Mario Sedlak
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Sievert

Das Sievert ist eine Maßeinheit für die Wahrscheinlichkeit, dass energiereiche (ionisierende) Strahlung im Menschen Krebs auslöst:

1 Sv = ca. 5% Wahrscheinlichkeit, durch diese Strahlung irgendwann Krebs zu bekommen

Dieser Wert ergibt sich als Durchschnitt aus zahlreichen Studien. Für einen bestimmten Menschen kann das Risiko auch deutlich höher oder niedriger sein, insb. wenn er jung bzw. alt ist.[1]

Der Zeitraum, in dem der Mensch die Strahlung abbekommen hat, ist für das Krebsrisiko unwichtig. Alle Strahlenbelastungen des gesamten Lebens sind zu addieren. Ob künstliche oder natürliche Strahlung, macht auch keinen Unterschied.

Berechnung

Die Strahlendosis in Sievert basiert auf der Energiedosis in Gray, welche einfach die absorbierte Energie pro Kilogramm bestrahlter Materie angibt. Für lebende Zellen sind vor allem Zerstörungen der Erbsubstanz im Zellkern gefährlich. Es macht einen Unterschied, ob eine Strahlung relativ gleichmäßig 0–1 Schäden pro Zellkern verursacht oder ob sie weniger Zellkerne trifft, diese aber dafür dann gleich mehrfach schädigt. Letzteres kann die natürlichen Reparaturmechanismen überfordern[2] und so langfristig zu Krebs führen. Um das zu berücksichtigen, wird die Energiedosis mit einem Faktor ("Strahlungs-Wichtungsfaktor") multipliziert:

20 Sv/Gy für Alphastrahlung
1 Sv/Gy für Betastrahlung
1 Sv/Gy für Röntgen- und Gammastrahlung
5–20 Sv/Gy für Neutronenstrahlung (je nach Energie)

Diese Faktoren beruhen auf dem Stand der Wissenschaft und können sich daher ändern, wenn es neue Erkenntnisse gibt. Insbesondere bei der Neutronenstrahlung gibt es noch Unsicherheiten und Diskussionen. In natürlicher Strahlung kommt diese aber kaum vor.

Die Strahlendosis, die ein Mensch aufgenommen hat oder die er an einem verstrahlten Ort aufnehmen würde, lässt sich nicht direkt messen – weder in Gray noch in Sievert. Stattdessen verwendet man diverse Hilfsmaßeinheiten und Kennzahlen, die in Versuchen ermittelt wurden, um die messbaren Größen in Gray bzw. Sievert umzurechnen. (Diese Umrechnung kann bereits in einem Messgerät erfolgen, sodass Laien fälschlicherweise glauben, direkt Sievert zu messen, und gar nicht wissen, unter welchen Bedingungen die Anzeige stimmt.)

Verschiedene Größen

Verwendung

Gebräuchliche Vorsätze

1 nSv = 1 Nanosievert = 1 Milliardstel Sievert = 10–9 Sv
1 µSv = 1 Mikrosievert = 1 Millionstel Sievert = 10–6 Sv
1 mSv = 1 Millisievert = 1 Tausendstel Sievert = 10–3 Sv

Größenordnungen

5 µSv ein Kieferröntgen
0,013 mSv/kBq effektive Dosis durch Aufnahme von Jod-131 mit der Nahrung oder dem Trinkwasser (Dosiskoeffizient)
20 µSv ein Lungenröntgen (frontal)
0,05 µSv/h = 0,4 mSv/Jahr natürliche Radioaktivität im menschlichen Körper (Kalium-40, Kohlenstoff-14, ...)
0,03–0,11 µSv/h = 0,3–1,0 mSv/Jahr kosmische Strahlung (auf 0–3000 m Seehöhe)
0,11 µSv/h = 1 mSv/Jahr natürlich vorkommendes Radon inkl. strahlende Zerfallsprodukte (in manchen schlecht belüfteten Häusern deutlich mehr)
0,1–1,1 µSv/h = 1–10 mSv/Jahr gesamte natürliche Strahlenbelastung[4]
0,8–1,8 mSv eine Röntgenaufnahme der Lendenwirbelsäule[5]
1–3 mSv eine Schädel-Computertomographie
0,23 µSv/h = 2 mSv/Jahr japanischer Grenzwert für Bewohnbarkeit (bezogen auf zusätzliche effektive Dosis durch Kontamination?)
max. 0,3 µSv/h max. 1,8 mSv/Jahr

natürliche Gammastrahlung (aus radioaktiven Zerfällen natürlicher Elemente und von kosmischer Strahlung) in Deutschland (Gamma-Ortsdosisleistung)

Die stündlichen Werte schwanken mit der Wetterlage.[6] Daher ist das Jahresmaximum geringer als das hochgerechnete Stundenmaximum.

