Natürliche Strahlung. Gabriele Hampel

Transkript

1 Natürliche Strahlung Gabriele Hampel

2 Natürliche Strahlenquellen externe Strahlenquellen - kosmische und solare Höhenstrahlung - terrestrische Strahlung interne Strahlenquellen Inkorporation durch Ingestion und Inhalation

3 Externe Strahlenquellen Höhenstrahlung

4 Zusammensetzung der kosmischen Primärstrahlung

5 Höhenstrahlung Energiespektrum der kosmischen Primärstrahlung Emissionen von Energie in MeV Sonne Supernova, Pulsare, Sterne der Milchstraße Galaxien und Quasare

6 Kernreaktionen der Protonen aus kosmischer Strahlung mit Luftmolekülen

7 Entstehung von C-14 Entstehung von H

8 Magnetfeld der Erde Ablenkung von geladenen Teilchen auf Spiralbahnen um die Feldlinien Van-Alleen -Strahlungsgürtel äußerer Elektronengürtel in bis km Höhe Protonengürtel in bis km Höhe innerer Elektronengürtel in ca km Höhe

9 Abschirmung der Sonneneruptionen Teilchenfluß ist an den Polen doppelt so groß wie am Äquator Kasskadenprozesse in Polnähe mit hohen Ionisationsdichten (Nordlicht) Island Säule über Vulkan Hekla Zyklusminimum

10

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12 Churchill in Kanada - achtziger Jahre - grüne Schlange

13 Churchill in Kanada - achtziger Jahre - Rosa Vorhang

14 Starke Sonneneruptionen (Flares) Erhöhung der Intensität der Röntgenstrahlung der Sonne Starke Erhöhung des Strahlungsfeldes der Erde Intensives Nordlicht 11-jähriger Sonnenzyklus Starke Eruption war im Feb Letzte Eruption im Frühjahr

15 Sonne

16 Minimale Aktivität Maximale Aktivität

17 Polarleicht bei Göttingen (Groß Lengden) am um Uhr

18 Dosisleistung kosmischer Strahlung in Abhängigkeit von der Höhe über dem Meeresspiegel

19 Höhenstrahlung Höhe Dosisleistung nsv/h am Boden bis m m (ca. 50 nrd. Br.) bis m (ca. 50 nrd. Br.) m unter Wasser m unter Wasser 1,

20 . H ~ 20 µsv/h. H ~ 8 µsv/h. H ~ 5 µsv/h

21 Vergleich mit Werten aus StrlSchV Zusätzliche Strahlenexposition aus Tätigkeiten und Arbeiten für Personen der Bevölkerung: Grenzwert nach 5 StrlSchV: 1 msv pro Jahr 20 Flüge Frankfurt - Tokio Flugpersonal ist strahlenexponiertes Personal

22 Dosisleistung als Funktion der Höhe und geographischen Breite

23 Externe Strahlenquellen Terrestrische Strahlung

24 Natürliche, primordiale Radionuklide außerhalb von Zerfallsreihen Nuklid Halbwertzeit (Jahre) Nuklid Halbwertzeit (Jahre) K -40 1, Rb -87 4, In , Te , Te , Te , La , Nd , Sm , Sm , Gd , Lu , Hf , Ta , Re , Os , Pt , Pb ,

25 Kaliumisotope in der Natur K-39 93,26 % (stabil) K-41 6,73 % (stabil) K-40 0,01 % (radioaktiv)

26 Zerfallsschema für Kalium - 40

27 Kaliumisotope in der Natur K-39 93,26 % (stabil) K-41 6,73 % (stabil) K-40 0,01 % (radioaktiv)

28 Natürliche Zerfallsreihen Ausgangsnuklid U-238 große phsikalische Halbwertszeiten Entstehung des Rn- 222 und seiner Folgeprodukte in bodennaher Luft

29 Natürliche Radioaktivitätszerfallsreihen Neptunium-Zerfallsreihe 241 Pu 209 Bi langlebigiste Nuklid: 237 Np mit T 1/2 von ca. 2,2 Mio. Jahre

30 Halbwertszeiten einiger natürlicher radioaktiver Nuklide

31 Aktivitätskonzentrationen in Gesteinsarten Gesteinsart Granit Diorit Basalt Durit Kalkstein Sandstein Tonschiefer Aktivitätskonzentration in mbq/g K-40 Th-232 U ,

32 Ortsdosisleistung der terrestrischen Strahlung in der Bundesrepublik Deutschland in nsv/h < 30 nsv/h nsv/h nsv/h > 150 nsv/h

33 Terrestrische Strahlung Gebiet Dosis-Bereich msv/a Dosis-Mittelwert msv/a Mittelwert Bundesrepublik 0,50 Kalksandsteingebirge Ton und Sand Urgestein Monatzitsand Hochschwarzwald Lüneburger Heide Börde Harz (max.) Braunlage 0,40 1,40 0,50 1,80 0,60 3,00 0,50 0,60 0, ,16 0,50 2,50 0,

