Gray
(Abkürzung: Gy)
Mit der Maßeinheit Gray kann angegeben werden, wie viel ionisierende Strahlung ein Körper abbekommen hat.
- Die Strahlung kann von radioaktiven Zerfällen stammen, aber auch Röntgenstrahlung sein.
- Der Körper ist meist ein Mensch oder ein Bauteil.
- In Gray wird gemessen, wie viel Energie der Körper pro Kilogramm absorbiert hat ("Energiedosis"):
1 Gy = 1 J/kg
Üblicherweise ist die Energiemenge winzig und kann nicht direkt im Körper gemessen werden. Stattdessen misst ein Messgerät, wie viel Energie in seiner Messkammer freigesetzt wird. Das ist nicht die Energie, die ein Mensch oder Bauteil absorbieren würde, denn diese ist vom Material abhängig. Die gemessene Energiedosis kann jedoch in die Energiedosis, die der Mensch oder Bauteil aufnehmen würde, umgerechnet werden. (In vielen Erklärungen fehlt dieser Schritt, der für das Verständnis meines Erachtens wichtig ist.) Die Umrechnungsfaktoren wurden in aufwendigen Versuchen ermittelt, wo z. B. menschliches Weichteilgewebe nachgebaut worden ist ("ICRU-
Verwendung
- in der Physik
- bei der Bestrahlung von Bauteilen: Wie viel Bestrahlung das Teil aushält, wird in Gray angegeben.
- in der Medizin bei der Bestrahlung von Krebs: Die verordnete Dosis wird in Gray angegeben.
- für eine hohe Verstrahlung eines Menschen, die eine Strahlenkrankheit auslösen oder seine Augen, Haut etc. unmittelbar schädigen kann – Für eine geringe Verstrahlung, die langfristig Krebs auslösen kann, ist die von Gray abgeleitete Einheit Sievert richtig. Bei rein äußerlicher Bestrahlung haben Gray und Sievert im Normalfall aber denselben Zahlenwert. Das könnte der Grund sein, wieso in der Praxis oft die falsche Einheit benutzt wird.
- Statt Gray soll niemals Joule pro Kilogramm verwendet werden, um eine Verwechslung mit Sievert (= ebenfalls Joule pro Kilogramm) auszuschließen.
- Gray wird auch für die gesamte freigesetzte Bewegungsenergie pro Kilogramm benutzt ("Kerma"). Das ist i. A. mehr als die absorbierte Energie, weil Teilchen wegfliegen können und damit zwar zur freigesetzten Bewegungsenergie, aber nicht zur absorbierten Energie zählen. Lässt sich leichter messen.[1]
Gebräuchliche Vorsätze
1 nGy | = 1 Nanogray | = 1 Milliardstel Gray | = 10–9 Gy | |
1 µGy | = 1 Mikrogray | = 1 Millionstel Gray | = 10–6 Gy | |
1 mGy | = 1 Milligray | = 1 Tausendstel Gray | = 0,001 Gy | = 10–3 Gy |
1 cGy | = 1 Zentigray | = 1 Hundertstel Gray | = 0,01 Gy | = 10–2 Gy |
1 dGy | = 1 Dezigray | = 1 Zehntel Gray | = 0,1 Gy | = 10–1 Gy |
1 kGy | = 1 Kilogray | = 1000 Gray | = 103 Gy |
Größenordnungen
0,5– | Bestrahlung zur Behandlung gutartiger Erkrankungen | lokale Dosis (d. h. nur auf den bestrahlten Teil bezogen) |
45– | Bestrahlung zur Behandlung bösartiger Erkrankungen | |
120– | Bestrahlung gutartiger Schilddrüsenerkrankungen mit radioaktivem Jod | |
1000 Gy | Bestrahlung bösartiger Schilddrüsenerkrankungen mit radioaktivem Jod | |
bis 100 kGy | Bestrahlung zur Sterilisation von Lebensmitteln oder Operationsbesteck[2] | |
Bestrahlung von Saatgut,[3] um das Erbgut zu verändern und neue Sorten zu erhalten |
Gesundheitswirkungen
Die folgenden Angaben beziehen sich auf eine Bestrahlung des gesamten menschlichen Körpers und sind daher nicht mit den vorigen Beispielen vergleichbar. Außerdem muss die Energiedosis in kurzer Zeit (max. über einige Tage oder Wochen) erhalten worden sein; bei längerer Einwirkungsdauer kann sich der Körper erholen.
