Maßeinheiten für Radioaktivität und energiereiche Strahlung

Wichtigste Größen

	Größe	Einheit	Abk.
Die Zahl der radioaktiven Zerfälle pro Sekunde ist ein rein physikalischer, genau definierter Wert. Er sagt aus, wie radioaktiv eine Substanz ist.	Aktivität	Becquerel	Bq
Radioaktive Stoffe können schnell oder langsam zerfallen.	Halbwertszeit	Sekunden(bruchteile) bis Jahre	s
			...
			a
Beim Zerfall werden schnelle Teilchen weggeschleudert.	Strahlungsfeld transportierte Energie	z. B. Teilchen pro Quadratzentimeter und Sekunde	1/cm²s
Wie viel Strahlung ein Lebewesen oder Gegenstand abbekommen hat, lässt sich durch die von ihm absorbierte Energie ausdrücken.	Energiedosis = absorbierte Dosis = Maß für akute Strahlenschäden	Joule pro Kilogramm = Gray	Gy
Für die Bewertung des Risikos, durch die Strahlung irgendwann an Krebs zu erkranken und daran zu sterben, muss die Energiedosis mit einem Gewichtungsfaktor (1–20,7) multipliziert werden, denn es macht einen Unterschied, ob die Energie relativ gleichmäßig absorbiert wird oder manche Zellkerne gleich mehrere Schäden erleiden. Der erste und einfachste Fall ist eine gleichmäßige Bestrahlung von außen.	Äquivalentdosis = Maß für das Krebssterberisiko durch die Bestrahlung	Sievert	Sv
Bei nicht gleichmäßiger Bestrahlung kann jedes Organ eine andere Dosis abbekommen.	Organdosis = Äquivalentdosis, die von einem Organ aufgenommen wurde
Die Organe sind nicht alle gleich empfindlich. Um das zu berücksichtigen, wird mit weiteren Gewichtungsfaktoren (0,01–0,12) multipliziert. Die erhaltenen Werte können addiert werden, wenn mehrere Organe bestrahlt wurden. (Bei gleichmäßiger Bestrahlung aller Organe ergibt sich wieder die Äquivalentdosis aus dem ersten Fall.)	effektive Dosis = Maß für das Krebssterberisiko bei ungleichmäßiger Bestrahlung
Wenn radioaktives Material im Körper verbleibt (u. U. bis zum Lebensende), kann die Dosis, die sich dadurch ergeben wird, berechnet werden.	Organ-Folgedosis effektive Folgedosis = Maß für das Krebssterberisiko bei innerer Bestrahlung
Oft braucht man auch ein Maß für die radioaktive Verseuchung eines Ortes. (Belastungen durch Einatmen oder Verschlucken radioaktiver Substanzen werden hierbei i. A. nicht mitberücksichtigt.)	Ortsdosisleistung = Äquivalentdosis, die ein Mensch ohne Schutzausrüstung an diesem Ort pro Stunde abbekommen würde	Sievert pro Stunde	Sv/h

Verwendung

Die Aktivität in Becquerel wird meist wie eine Masseneinheit verwendet (z. B. 1000 Bq Cäsium-137 entsprechen 0,312 ng Cäsium-137). Bei undefinierten Gemischen radioaktiver Stoffe geht das nicht, aber diese werden selten betrachtet, da die Schädlichkeit vom Stoff abhängt.
Die Einheiten für Strahlungsfelder sowie die Dosiseinheiten (Gray und Sievert) werden auch für Strahlung, die nicht aus Kernzerfällen stammt, verwendet. Das ist z. B. Röntgenstrahlung und kosmische Strahlung (Oberbegriff: ionisierende Strahlung – diese kann Atomen Elektronen entreißen und dadurch Schaden anrichten).
Gray wird in der Medizin bei der Bestrahlung von Krebs und für Belastungen durch Röntgenaufnahmen verwendet. (Medikamente zur inneren Bestrahlung von Krebs werden hingegen in Becquerel bemessen.^[1])
Sievert ist die richtige Einheit für die Bewertung von niedrigen Strahlendosen, die langfristig zu (tödlichem) Krebs führen können. Für eine starke Dosis, die den Körper sofort nachweisbar schädigt, ist Gray die passende Einheit.

