Unterweisung in den Strahlenschutz und Laserschutz

Oliver Pooth, Strahlenschutz 

Strahlenschutz 

Dr. Oliver Pooth 

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Prinzipien des Strahlenschutz 

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Grundaufgabe: 

Verhinderung der unzulässigen Einwirkung von ionisierender Strahlung auf den Menschen 

und die Umwelt. 

1) Strahlenschutzmaßnahmen müssen garantieren, dass deterministische 

Strahlenschäden vermieden werden. Da deterministische Schäden oberhalb einer 

Schwellendosis auftreten, darf diese Dosis nicht überschritten werden. 

2) Die Wahrscheinlichkeit für stochastische Schäden, die nach den gegenwärtigen 

zugrunde gelegten Dosis-Effekt-Beziehung auch bei geringen Dosen ungleich Null 

ist, darf ein vertretbares Maß nicht überschritten werden. 

aus 2) folgt: 

- die Notwendigkeit der Rechtfertigung jeder Strahlenanwendung durch ihren 

Nutzen 

- die Forderung nach Optimierung von Strahlenschutzmaßnahmen 

- die Festlegung von individuellen Grenzwerten für die Strahlenexposition von 

Personen auf der Basis eines vertretbaren Risikos. 

ALARA Prinzip: As Low As Reasonably Achievable.

!-Zerfall: 

Fakten: 


Strahlungsarten (!) 

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A 

ZX → A−4 

Z−2 Y +42 He 

" Abhängigkeit der Halbwertszeit von der !-Energie (Reichweite R) 

log(#) = A + B log(R) (Geiger Nutall Regel) 

" Alle !-Teilchen besitzen die gleiche Energie (diskretes Energiespektrum) 

" Alle !-Teilchen besitzen die gleiche Reichweite 

" Große Masse führt zu hoher Ionisationsdichte (Strahlenschutz!) 

" Reichweite: wenige Zentimeter in Luft und ca. 0.05 mm in biologischem Gewebe 

!-Strahlung muss nicht abgeschirmt werden!

$ - -Zerfall: 

$ + -Zerfall: 

K-Einfang: 

Fakten: 


Strahlungsarten ($) 

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A 

ZX → A Z+1 Y + νe + e − 

A 

ZX → A Z−1 Y + νe + e + 

e − + A Z X → A Z−1 Y + νe 

" $-Teilchen besitzen ein kontinuierliches Energiespektrum 

" Reichweite der $-Strahlen beträgt einige Millimeter in Aluminium 

" $-Strahlen sind hochenergetische Elektronen und erzeugen daher Bremsstrahlung 

(nicht mit Blei abschirmen!) 

" Reichweite: wenige Meter in Luft und ca. 1 cm in biologischem Gewebe 

Wenige Zentimeter Aluminium oder Plexiglas schirmen 

$-Strahlung vollständig ab!

%-Zerfall: 

Fakten: 


Strahlungsarten (%) 

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A 

ZX → A Z X + γ 

" Angeregter Kern geht in einen niedrigeren Zustand 

(evtl. Grundzustand) über 

" Energien liegen im MeV-Bereich 

" %-Strahlung hat unendliche Reichweite 

" Vollständige Abschirmung nicht möglich, Schwächung exponentiell 

" %-Strahlung ist sehr durchdringend (Bleiabschirmung!) 

%-Strahlung wird mit Stoffen hoher Dichte und hoher Ordnungszahl 

effektiv geschwächt.


Strahlungsarten (Röntgen) 

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Röntgenstrahlung: Bremsstrahlung und 

charakteristische Röntgenstrahlung 

Fakten: 

" Angeregtes Atom geht in den Grundzustand 

" Energien liegen im keV-Bereich 

" sehr starke Abhängigkeit der Absorpion von der 

Photonenergie 

" Röntgenstrahlung ist ab ca. 30 keV durchdringend


Aktivitäten 

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Aktivität A = #N: -dN/dt = #N 

Einheit: 1 Bq = 1 Zerfall/Sekunde 

Alte Einheit: 1 Ci = 3.7 10 10 Bq 

entspricht der Aktivität von 1 g Radium

Ionisierende Strahlung und ihre Wirkung 

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Direkt ionisierende Strahlung: !, $ (geladene Teilchen) 

Indirekt ionisierende Strahlung: %, n (ungeladene Teilchen) 

" Geladene Teilchen ionisieren direkt auf ihrem Weg (Bethe-Bloch) 

" Neutrale Teilchen wechselwirken (Photoeffekt, Kernreaktion) und dabei entstehen 

geladene Teilchen. 

Die Zahl der ionisierten Atome ist proportional zur absorbierten Energie 

Nion = Eabs / w aber abhängig vom Material: w(Luft) = 34 eV. 

