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Was ist Radioaktivität ?
Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Was ist Radioaktivität ? Vortrag “Medizin Medizin und Umwelt Umwelt“ Christophe Murith BAG Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Zielsetzungen • Nützliche Informationen über ionisierende Strahlung • Grundkonzepte der Strahlung und der Radioaktivität • Verständnis der Strahlung verbessern - was es ist und wie es einwirkt ? ‐ Aktivität (A) Becquerel Fl Fluenz () ( ) Eff k Effektive Dosis D (E) part.cm-2.s-1 Sievert Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Was ist ionisierende Strahlung ? Ionisierende Strahlung kann durch Wechselwirkung mit lebendem Gewebe dieses schädigen was zur Erkrankung des gesamten Organismus führen kann. Deshalb braucht man den Strahlenschutz ! . Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Was ist Radioaktivität ? Radioaktivität ist das Phänomen bei welchem sich instabile Atomkerne in . stabilere Kerne durch Aussendung von Alpha, Beta- oder Gamma-Strahlung umwandeln. Atomkerne, die diese Eigenschaft besitzen, nennt man Radionuklide. Sie werden insbesondere durch ihre Aktivität und Halbwertzeit charakterisiert. Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Sind die Strahlenarten gleich gefährlich ? Alphastrahlung Strahlenquelle Durch 1 Blatt Papier gestoppt oder wenige cm in Luft, einige m in Gewebe Durchdringt kaum die Haut Betastrahlung Von der Kleidung teilweise abgeschirmt oder bis 5 m in Luft, einige cm in Gewebe wo sie absorbiert wird. Gammastrahlung in der Materie abgeschwächt Beispiel von Halbwertsdicke für 60Co : HWD ~ 1 1.5 5 cm Bl Bleii ~ 5 cm Beton ~ 15 cm Wasser Durchdringt das Gewebe, wird i d teilweise il i absorbiert. b bi Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs W sagtt uns die Was di Nuklidkarte N klidk t ? Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Was ist i Halbwertzeit lb i ? Halbwertszeit (HWZ) • Physikalische HWZ : Zeit in der von einer vorhandenen Menge radioaktiver Atomkerne, die Hälfte zerfällt. Die Halbwertzeit eines Radionuklids kann Brüche einer Sekunde oder bis zu Millionen Jahren sein. i • Als Beispiel ist die Halbwertzeit von Jod-131 acht Tage. Startend mit 1‘000 Radioaktivitätseinheiten, nach acht Tagen sind es noch 500. Nach 10 H Halbwertzeiten lb t it (80 T) T), gibt ibt es noch h1R Radioaktivitätseinheit. di kti ität i h it • Biologische HWZ : Zeit in der ein Stoff durch Stoffwechsel-und Stoffwechsel und Ausscheidungsvorgänge zur Hälfte aus dem Körper ausgeschieden wird. Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Was ist i d das Mass fü für di die Radioaktivität di k i i ä ? Aktivität • Messgrösse für die Radioaktivität eines Radionuklides • Anzahl der Kernumwandlungen/Zerfällen pro Sekunde • Einheit : das Becquerel (1 Bq = 1 Zerfall pro Sekunde) (1 g Radium beträgt 37 Milliarden Bq oder 1 Curie; 1 Ci = 3,7.1010 Bq) Aktivitä ät im Men nsch (Bq q) 137Cs s 1 Bq = 1 Zerfall/s Peak des Bombenfallout Physikalische Zerfall vom Cäsium T h Tschernobyl b l Peak P k A t A 0e ln 2 t T Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Wie von den Becquerel zu den Sievert ? Strahlung X , e X, p n WR 1 5 5 - 20 20 HT w R DT,R R E w T HT T Organ Keimdrüsen Brust rotes Knochenmark Lunge WT 0.25 0 25 0.15 0.12 0 12 0.12 Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Kann der Strahlenschutz einfacher sein ? Dosis und Dosisleistung 1 Svv = 1 J/kg Die Wirkung, die auf seinen Körper nach dem Gewicht oder der Größe d Ä der Äpfel f l gelassen l wurde d ~S Sievert (Produktwirkung). Die Anzahl Äpfel, die fallen ~ Becquerel (Anzahl Zerfälle pro Sekunde). Die Anzahl Äpfel, die das Mensch getroffen haben, ~ Gray (absorbierte Dosis). Die effektive Di ff kti Dosis D i E erfasst f t das d Strahlenrisiko des Menschen bei geringer Strahlenexposition. Die Einheit ist 1 Sievert=1 Sievert 1 Sv=1 Sv 1 J/kg Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Externe ng Bestrahlun Welche Expositionspfade gibt es ? Relevante Radionuklide : I-131, Cs-137, Cs-134, Sr-90, Pu, … Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Typen der Strahlenexposition 1 kg Reis mit 500 Bq/kg Cs Dosisfaktor für Cs: 0,014 , mSv/kBq / q D = 0,014 x 0,5 = 0,007 mSv ~ 1 Tag natürliche Radioaktivität Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Wie wird die Kernstrahlung gemessen ? Ionisation • Gas Gas- Fest Fest- flüssig Zintillationszähler Licht • Thermolumineszenzdosimeter Temperatur • Kalorimetrische Dosimeter (Primär) Chemie • Film, ESR, Polymerengel, Kernspur, Fricke-Dosimeter h d ff Phasendifferenz • Blasendosimeter (Weltraummedizin) Aktivierung • Neutronenmessungen Biologie • Messung durch Biologische Wirkung Chromosomenaberrationen (Dizenter) Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Wie wird die Kernstrahlung gemessen ? Expositionskontrolle ODL Kontaminationskontrolle Detektoren Personendosimeter Personenkontamination Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Wie hoch ist die Strahlenexposition Strahlene position in der Schweiz Sch ei ? Künstliche Radioaktivität 1,3 mSv/Jahr Natürliche Radioaktivität 4 mSv/Jahr 2% Kosmisch 0,4 mSv/a Körper p 0,3 mSv 7% Andere 0,1 mSv/a 5% Radon 3,2 mSv/a 57% 7% Terrestrisch 0.4 mSv/a 21% Total 5.6 mSv/a Medizin 1,2 mSv/a Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Natürlich gegenüber Künstlich ? Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Wie klassiert kl man Nukleare kl Unfällen f ll ? kSv . h-1 EBq Sv . h-1 PBq mSv . h-1 TBq Kychtym 1957 Three Mile Island 1979 Log Schwereg grad μSv . h-1 Fukushima 2011 & Tchernobyl 1986 GBq q Lucens 1969, Tokai-Mura 1999, Lubmin 1975, Windscale 1973, Bohunice 1977,, St Laurent 1980 Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs F k shima Fukushima ①以外の地域であって、汚染状態が要件に適 合しないと見込ま Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Wie wirken sich ionisierende Strahlen auf den Menschen aus ? Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs D Deterministische i i i h & stochastische h i h S Strahlenwirkungen hl i k ? Deterministische (frühe) Schäden Stochastische (späte) Schäden Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Wie entstehen die Strahlenschäden ? STRAHLENEXPOSITION DNA SCHÄDEN REPARATUR TREUE REPARATUR KEINE REPARATUR FEHLHAFTE REPARATUR ZELLTOD LEBENSFÄHIGE VERÄNDERUNG DETERMINISTISCHE KEIN EFFEKT STOCHASTISCHE SOMATISCHE KREBS GENETISCHE Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Strahlendosen und welche erwarteten Effekte ? D in J/ J/kg g Mögliche g Erkrankungen g (Sv) 0.25 - 1 Vorübergehende Veränderung des Blutbildes 1-3 Übelkeit, Erbrechen, Durchfall, Halsschmerzen; Erholung nach 3 M Monaten t wahrscheinlich h h i li h 3-8 Schwere Schäden im Blutbild, Fieber, Haarausfall, innere Blutungen; gehäuft Todesfälle 8 - 15 Erbrechen nach 5 Minuten, qualvolle Kopfschmerzen; q p ; Tod in wenigen Tagen durch Multiorganversagen Classical Andrews lymphocyte depletion curves & accompanying clinical severity ranges. curve 1 - 3.1 Gy; curve 2 - 4.4 Gy; curve 3 - 5.6 Gy; curve 4 - 7.1 Gy. Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Was sind radiologische Unfälle ? • Po-210 P 210 • Cs-137 Cs 137 • Ir-192 J+ + 18 37 J J+10 J10 23 Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs BEISPIEL EINER AKUTEN UNFALLBESTRAHLUNG Yanango (Pérou) 20 Februar 1999 J10 J +10 JJ+J+18 +437 Ir QUELLE (1370 GBq ~ 40 Ci) 192 6 Stunden im Kontakt 30 - 40 Gy (g) Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Wie kann man sich schützen ? Abstand • Quadratische Abnahme mit der Distanz • 1 m statt 1 cm => Faktor 10‘000 Zeit • Lineare Abnahme mit der Zeit Zeit. Abschirmung b h • Exponentielle Abnahme mit der Halbwertsdicke (CDA) ( ) 60Co: I x I0 e ln 2 x CDA ~ 5 cm béton, ~ 1 cm Pb Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Wie i k kann der d Strahlenschutz S hl h schützen hü ? Strahlenschutz Prinzipen p J ustification Rechtfertigung • Radioaktive Leuchtfarben • Medizinische Untersuchungen O ptimierung • Radon im inneren Luft • DRW in der Medizin Li mitierung • Bevölkerungsdosis • Einsatzdosis Expositionssituationen p Notfallsituation • Nuklearunfall • Dirty Bomb, Satellitensturz,… Bestehende Situation • Radon im inneren Luft • Langzeitige Kontamination Geplante Situation • Patientendosis • Einsatzdosis Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Welche Dosisgrenzwerte in der Schweiz ? Kategorien Wirkungen Grenzwert Notfallpersonal Effektive Dosis Stochastische (Lebensrettung) 250 mSv/a 50 mSv/a S / Berufliche Effektive Dosis Stochastische 20 mSv/a Augendosis Hautdosis Hände und Füsse Katarakt Erythem Erythem 150 mSv/a 500 mSv/a 500 mSv/a Bevölkerung Effektive Dosis Stochastische 1 mSv/a / Stochastische 1 mSv/a S h Schwangerschaft h ft Fötus Effektive Dosis Wäh Während d Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs ECRR Kritik zum m ICRP System S stem Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs T Tödliche Krebse ffür 1’000 0 Persone nen Für oder gegen LNT Hypothese & ALARA Prinzip ? Hohe Dosen Tiefe Strahlendosen Einzelne Zufallseffekte (Stochastisch) Sicherheitszone (D (Deterministisch) i i i h) 2.4 mSv weltweite natürliche Exposition Exposition in millisievert ICRP Regel Krebs Wahrscheinlichkeit = 5% x Dosis / 1 Sv > 10 Sv Sehr hohe Dosen 2 – 10 Sv Hohe Dosen 0.2 – 2 Sv Mittlere Dosen 20 – 200 mSv Tiefe Dosen 0 – 20 mSv Geringfügige Dosen Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Weitere offene Fragen ? Gleichwertigkeit zwischen Akute & Ch Chronische i h Exposition i i ? Andere Risiken ausser Krebs Inziden nz (%) • Katarakte Kurze und akute Exposition • Kardiovaskular Chronische Exposition Strahlendosen in Gray oder Sievert Gleichwertigkeit zwischen Externe & interne Exposition ? DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Art der d Strahlenschadens S hl h d auff das d Organismus O i Parameter ICRP Model M d l Deterministische St hl Strahlenschäden häd Stochastische St hl Strahlenwirkungen i k Natur der Wirkung Schwellenkonzept Funktionsstörung Organ Schwellendosis bewiesen Zellenveränderungen Schwelle nicht bewiesen Okurenz Bei jedem Individuum willkürlich Dosisabhängigkeit Schweregrad Wahrscheinlichkeit Entstehungszeitpunkt Beispiel Sofort Erythem Lange Latenzzeit Krebsinduktion Risiko [Sv-1] LNT Annahme ? hormésis Dosis Département fédéral de l'intérieur DFI Office fédéral de la santé publique OFSP Unité de direction protection des consommateurs Medizinische Strahlenexpositionen Unters ch ngsart Untersuchungsart E in mSv mS Röntgenaufnahmen Zahnaufnahme Gliedmassen Mammografie < 0.01 < 0.01 – 0.1 0.2 – 0.6 Röntgenaufnahme/Röntgendurchleuchtung g / g g Magen Darm 6 – 12 10 - 18 Computertomografieuntersuchungen C t t fi t h (CT) Wirbelsäule / Skelett Bauchraum 2 – 11 10 - 25 Nuklearmedizinische Untersuchungen Skelettszintigrafie Herzuntersuchungen 3–8 < 50