2–5 mSv eine Röntgenaufnahme des Harntrakts[7]
5–8 µSv/h im Flugzeug auf Reiseflughöhe (10–11,7 km)[8]
9 mSv/Jahr Rauchen von 20 Zigaretten pro Tag[9] (weil sich an Tabakblättern radioaktive Zerfallsprodukte anlagern)
10–25 mSv eine Computertomographie des Bauchraumes
11–23 µSv/h = 100–200 mSv/Jahr in Raumstation in 300 km Höhe bei ruhiger Sonne (aber die Sonne wird nicht ein ganzes Jahr ruhig bleiben ...)
bis 100 µSv/h = bis 876 mSv/Jahr Felder beim explodierten Atomkraftwerk Fukushima

Hilfsmaß

Personendosis ist die Äquivalentdosis für Weichteilgewebe, gemessen an einer für die Bestrahlung repräsentativen Stelle der Körperoberfläche. Sie benutzt man als Schätzwert für die (nicht direkt messbare) effektive Dosis, die ein Mensch oder eines seiner Organe durch rein äußerliche Bestrahlung abbekommen hat. Um anzugeben, was genau geschätzt wird, kann man noch präzisieren:[10]

Abgeleitete Einheiten

Größe Einheit Abk. Anmerkung
  • Kollektivdosis
"Personen-Sievert"

= Summe der effektiven Dosis mehrerer Personen

Beispiel: Ein Stoff im Wirtschaftskreislauf darf maximal 1 Personen-Sievert pro Jahr verursachen.

Weiter

Maßeinheiten für Information

Quellen

[1] ICRP: Use of Effective Dose (PDF), 2015, S. 7f., 18f.
[2] Vorlesungsskriptum (PDF), S. 1 – "Der Grund [warum Alpha-Strahlung 20-mal so schädlich ist] liegt in der extrem dichten Spur von Ionenpaaren, die von Alpha-Teilchen hinterlassen wird. Die besonders gefährdete DNA kann dadurch mit großer Wahrscheinlichkeit irreparabel zerstört werden, wenn sie sich in der Spur befindet. Hingegen bewirkt ein ß-Teilchen oft einen lokalen Schaden an nur einem Strang der DNA, der dann durch die Reparatur-Enzyme korrigiert werden kann."
[3] ICRP: Use of Effective Dose (PDF), 2015, S. 10
[4] Bayerisches Umweltministerium: Radioaktivität und Strahlungsmessung (PDF), S. 15 (im PDF S. 29)
[5] Bayerisches Landesamt für Umwelt: Radioaktivität und Strahlung. Vorkommen und Überwachung (PDF), S. 5
[6] Bayerisches Landesamt für Umwelt: Radioaktivität und Strahlung. Vorkommen und Überwachung (PDF), S. 6 – "Die Messwerte schwanken durch den Einfluss des Wetters (z. B. Temperatur, Niederschlag, Luftdruck) zwischen 0,03 und 0,3 µSv/h".
[7] Bundesamt für Strahlenschutz: Röntgen: Nutzen und Risiko (PDF), S. 12
[8] Bayerisches Umweltministerium: Radioaktivität und Strahlungsmessung (PDF), S. 234 (im PDF S. 248) – "In typischen Flughöhen von 33 000 ft (10 km) und 39 000 ft (11,7 km) beträgt die Äquivalentdosis 5 bzw. 8 µSv/h."
[9] Bayerisches Landesamt für Umwelt: Radioaktivität und Strahlung. Vorkommen und Überwachung (PDF), S. 5
[10] Bayerisches Umweltministerium: Radioaktivität und Strahlungsmessung (PDF), S. 198 (im PDF S. 212)