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Strahlung, ihre Wirkung auf den Menschen und Strahlenschutz

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by

Ana Fritsches

on 13 December 2013

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Transcript of Strahlung, ihre Wirkung auf den Menschen und Strahlenschutz

Strahlung
Strahlung - Definition
Strahlungsarten
Strahlung in unserer Umgebung
Wirkung von Strahlung auf den Menschen
Strahlenschutz
Quellen

Definition
Strahlung = Ausbreitung von Teilchen + Wellen im Raum
umfasst das ganze Spektrum elektromagnetischer Wellen
Spektrum elektromagnetischer Wellen
Arten von Strahlung
Ionisierende Strahlung
Nicht-Ionisierende Strahlung
Betrachtung der Wechselwirkung zwischen einzelnen „Strahlungsteilchens“ mit Materie
bis UV-Strahlung
UV-Strahlung bis Gammastrahlung
kann Schwingungen und Erwärmung auslösen, aber keine Bindungen lösen
kann Elektronen aus Atomhüllen lösen -> Übrig bleiben ionisierte (=geladene) Atome und Moleküle
Ionisierende Strahlung
UV-Strahlung
Höhenstrahlung/kosmische Strahlung
Röntgenstrahlung
Radioaktive Strahlung
Radioaktive Strahlung
Alpha-Strahlung
Beta-Strahlung
Gamma-Strahlung
Neutronenstrahlung
Radioaktivität = Eigenschaft instabiler Atomkerne, sich spontan in andere Atomkerne umzuwandeln und dabei ionisierende Strahlung auszusenden
Alphastrahlung:
Helium-Kern (Alphateilchen) verlässt Mutterkern.
Betastrahlung:
Aussendung eines energiereichen Betateilchen – Elektron (Beta-Minus-Strahlung) oder Positron (Beta-Plus-Strahlung)
Gammastrahlung:
ein angeregter Kern emittiert hochenergetisches Photon (Gammaquant).
Neutronenstrahlung: Emission eines Neutrons
insbesondere bei der Kernspaltung
keine natürlichen Strahlungsquellen
natürliche Strahlenbelastung
in Deutschland: durchschnittlich 2,4 mSv/a
kosmische Strahlung: 0,3 mSv
terrestrische Strahlung: 0,5 mSv
Inkorporation: 1,6 mSv
"künstliche" Belastungen:
Röntgenstrahlung + radioaktive Substanzen in der Medizin
Mikrowellen
Moblitelefone
Hochspannungsleitungen
Kernkraftwerke
Atombombenversuche


Strahlung in unserer Umgebung
Gray und Sievert - Einheiten für Strahlendosen
Wirkung von Strahlen
Quellen
Grehn, J., Krause, J.:
Metzler Physik,
Braunschweig 2009, S. 482, 496f.
http://www.weltderphysik.de/gebiet/leben/schutz-und-reparatur-des-lebens-strahlungsauswirkung// (12. Dez. 2013)
http://de.wikipedia.org/wiki/Radioaktivit%C3%A4t (1. Dez. 2013)
http://www.bmu.de/themen/atomenergie-strahlenschutz/strahlenschutz/ (6. Dez. 2013)
http://www.weltderphysik.de/gebiete/atome/forschung-mit-licht/elektromagnetisches-spektrum/ultraviolettestrahlung/ (12. Dez. 2013)
http://www.weltderphysik.de/gebiet/leben/schutz-und-reparatur-des-lebens-strahlungsauswirkung/kosmische-strahlung/ (12. Dez. 2013)
http://de.wikipedia.org/wiki/Strahlenbelastung (12. Dez. 2013)
http://de.wikipedia.org/wiki/Strahlenschaden (12.Dez. 2013)
Strahlenschutz
Unterscheidung zwischen Früh- und Spätschäden
Stärke der Frühschäden abhängig von der Dosis
Wahrscheinlichkeit der Spätschäden abhängig von der Dosis

Eindringungstiefe:
Alphastrahlen - wenige Mikrometer
Betastrahlen - 0,5 cm pro MeV
Gammastrahlen - in alle Organsysteme
BRD: Strahlenschutzverordnung (2001)
Grundsätze und Anforderungen zum Schutz der Menschen und der Umwelt vor der schädlichen Wirkung ionisierender Strahlung
Grenzwert für beruflich strahlenexponierte Personen: 20 mSv/a
Regelungen und Sicherheitsvorkehrungen für Kraftwerke und kerntechnische Anlagen:
Belastung durch radioaktive Stoffe pro Person höchstens 0,3 mSv/a
Störfall: max. Dosis von 50 mSv

