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Wissen & Umwelt

Im Einheitendschungel radioaktiver Strahlung

Seit dem Unfall von Fukushima geistern die Einheiten Sievert, Rem und Becquerel durch die Medien. Aber was bedeuten sie und wie beziehen sie sich aufeinander? Ein Überblick über Strahlung und Strahlungsdosen.

zwei Castorbehälter hinter einem Warnschild (Foto: picture-alliance/dpa)

Verschiedene Wege, Strahlung zu messen

Strahlung entsteht durch radioaktive Zerfallsprozesse. Die Einheit, mit der diese gemessen werden, ist das Becquerel (Bq). Ein Bq beschreibt einen Zerfallsprozess pro Sekunde. Die Einheit ist nach dem französischen Physiker Antoine Henri Becquerel benannt, der 1903 zusammen mit Pierre und Marie Curie den Nobelpreis für die Entdeckung der Radioaktivität erhielt. Becquerel wird heutzutage verwendet, um die radioaktive Belastung von Lebensmitteln zu ermitteln.

Röntgens erste Versuche mit einem Röntgengerät (Foto: KNA-Bild)

Röntgen entdeckte in seinem Würzburger Labor 1895 durch Zufall zuvor nie registrierte elektromagnetische Wellen

Bei der Bestrahlung von Gegenständen oder auch von Luft werden Ladungen freigesetzt. Diese sogenannte Ionendosis wurde Ende des 19. Jahrhunderts von Wilhelm Conrad Röntgen entdeckt. Er machte die nach ihm benannte Röntgenstrahlung erst nutzbar.

Sievert und Rem - wie wirkt Strahlung auf den Menschen?

Bei der radioaktiven Strahlung ist neben der Ionendosis auch die Energiedosis wichtig. Sie beschreibt wieviel Energie bei einem bestrahlten Gegenstand mit einer bestimmten Masse ankommt. Diese wird heutzutage in Joule pro Kilogramm errechnet und nennt sich Gray (Gy).

Aus den Werten der Energiedosis, kombiniert mit zahlreichen weiteren Faktoren, errechnet sich die Wirkung der Strahlungsbelastung auf den Menschen. Diese wird in Sievert (Sv), Millisievert (mSv) und Mikrosievert (μSv) angegeben. Entwickelt wurde die Einheit von dem schwedischen Physiker und Röntgenmediziner Rolf Sievert.

Die Einheit Sievert errechnet sich aus mehreren so genannten gewichteten Strahlendosen. Es ist also ein Wert, der die tatsächliche biologische Wirkung auf den Menschen beschreibt. Viele Faktoren bestimmen, wie schwer eine Strahlenbelastung ist. Wurden die Menschen einer Strahlung von außen ausgesetzt - also einer Bestrahlung? Sind sie mit radioaktiven Stoffen, Isotopen, in Kontakt gekommen, was man in der Fachsprache mit Kontamination bezeichnet? Oder haben sie diese Isotope sogar in den Körper aufgenommen, was Experten Inkorporation nennen?

Alfa-, Beta-, Gammastrahlung

Eine weiße Hand hält einen weißen Geigerzähler in die Luft (Foto: picture-alliance/dpa)

Mit dem Geigerzähler wird radioaktive Strahlung gemessen

Alle radioaktiven Isotope haben unterschiedliche Eigenschaften. Sie haben verschiedene Halbwertszeiten und geben auch unterschiedliche Strahlungen ab. Für die Berechnung der Strahlenbelastung ist es deshalb auch bedeutend, ob es sich um Alpha-, Beta- oder Gammastrahlung handelt.

Alphastrahlung besteht vor allem aus relativ großen Heliumkernen und ist stark ionisierend und energiereich. Dadurch kann sie betroffenes Gewebe stark schädigen. Das ist insbesondere dann gefährlich, wenn Isotope, die solche Strahlung erzeugen, in den Körper gelangen. Andererseits dringt sie nicht sehr weit durch Materialien vor und ist deshalb, solange keine Kontamination oder Inkorporation stattfindet, relativ ungefährlich.

Betastrahlung besteht vor allem aus Elektronen und Positronen. Diese können tiefer in Gewebe eindringen und zum Beispiel Hautkrebs erzeugen. Auch wenn sich radioaktives Jod in der Schilddrüse ansammelt, verursacht die Betastrahlung häufig Schilddrüsenkrebs. Gammastrahlung besteht aus Photonen und hat als elektromagnetische Strahlung eine besonders starke Durchdringung.

Strahlendosen im Vergleich

Arbeiten zur Kühlung der Reaktoren am havarierten Atomkraftwerk Fukushima (Foto: Japanisches Verteidigungsministerium)

Das radioaktive Wasser des Reaktors in Fukushima ist eine Gefahr für Tiere und Pflanzen im Pazifik

Die natürliche Strahlenbelastung, die auf jeden Menschen durchschnittlich im Laufe eines Jahres wirkt, liegt bei zwei bis vier Millisievert (mSv). Ein Beschäftigter in einem Betrieb, der mit strahlenden Stoffen arbeitet, darf jährlich das Zehnfache dieser Strahlendosis abbekommen. In Deutschland liegt dieser Grenzwert bei 20 Millisievert. Ab etwa 100 Millisievert pro Jahr besteht ein erhöhtes Krebsrisiko.

Hochgefährliche Strahlendosen mit unmittelbaren Krankheitssymptomen beginnen bei 400 Millisievert. Ab zwei Sievert (2000 mSv) spricht man von einem schweren Strahlenunfall, während vier bis sechs Sievert mit hoher Wahrscheinlichkeit tödlich sind.

Zwar wiesen die am stärksten belasteten Bereiche in Fukushima kurzfristig Werte von vier Sievert pro Stunde auf, diese Werte bezogen sich jedoch nur auf einen kurzen Zeitraum. Das deutet darauf hin, dass sie durch flüchtige Edelgase verursacht wurden. Das jüngst in den Pazifik abgelassene Wasser des Kraftwerks soll Werte von 400 Millisievert bis zu einem Sievert pro Stunde aufgewiesen haben, allerdings tritt auch hier im Ozean ein starker Verdünnungsprozess auf, so dass die japanischen Behörden nicht mit einer langfristigen schweren Verseuchung des Meeres rechnen.

Strahlen im Alltag

Ein Patient wird per Computertomografie gescannt (Foto: picture-alliance/dpa/Fotolia)

Bei der Untersuchung im CT belastet Elektromagnetische Strahlung unseren Körper

In sehr viel kleineren Einheiten werden zum Beispiel Belastungen durch Röntgenaufnahmen angegeben. Röntgenstrahlung besteht aus elektromagnetischen Wellen und wird nicht, wie Radioaktivität, durch Spaltprozesse erzeugt. Auch hier ist die Einheit für die Belastung des Organismus Sievert. Sie wird aber in Mikrosievert (μSv), also nur einem Millionstel Sievert gemessen.

Viel stärker als eine herkömmliche, einfache Röntgenaufnahme belastet hingegen im Alltag eine Computertomographie (CT) den Körper. Bei einer Computertomographie des Oberkörpers liegt die Strahlenbelastung durch die Röntgenstrahlen bereits bei sechs Millisievert. Diese Strahlenbelastung ist genauso hoch wie die bei einem einstündigen Spaziergang auf dem Gelände des ehemaligen Kernkraftwerks in Tschernobyl im Jahr 2010.

Autor: Fabian Schmidt
Redaktion: Nicole Scherschun

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