrahlung.

Die Aktivität

Die Aktivität ist das Maß für die Anzahl der pro Zeiteinheit in einem radioaktiven Stoff ablaufenden Kernzerfälle. Die Einheit der Aktivität ist das Becquerel (Bq).

1 Bq = 1 Kernzerfall/Sekunde

Mit der Aktivität wird angegeben, wieviel Kernzerfälle pro Sekunde stattfinden.

Die Halbwertszeit

Die Aktivität eines radioaktiven Stoffes nimmt in dem Maße ab, wie die instabilen Atome, die auch als Radionuklide bezeichnet werden, zerfallen. Das Zeitintervall, in dem die Aktivität um die Hälfte abnimmt, nennt man die Halbwertszeit. Jedes Radionuklid hat eine charakteristische Halbwertszeit. Für die verschiedenen Radionuklide reichen die jeweiligen Halbwertszeiten von Sekundenbruchteilen bis zu mehreren Milliarden Jahren.

Die Dosis

Die Dosis ist ein Maß für die Strahlungswirkung. Die Dosis gibt die Strahlungsenergie an, die durch Absorption an eine bestimmte Materiemenge übertragen wird. Die Einheit der Dosis ist Joule pro Kilogramm (J/kg).

Die Energiedosis:   Eine Dosis von einem Joule pro Kilogramm entsteht bei der Übertragung der Energie von 1 Joule auf Materie der Masse 1 kg durch ionisierende Strahlung. Diese Dosis wird als Energiedosis bezeichnet und in Gray (Gy) angegeben. Dabei gilt

1 Gy = 1 J/kg.

Die Äquivalentdosis:   Die verschiedenen Strahlungsarten verursachen in Körpergewebe bei gleicher Energiedosis eine unterschiedlich starke biologische Wirkung. Das bedeutet, daß mit der Angabe allein der Energiedosis die biologische Wirkung der Strahlung im menschlichen Körper nicht ausreichend beschrieben wird. Die Energiedosis wird deshalb mit Hilfe von Qualitätsfaktoren präzisiert. Diese stellen ein Maß für die biologische Wirkung der Strahlung bei niedrigen Dosen dar. Die Dosis, die die biologische Wirkung der Strahlung einbezieht, wird als Äquivalentdosis bezeichnet und in Sievert (Sv) angegeben. Man erhält sie durch Multiplikation der Energiedosis (in Gy) mit dem Qualitätsfaktor.

Der Qualitätsfaktor für Strahlung mit geringer lonisationsdichte in Gewebe, wie Röntgen-, Gamma- und Betastrahlung, ist gleich 1 und nimmt für Strahlung mit hoher lonisationsdichte, wie Alpha- und Neutronenstrahlung, höhere Werte an. In der Tabelle sind die in der Strahlenschutzverordnung der Bundesrepublik Deutschland festgeschriebenen Qualitätsfaktoren angegeben.

Qualitätsfaktoren
Strahlungsart	Faktor
Röntgen- und Gammastrahlung Betastrahlung Alphastrahlung Neutronen nicht bekannter Energie	1 1 20 10

Entsprechend einer Empfehlung der Internationalen Strahlenschutzkommission (ICRP) soll künftig anstelle des Qualitätsfaktors der Begriff Strahlungs-Wichtungsfaktor mit analoger Bedeutung verwendet werden.

Die effektive Dosis:   Strahlungswirkungen werden eingeteilt in deterministische Wirkungen, die bei einer Exposition oberhalb bestimmter Dosisschwellwerte unbedingt eintreten, und stochastische Wirkungen, die nach Ablauf einer längeren Latenzzeit mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit auftreten können.

Mit der effektiven Dosis wird das Risiko für das Auftreten möglicher stochastischer Wirkungen bei Exposition einzelner Organe und Gewebe oder des gesamten Körpers bewertet. Die Äquivalentdosen der exportierten Organe und Gewebe werden mit Gewebe-Wichtungsfaktoren multipliziert, die ein Maß für den Beitrag des exportierten Organs zum Schadensrisiko des gesamten Körpers darstellen. Die Summe der derart gewichteten Äquivalentdosen ist die effektive Dosis. Eine gleichmäßige Exposition des ganzen Körpers oder eine Exposition einzelner Organe und Gewebe ergeben das gleiche stochastische Risiko, wenn die effektiven Dosen übereinstimmen.

Der Einheitenname der effektiven Dosis ist ebenfalls das Sievert (Sv).

Die Tabelle enthält die Wichtungsfaktoren gemäß der Strahlenschutzverordnung. Entsprechend neuer Empfehlungen der ICRP sollen die Faktoren weiter präzisiert werden.

Gewebe-Wichtungsfaktoren
Organe und Gewebe	Faktor
Keimdrüsen Brust rotes Knochenmark Lunge Schilddrüse Knochenoberfläche andere Organe und Gewebe	0,25 0,15 0,12 0,12 0,03 0,03 je 0,06

Äquivalentdosis und effektive Dosis sind Größen, die nur im Strahlenschutz und unterhalb der Schwellwerte für deterministische Wirkungen verwendet werden.

Die Dosisleistung

Bezieht man die Dosis auf eine bestimmte Zeiteinheit, spricht man von der Dosisleistung. Sie wird in der Regel auf eine Stunde bezogen und z.B. in Gray oder Sievert pro Stunde (Gy/h; Sv/h) angegeben.

Zusammenhang zwischen den geltenden SI-Einheiten und den seit 1985 amtlich nicht mehr zugelassenen Einheiten im Strahlenschutz

	SI-Einheit	Alte Einheit	Beziehung
Aktivität   Energiedosis   Äquivalentdosis effektive Dosis Ionendosis	Becquerel (Bq); 1 Bq=1/s Gray (Gy); 1 Gy = 1 J/kg Sievert (Sv); 1 Sv = 1 J/kg Coulomb pro Kilogramm (C/kg)	Curie (Ci)   Rad (rd)   Rem (rem)   Röntgen (R)	1 Ci = 3,7•1010 Bq   1 rd = 0,01 Gy   1 rem = 0,01 Sv   1 R = 2,58•10-4C/kg	1 Bq = 2,7•10-11Ci   1 Gy = 100 rd   1 Sv = 100 rem   1 C/kg = 3876 R

Dezimalstellen - was steckt dahinter?