< 200 mGy | keine unmittelbare Wirkung, aber Erhöhung der Wahrscheinlichkeit, irgendwann Krebs zu bekommen – siehe Sievert | ||||||||||||
200–vorübergehende Veränderungen im Blutbild[4]
| ab 500 mGy
| Hautrötung
| > 750 mGy
| Strahlenkrankheit (Übelkeit, Erbrechen, Haarausfall, ...)[5]
| < 3 Gy
| ohne medizinische Hilfe mit min. 50% Wahrscheinlichkeit überlebbar
| < 6 Gy
| bei optimaler Behandlung gut überlebbar
| > 8 Gy
| ohne medizinische Hilfe tödlich
| > 15 Gy
| auch bei optimaler Behandlung tödlich
| |
Strahlenbelastung im Weltraum
5– | auf niedriger Erdumlaufbahn | ||||||
500 Gy/Jahr | im Van-1 kGy
| normale Auslegung von Elektronik für Satelliten
| 5 kGy
| Raumsonde Pioneer 10 beim Vorbeiflug an Jupiter
| 1000 kGy
|
| Raumsonde Juno bei Jupiter (Alle empfindlichen Bauteile brauchen daher eine Abschirmung.) |
Abgeleitete Einheiten
Größe | Einheit | Abk. | Anmerkung | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
| Gray mal Quadratzentimeter | Gy·cm2 | Die Energiedosis in Gray sagt nichts über die Größe des bestrahlten Gebiets aus (da es Joule pro Kilogramm sind). Bei einer Röntgenuntersuchung macht es aber einen Unterschied, ob ein Zahn oder der gesamte Oberkörper durchleuchtet wird. Deswegen wird die Energiedosis mit der bestrahlten Fläche multipliziert. Noch besser wäre wahrscheinlich Gray mal Kilogramm, aber das lässt sich nicht so leicht ausrechnen. | ||||
Dezigray mal Quadratzentimeter | dGy·cm2 | ||||||
Zentigray mal Quadratzentimeter | cGy·cm2 | ||||||
Milligray mal Quadratzentimeter | mGy·cm2 | ||||||
Mikrogray mal Quadratzentimeter | µGy·cm2 | ||||||
| Milligray mal Zentimeter | mGy·cm | für Computertomographien[6] | ||||
| Sievert | Sv | = Gray mal einem Gewichtungsfaktor (1–
| Gray pro Stunde
| Gy/h
| Sollte i. A. als Sievert pro Stunde angegeben werden, außer an extrem verstrahlten Orten. (Bei Beta- und Gammastrahlung ist der Zahlenwert gleich; nur die Einheit wäre von Gray zu Sievert zu ändern.)
| |
Andere Einheit
Für sehr stark strahlenbelastete Bauteile wie die Wände eines Atomreaktors oder Teilchenbeschleunigers gibt man nicht die absorbierte Energie an, sondern wie oft die Strahlung im Durchschnitt jedes Atom von seinem Platz gestoßen hat:
Größe | Einheit | Abk. |
---|---|---|
displacements per atom | dpa |
Diese Maßeinheit ist am besten, wenn es um die strahlenbedingte Materialermüdung geht.
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Quellen
[1] | Bayerisches Umweltministerium: Radioaktivität und Strahlungsmessung (PDF), S. 46 (im PDF S. 60) |
[2] | Bayerisches Umweltministerium: Radioaktivität und Strahlungsmessung (PDF), S. 73f. (im PDF S. 87f.) |
[3] | Bayerisches Umweltministerium: Radioaktivität und Strahlungsmessung (PDF), S. 73f. (im PDF S. 87f.) |
[4] | Bayerisches Landesamt für Umwelt: Radioaktivität und Strahlung. Vorkommen und Überwachung (PDF), S. 6 – Dort als Millisievert angegeben. |
[5] | Bayerisches Landesamt für Umwelt: Radioaktivität und Strahlung. Vorkommen und Überwachung (PDF), S. 6 – Dort als Millisievert angegeben. |
[6] | Schweizer Fachstelle Strahlenschutz: Der ADLATUS (PDF), S. 2 |