Oliver Pooth, Strahlenschutz


Dosisbegriffe 

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Energiedosis D = dE/dm [J/kg = Gy] 

Die von ionisierender Strahlung abgegebene Energie im menschlichen Körper führt zu 

Schädigungen. 

Alte Einheit: 1 rad = 0,01 Gy 

Wie kann ein Mensch (75 kg) eine Energie von 300 Joule aufnehmen? 

1) Trinken einer heissen Tasse Kaffee 

2) Halb-letale Dosis von 4 Gy!


Äquivalentdosis 

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Die verschieden starken biologischen Schädigungen der einzelnen Strahlungsarten 

werden durch empirische Qualitätsfaktoren Q bestimmt: 

Äquivalentdosis: H = Q D [Sv] 

Ein Sievert (Sv) ist die Äquivalentdosis, die den gleichen biologischen Schaden 

verursacht, wie 1 Gy absorbierte %-Strahlung. 

Strahlung Q 

Rö, %, $ 1 

! 20 

n 3-10


Jährliche Strahlenbelastungen 

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Äußere: 0,9 mSv 

Kosmische Strahlung: 

0,3 mSv/a 

Terrestrische Strahlung: 

0,5 mSv/a 

(U-234, Th-232) 

mittlere Strahlenbelastung: ca. 4 mSv 

natürlich: 2,4 mSv zivilisatorisch: 1,5 mSv 

Innere: 1,5 mSv 

Ingestion von K-40: 

0,2 mSv/a 

Inhalation von Radon: 

1,3 mSv/a


Natürliche Strahlenbelastung (Bsp.) 

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Was Belastung 

2 Wochen im Hochgebirge 0,02 mSv 

Nordatlantikflug 0,05 mSv 

natürlicher Radiumgehalt von Paranüssen ergibt bei Genuss von 100 g eine 

Belastung der Knochen von 

0,1 mSv 

Dosisbelastung in Granitgebirgen Frankreichs 3 mSv/a 

Jährliche Lungendosis durch natürliches 210 Pb und 210 Po aus Tabakrauch 

beträgt für einen Raucher 

Jährliche Lungendosis der Einwohner im Zentrum von Bad Gastein 

(radonhaltige Thermalquellen) 

8 mSv/a 

20 mSv/a


Zivilisatorische Strahlenbelastung (Bsp.) 

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Was Belastung 

Krebstherapie bis 800 mSv 

Röntgenuntersuchung 0,1 -10 mSv 

Tschernobyl-Unfall 0,2 - 1,2 mSv 

Bildschirme und Fernseher neuer Bauart 

nicht 

nachweisbar


Jährliche Strahlendosis im Freien 

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Radonatlas Deutschland 

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Ortsdosisleistung im Deutschland 

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Biologische Wirkungen 

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Ionisation im Körpergewebe erzeugt neben einzelnen Ionen auch hochreaktive 

Molekülbruchstücke (freie Radiakale) 

Unterscheide: Deterministische Schäden und Stochastische Schäden 

Deterministische Schäden 

Veränderung im Blutbild ab 0,25 Sv 

Strahlenkrankheit ab 1 Sv 

Letale Dosis ab 7 Sv 

Stochastische Schäden 

Spätschäden durch Krebs und Leukämie, Risikoabschätzung an Hand 

des Kollektivs der Überlebenden von Hiroshima und Nagasaki. 

Statistisch signifikante Erhöhung der Krebsrate erst ab: 0,2 Sv 

Extrapolation des Risikos zum niedrigeren Dosisbereich


„allgemeines“ Risiko 

für tödlichen Krebs 

ca. 23 % 

Risikobetrachtung 

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raucherspezifisches 

Risiko 

für tödlichen Krebs: 

ca. 8 % 

strahlenbedingtes 

Risiko 

für tödlichen Krebs: 

0,005 % pro mSv 

Todesrisiko 

durch Straßenverkehr 

ca. 0,01 % pro Jahr 

Beruflich strahlenexponierte Personen haben gegenüber vergleichbaren Berufsgruppen 

kein erhöhtes Risiko, wenn die Dosisgrenzwerte eingehalten werden.


externe Strahlung 

von außen 

Expositionspfade 

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Einatmen (Inhalation) 

Verschlucken (Ingestion) 

über Wunden 

Dosisleistung Kontamination


Umschlossene radioaktive Stoffe 

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;1.


Offene radioaktive Stoffe 

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Ein radioaktiver Stoff gilt als offen, wenn er nicht umschlossen ist 

Beispiele: 

Flüssigkeiten, Pulver, Gase, Aerosole, 

Feststoffe mit Abmessungen kleiner als 2 mm (Pulver) 

Beim Umgang mit offenen radioaktiven 

Präparaten besteht 

Inkorporationsgefahr!