Flug Frankfurt - New York
Belastung durch Kernkraftwerke
Zahnröntgenauf-nahme
Thorax-Röntgenaufnahme
Mammographie
Schilddrüsen-szintographie
starker Raucher
CT Brustkorb
0,03 mSv
< 0,02
mSv/a
0,01 mSv
0,1 mSv
0,5 mSv
0,8 mSv
1 mSv/a
10 mSv
Themen
Einheit für die Strahlendosis: Gray (Gy)
beschreibt die pro Masse absorbierte Energie:
1 Gy = 1J/kg
verschiedene Strahlungsarten strahlen unterschiedlich stark:
Gewichtungsfaktor
Röntgen-, Gamma- und Betastrahlung = Faktor 1
Alphastrahlung = Faktor 20
Neutronenstrahlung = Faktor 5-20

Einheit für die Organdosis: Sievert (Sv)
1 Sv = 1 Gy x Gewichtungsfaktor = 1J/kg
Gliederung des Strahlenschutzes in drei grundsätzliche Schutzmaßnahmen:

1) Schutz vor äußerer Strahlung
2) Schutz vor Kontamination (= Verunreinigung)
3) Schutz vor Inkorporation (= Einverleibung)
Inhalation (Atemwege)
Ingestion (Nahrungs-Verzehr)
Aufnahme durch die Haut (z. B. offene Wunden)

Strahlenschutz II
Anabell Fritsches und Katharina Nicklaus
Maßnahmen um Strahlung zu verringern

Verringerung der Quellstärke
zeitliche Begrenzung der Strahlungseinwirkung
Einhalten eines Sicherheitsabstands (Intensität nimmt quadratisch zur Entfernung ab)
Abschirmung der Strahlung
Evakuierung und Dekontamination
1896
1898
1900
1896
: Entdeckung des Phänomens der Radioaktivität durch Antoine Henri Becquerel -> Schwarzfärbung von fotografischen Platten durch Röntgenstrahlung
1898
: Erforschung der Radioaktivität durch Marie und Pierre Curie
1900
: Entdeckung einer dritten Strahlungskomponente durch Paul Villard
1898
: Unterscheidung von 2 Strahlungskomponenten (Alpha und Beta) durch Earnest Rutherford
1903
: Earnest Rutherford prägt hierfür den Begriff Gammastrahlung
Geschichte der Radioaktivität
Aufteilung der radioaktiven Strahlung in Teilchenstrahlung und elektromagnetische Strahlung
Atomkern
Stabiler Grundzustand
Kern enthält eine für die Protonenzahl geeignete Anzahl von Neutronen
Instabiler Grundzustand
zu wenig Neutronen im Verhältnis zur Protonenanzahl
stabile Nuklide (Atomsorten)
Radionuklide
Schützen Jodtabletten vor Schäden durch radioaktive Stoffe?
Physikalische Grundlagen
+ stabiles Iod-127 soll Inkorporation von radioaktivem Iod-131 verhindern
+ wirksam bei direkt der Strahlung ausgesetzten Bevölkerungsgruppen

- falsche Anwendung Schilddrüsenüberfunktion & andere Krankheiten
- kein Schutz gegen andere Radionuklide
Flug Frankfurt - New York
Belastung durch Kernkraftwerke
Zahnröntgen- aufnahme
Thorax-Röntgenaufnahme
Mammographie
Schilddrüsen-szintographie
starker Raucher
CT Brustkorb
0,03 mSv
< 0,02
mSv/a
0,01 mSv
0,1 mSv
0,5 mSv
0,8 mSv
1 mSv/a
10 mSv
Wirkung von Strahlung auf den Menschen
UV-Strahlung
Radioaktive Strahlung
Auswirkungen von UV-Strahlen
Bestrahlung
Ionisation und Anregung der Atome/Moleküle
freie Radikale
toxische Substanzen
DNA-Brüche/Veränderungen
Reparatur
somatische/teratogene/ genetische Schäden
äußern sich am Lebewesen
äußern sich in der Nachkommenschaft
Zusammenschluss von Radikalen
durch das Immunsystem
physikalische Wirkung
chemische Wirkung
biologische Wirkung
UV-A-Strahlen Schutz vor tieferem Eindringen von Strahlen
UV-B-Strahlen Hautschäden, Sonnenbrand
Langzeitschäden wie Hautalterung und Hautkrebs durch häufige Bestrahlung
äußern sich während einer Schwangerschaft am Embryo
Auswirkungen von radioaktiven Strahlen
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