Verwirrung und schlampiger Gebrauch

Im deutschsprachigen Raum scheinen Sievert auch für akute Verstrahlungen verwendet zu werden, anstatt der dafür richtigen Einheit Gray.
Oft wird eine Zahl in Sievert genannt, aber nicht dazugesagt, was genau diese bedeutet:
- Wenn z. B. Wasser, das beim Atomkraftwerk Fukushima austrat, 1000 mSv/h aufweist, dann muss man noch wissen, dass damit die Ortsdosisleistung gemeint ist, also die Strahlung, die ein Mensch, der ohne Schutzausrüstung in diesem Wasser badet, abbekommen würde. Wenn er das Wasser trinkt oder wenn es als dünner Strahl in 2 m Entfernung an ihm vorbeifließt, würde er eine ganz andere Dosis abbekommen!
- Die Einnahme von Jod-131 kann die Schilddrüse mit einer Organdosis von 1 Sv belasten; die effektive Dosis ist jedoch 40 mSv. Zahl und Einheit reichen nicht aus! Da selbst Fachleute die Zahlen verwechseln, hat die International Commission on Radiological Protection vorgeschlagen, die Organdosis nicht mehr zu verwenden.^[2]
Auch wenn eine Energiedosis im Messgerät registriert wird, bleibt oft unklar, ob die in der Messkammer freigesetzte Energie gemessen wurde oder ob auf die Energie, die menschliches Gewebe absorbieren würde, umgerechnet wurde.

Die von mir gesammelten ca. zehn Physik-Schulbücher enthalten (bis auf eine Ausnahme^[3] aus dem Jahr 1974) gar keine oder nur minimale Informationen zu den Größen und Maßeinheiten für Radioaktivität. In der HTL habe ich dazu gar nichts gehört. Offenbar wird darüber nicht breit unterrichtet. Das könnte erklären, wieso relativ wenige Leute Bescheid wissen und auch Presseberichte über radioaktive Belastungen oft ungenau oder falsch sind. Auch die deutsche Wikipedia ist bei dem Thema im Vergleich zur englischen und im Vergleich zu anderen Themen relativ schwach.

Abgeleitete Einheiten

Dosis wird oft auf ein Zeitintervall bezogen:

Größe	Einheit	Abk.	Anmerkung
Energiedosisleistung	Gray pro Stunde	Gy/h	oder pro Minute, pro Sekunde, ... „Pro Jahr“ wird nicht mehr als Dosisleistung bezeichnet,^[4] ist aber genauso möglich.
Äquivalentdosisleistung Organdosisleistung Ortsdosisleistung ...	Sievert pro Stunde	Sv/h

Größe

Einheit

Abk.

Anmerkung

Energiedosisleistung

Gray pro Stunde

Gy/h

oder pro Minute, pro Sekunde, ...

„Pro Jahr“ wird nicht mehr als Dosisleistung bezeichnet,^[4] ist aber genauso möglich.

Äquivalentdosisleistung
Organdosisleistung
Ortsdosisleistung
...

Sievert pro Stunde

Sv/h

Becquerel sind bereits auf die Zeit bezogen (Zerfälle pro Sekunde). Sie können mit einem Zeitintervall multipliziert werden, um einen „Gesamtwert“ zu erhalten:

Größe	Einheit	Abk.	Anmerkung
Exposition	Becquerelstunden pro Kubikmeter	Bq h/m³	Für Radonbelastungen, denen ein Mensch in der Raumluft eine gewisse Zeit ausgesetzt war – daher die Division durch Kubikmeter

Ansonsten gibt es zu meinem Erstaunen keine eigene Größe, wo Becquerel mit der Zeit multipliziert werden. Becquerelsekunden wären die Gesamtanzahl der radioaktiven Zerfälle.

Alte Einheiten

Besonders die folgenden geistern noch in der Literatur und auf Messgeräten herum:

Größe	Alte Einheit	Abk.	entspricht	Anmerkung
Aktivität	Curie	Ci	37 GBq	= Aktivität von 1 g Radium-226 (ohne Aktivität der Folgeprodukte)
Energiedosis = absorbierte Dosis	Radiation absorbed dose	rd	0,01 Gy
Äquivalentdosis	Roentgen equivalent in man	rem	10 mSv
Ionendosis	Röntgen	R	2,58·10⁻⁴ C/kg	Hilfsmaßeinheit; leichter als die Energiedosis zu messen

Weiter

Hilfsmaßeinheiten für Radioaktivität und energiereiche Strahlung

Weblinks

Wikipedia: Liste strahlenschutzrelevanter Maßeinheiten mit weiteren veralteten Einheiten

Quellen

[1]	Schweizer Fachstelle Strahlenschutz: Der ADLATUS (PDF), S. 4
[2]	Use of Effective Dose (PDF), 2015, S. 10
[3]	Prof. Dorn: Physik. Oberstufe Ausgabe A. Hannover: Hermann Schroedel, 18. Aufl. 1974 (1. Aufl. 1957), S. 413–443
[4]	Arbeitskreis Umweltüberwachung: Radioaktivität und Strahlung. Grenzwerte und Richtwerte (PDF), S. 6

Seite erstellt am 4.12.2018 – letzte Änderung am 20.12.2022

Maßeinheiten

Siehe auch

Wissenschaft

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