Strahlenquellen im Praktikum 

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Stärkste Quellen im Praktikum 

Am-Be Neutronenquelle 

erzeugt 10 6 n/s und intensive %-Strahlung 

57 Co 

erzeugt neben der genutzten 14 keV Röntgenstrahlung 

noch intensivere 122 keV %-Strahlung 

137 Cs 

erzeugt monoenergetische 662 keV %-Strahlung 

Offene Quellen im Praktikum 

Quasi-umschlossene !-Strahler 

mit Gitter berührungssicher abgedeckt 

! 

Versuch 

10 

37 GBq 

EC Versuch 5 100 MBq 

$ - Versuch 2 18 MBq 

! Versuch 1


Grundregeln des Strahlenschutzes 

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Die vier A’s: 

Aktivität: Nur so hohe Aktivität benutzen, wie erforderlich 

Aufenthaltsdauer: Zeitdauer der Exposition minimieren 

Abstand: Strahlenbelastung nimmt mit dem Abstandsquadrat zur Quelle ab 

Abschirmung: Bleiabschirmungen dienen dem Schutz vor %-Strahlung


Abschirmung: 

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Gesetzliche Regelungen 

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Euratom - Vertrag 

& 

Atomgesetz 

& 

Strahlenschutz- und Röntgenverordnung 

& 

DIN-Normen, VDE Vorschriften, Laborordnungen 

Vermeidung: Unnötige Strahlenexposition ist zu vermeiden 

Dosis-Reduzierung: Strahlenexposition ist auch unterhalb der Grenzwerte so gering wie möglich 

zu halten.


Dosisgrenzwerte: 

Gesetzliche Regelungen 

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allgemeine Bevölkerung: < 1mSv/a 

beruflich strahlenexponierte Personen Kat. B: < 6 mSv/a 

Kat. A: < 20 mSv/a 

Strahlenschutzbereiche: 

Überwachungsbereich: > 1 mSv/a (> 0,5 'Sv/h bei 2000 h/a) 

Kontrollbereich: > 6 mSv/a (> 3 'Sv/h bei 2000 h/a) 

Sperrbereich: > 3 mSv/h 

Sonderregelungen für schwangere und stillende Frauen (bitte 

frühzeitig den Strahlenschutzbeauftragten informieren)


Personen-Dosimeter 

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Laborordnung 

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1. In den Praktikumsräumen ist Essen, Trinken und Rauchen untersagt. 

2. Garderobe wie Mäntel, Regenjacken, Schutzhelme, etc. sind in der eigens dafür vorgesehenen 

Garderobenkabine im Flur unterzubringen. 

3. Die Räume 28B 103-109 des Praktikums gelten gemäß Strahlenschutzverordnung als 

Überwachungsbereich mit eingelagerten Kontrollbereichen (Absperrungen). Versuch X wird 

im Messraum des Isotopenlabors 28A 010 (Kontrollbereich) durchgeführt. Der Zutritt zu den 

Kontrollbereichen ist beschränkt und nur mit dem Einverständnis des jeweiligen Betreuers 

gestattet. 

4. Die Personendosis wird mit Hilfe von Stabdosimetern festgestellt. Diese sind vor und nach der 

Versuchsdurchführung abzulesen. Die ermittelte Tagesdosis wird in den Überwachungsbogen 

eingetragen 

5. Die Präparate zu jedem Versuch werden in einem jeweils eigens dafür vorgesehenen Tresor 

gelagert. Nach Abschluss des Versuchs ist dem betreuenden Assistenten die Vollständigkeit des 

Präparatbestandes nachzuweisen.


Laborordnung 

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6. Der Umgang mit radioaktiven Stoffen erstreckt sich auf umschlossene Präparate mit 

Einzelaktivitäten bis 740 MBq. In Versuch I kommen auch quasi-umschlossene (offene, aber 

berührungssicher abgedeckte) Präparate mit Einzelaktivitäten bis 370 kBq zum Einsatz. 

7. Beschädigungen von Präparaten oder eventuell festgestellte Kontaminationen durch radioaktive 

Stoffe an Körper oder Kleidung sind unverzüglich dem betreuenden Assistenten zu melden. 

8. Der Umgang mit den radioaktiven Präparaten ist von jedem einzelnen Teilnehmer durch Eintrag 

(Präparate-Typ / Kenn-Nummer) im Überwachungsbogen aktenkundig zu machen. 

9. Bei jedem Verlassen des Überwachungsbereichs sind die Hände zu waschen. 

Unterschrift!

Nächsten Mittwoch in 28 A 102. 


Zulassungstest 

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10 Fragen (wenige multiple choise) sind in 45 Minuten zu bearbeiten 

(bestanden bei > 50% korrekt beantwortet) 

Bitte den Wahlbogen wieder mitbringen.

Unterweisung in den Strahlenschutz und Laserschutz

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