34 Terrestrischer Strahlendosen

35

36 Radonvorkommen in Deutschland

37 Eindringen von Rn-222 in Wohnräume Bodenplatte Baumaterialien Lüftung

38 Interne Strahlenquellen Aufnahme natürlicher radioaktiver Stoffe über Inhalation und Ingestion

39 Aufnahme durch Inhalation Ingestion Absorption durch Haut und Wunden Abhängigkeit der Wirkung Art des radioaktiven Stoffes Aufnahmeweg und Verteilung im Körper Speicherorgan Stoffwechsel

40 Natürliche Radioaktivität im Menschen und in Nahrungsmitteln

41 Die wichtigsten natürlichen Radionuklide im Menschen

42 Natürliche Radionuklide im Menschen

43 Mittlere natürliche Strahlenbelastung für verschiedene Organe

44 Nachweis von inkorporierten radioaktiven Stoffen in-vivo Ganz- und Teilkörperzähler Gamma- Strahler in-vitro Urin- und Stuhlproben Alphaund Beta- Strahler

45 Abgeschirmte Meßkammer Verringerung des Nulleffektes Höhenstrahlung Meßkammer im Untergeschoß terrestrische Strahlung (K-40, natürliche Zerfallsreihen und Folgeprodukte) Baumaterialien mit geringer Eigenstrahlung und hohem spez. Gewicht Blei, Stahl vor Anwendung der künstlichen Radioaktivität Radongehalt der Luft Ganzkörperzähler der MHH

46 Durchführung von GKZ-Messungen Untergrundspektrum (GKZ-MHH) Pb-212/214 Ra-226 Pb-212/214 Th-232 Bi-214 e + Th-232 Bi-214 K-40 0 Energie [ kev] 2000 Messzeit: 60 Minuten

47 Messung am Ganzkörperzähler der MHH

48 Messungen am GKZ der MHH (Messzeit 30 Minuten) Cs Bq Co Bq K-40 4,6 kbq 0 Energie [ kev] 2000 K-40 5,4 kbq

49 Teilkörperzähler der MHH Amtliche Messstelle für I-123, I-125, I-131, I-133 Low Energy Germanium Detektor der Fa. Canberra Elektrische Kühlung Energieauflösung < 0,52 kev bei 5,9 kev < 0,78 kev bei 122 kev NWG/EKG bei Messzeit von 10 Min. für I ,5 kev, 25 Bq / 11 Bq

50 Zusammenfassung Natürliche Strahleneinwirkung auf den Menschen Kosmische Strahlung H-3, C-14, Be-7, Na-22 (kleine phys. T 1/2 ) Terrestrische Strahlung K-40, U-238, U-235, Th-232 (große phys. T 1/2 ) Tochternuklide (kleine phys. T 1/2 ) Eigenstrahlung Ingestion: K- 40 (große phys. T 1/2 ) Inhalation: Rn-220, Rn 222 (kleine phys. T 1/2 )

51 0,3 0,3 0,4 0,4 1,1 1,1 0,3 0,3 0,7 1,4 2,

52 Zivilisatorische Strahlenbelastung Medizin Technische Anwendung (Meß-, Regeltechnik,Sterilisation) Kohlenkraftwerke Kernkraftwerke Radon und Folgeprodukte im Bergbau Nutzung von Phosphatprodukten ( 40 K, Uranfolgeprodukte) in Industrie und Landwirtschaft Fliegen in großer Höhe

53 Dosisgrenzwerte für die Bevölkerung und die Arbeitskräfte Dosisbegrenzung... Der Grenzwert der effektiven Dosis im KJ beträgt für den Schutz jeder Person der Bevölkerung 1 msv nach 46 (1)...

54 Dosisgrenzwerte der Strahlenexposition im KJ Körper- / Organdosis Kategorie A Bevölkerung 55 StrlSchV 46 StrlSchV Effektive Dosis 20 msv 1 msv Augenlinse 150 msv 15 msv Haut, Hände,Unterarme, Knöchel, Füße 500 msv 50 msv Keimdrüsen, Gebärmutter, Knochenmark (rot) 50 msv Schilddrüse, Knochenoberfläche 300 msv Alle anderen Organe und Gewebe aus Tab. 2, Teil C StrlSchV 150 msv

55 Grenzwerte der Strahlenexposition Dosisgrenzwerte im KJ gemäß 55 StrlSchV Körper- / Organdosis Kategorie A Personen unter 18 Effektive Dosis 20 msv 1 (6) msv Augenlinse 150 msv 15 (45) msv Haut, Hände,Unterarme, Knöchel, Füße 500 msv 50 (150) msv Keimdrüsen, Gebärmutter, Knochenmark (rot) 50 msv Schilddrüse, Knochenoberfläche 300 msv Alle anderen Organe und Gewebe aus Tab. 2, Teil C StrlSchV 150 msv ( ) können bei Azubis von der zuständigen Behörde festgelegt werden

56 Strahlenexpositionen für Tätigkeitsbereiche (2004)

57 Mittelwerte der effektiven Dosis in der Nuklearmedizin Organ Nuklid Aktivität HWZ eff. Dosis [MBq] [msv] Herz 201 Tl-Cl ,1 d Skelett 99m Tc-MDP h 3-5 Schilddrüse 99m Tc h 0,5-2 PET 18 F Glukose ,8 h 7-13 Ganzkörper

58 Mittelwerte der effektiven Dosis für röntgendiagnostische Untersuchungen