Strahlenschutzbelehrung zum Umgang mit radioaktiven Quellen im Physikalischen Fortgeschrittenen-Praktikum. Strahlenart Versuch Energie

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1 Strahlenschutzbelehrung zum Umgang mit radioaktiven Quellen im Physikalischen Fortgeschrittenen-Praktikum Strahlenarten im F.-Praktkum Strahlenart Versuch Energie α-teilchen (Energieverlust) E α < 6 MeV γ-strahlung γ-spektroskopie Comptoneffekt* Koinzidenzmethoden E γ < 3 MeV Aktivierungsanalyse* Höhenstrahlung Neutronen Aktivierungsanalyse* E n < 3 MeV * Im Tandem-Labor

2 Wichtige Begriffe bei der Bewertung von Strahlung Größen zur Bewertung einer Quelle: Aktivität: A:= Zahl der Zerfälle / Zeiteinheit Einheit: 1 Becquerel (1Bq) = 1 Zerfall / sec alte Einheit: 1 Curie (1 Ci) = 3, Bq 1 g 226 Ra Radioaktive Stoffe (Präparate) im F.-Praktikum Nuklid Versuch 137 Cs 60 Co γ-spektroskopie 88 Y 22 Na * Koinzidenzmethoden 22 Na Höhenstrahlung 137 Cs * Comptoneffekt 22 Na 252 Cf Aktivierungsanalyse Eichquellen: Bq 10 μci * eingebaute Quellen: Bq 1 mci

3 Gefährlichkeit der Strahlung: Wechselwirkung der Teilchen bzw. Quanten mit biologischer Materie individuelle Bewertung jedes Elementes auf Grund seines speziellen Platzes im Stoffwechsel Besonders gefährlich: Inhalation und Ingestion strahlender Isotope im Praktikum ausgeschlossen, da: - nur geschlossene Präparate - stärkere Quellen abgeschirmt - Dichtigkeitsprüfungen Größen zur Bewertung von Strahlenbelastung und Strahlenschäden: Energiedosis: D:= Energie/Masse Energie, die durch ionisierende Strahlung auf das Material in einem Volumenelement übertragen wird, bezogen auf die Masse in diesem Element Einheit: 1 Gray (1 Gy) = 1 J/kg alte Einheit: 1 Rad (1rd) = 10-2 Gy

4 Biologische Auswirkung der Strahlung nicht pauschal durch Energiedosis erfassbar, sondern von Art der Strahlung und Energie abhängig Äquivalenzdosis: Maß für biologische Wirkung = Produkt aus Energiedosis D und Qualitätsfaktor QF ÄD = D QF (genauer QF = QF C organ ) Einheit: 1 Sievert (1 Sv) = 1 J/kg (alte Einheit: 1 rem = 10-2 Sv) Jetzt genauer: Äquivalenzdosis oder Effektive Dosis: E eff = Σ R,T w R w T D T,R D T,R : mittlere Energiedosis im Organ oder Gewebe T durch externe Strahlungskomponente R w T : Gewebe-Wichtungsfaktor für Organ oder Gewebe T Σw T = 1 w R : Strahlungs-Wichtungsfaktor für Strahlungungskomponente R

5 Effektive Dosis / Wichtungsfaktoren Effektive Dosis: E eff = Σ R,T w R w T D T,R D T,R : mittlere Energiedosis im Organ oder Gewebe T durch externe Strahlungskomponente R w T : Gewebe-Wichtungsfaktor für Organ oder Gewebe T Σw T = 1 w R : Strahlungs-Wichtungsfaktor für Strahlungungskomponente R Strahlungsart Photonen Elektronen Neutronen, E < 10 kev n, 10 kev < E < 100 kev n, 100 kev < E < 2 MeV n, 2 MeV < E < 20 MeV Protonen E > 5 MeV Alphateilchen Schwerionen w R Gewebeart Keimdrüsen Brust Knochenmark Lunge Schilddrüse Blase Darm Haut w T

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7 Energie wird meist durch Erzeugung von Ionenpaaren aufgebraucht. Ionendosis: I:= Ladung / Masse die von der Strahlung durch Ionisierung der Gasatome erzeugte Ladung in Luft Einheit: 1 C/kg (alte Einheit: 1 Röntgen (1 R) = 2, C/kg) Näherungsweise: linearer Zusammenhang zwischen Energiedosis und Ionendosis D = g I (für Wasser und biologisches Gewebe: g 1 rad/r) D ~ I Anwendung in Messgeräten Messung der Strahlendosis ursprünglich: sichtbare Wirkung auf Menschen (ab 1920) Hauteinheitsdosis HED im Praktikum: Füllhalterdosimeter als Ionisationskammer ausgebildetes Elektrometer, geeicht in msv Neu: Elektronisches Dosimeter

8 Elektronisches Dosimeter Ganzkörperdosimeter Misst effektive Dosis Tiefendosimeter: : Messgröß öße e H P (10) Am Rumpf tragen!

9 Strahlenschutzverordnung regelt Umgang mit radioaktiven Stoffen Überwachungsbereich Umgangsgenehmigungen Strahlenschutzbeauftragte Im Praktikum: Einweisung durch Betreuer (Gegen Unterschrift)! Dosimeter tragen! Anweisungen unbedingt beachten! Ausliegende Strahlenschutzanweisung lesen!

10 Strahlenschutzverordnung Normalbevölkerung Strahlenexponierte Personen: Kategorie A: Ganzkörperdosis (Äquivalenzdosis über Körper gemittelt) Dosis < Sv/Jahr (2 rem/jahr) ( bis < Sv/Jahr ) bei 40-Stunden-Woche: 10 μsv/h Kategorie B: Dosis < Sv/Jahr A/3 Im Praktikum: < 1 msv/jahr ( wie Normalbevölkerung) (bis : 5 msv/jahr) Aktuelle Werte im Praktikum in Summe: 0 30 μsv Natürliche Belastung (ohne Medizin) : 2250 μsv/jahr (Mittelwert in Deutschland)

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13 Strahlenexpositionen in Deutschland Mittlere Gesamtexposition pro Jahr: ca. 4.1 msv Natürliche Strahlungsquellen ca. 2.1 msv kosmische Strahlung: 0.3 msv terrestrische Strahlung: 0.4 msv innere Bestrahlung: 1.4 msv ( 40 K, 222 Rn, 220 Rn) Künstliche Strahlungsquellen ca. 2.0 msv Medizin 2.0 msv Industrie 0.01 msv Tschernobyl 0.01 msv Kernwaffentests msv Flugreisen msv/h! Beruf msv fossile Energieträger msv Kernkraftwerke msv Industrieprodukte msv

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18 Tschernobyl Zahlen aus Wikipedia Ohne Gewähr!

19 Schutz-Maßnahmen Dosis: ~ Zeit Intensität für γ Strahlung: ~ t e -κd F 1/r 2 sonst definierte Reichweite Manipulationszeit Raumwinkel Ω Schwächung durch Absorption Abschirmung großer Abstand kleine Aufenthaltsdauer Reichweite von Strahlung (1 MeV) Wasser Luft Blei e 0,5 cm 1, cm 0,04 cm α 3, cm 3,2 cm 3, cm γ 33 cm 2, cm 3 cm n 20 cm 1, cm 5,5 cm Ionen 10-4 cm 0,1 cm 10-5 cm Information über Strahlung verschiedener Isotope: Nuklidkarten, Tabellen, Internet