Natürliche Radionuklide

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1 Dr. L. Eichinger, Schweitenkirchen

2 Grundlagen Natürliche Radioaktivität: Zerfallsreihen Mio a 234m Pa 1,2 min 234 Th 24,1 d -238 Zerfallsreihe a 230 Th a Ra 1600 a 222 Rn 3,8 d Mio a 231 Pa a 231 Th 25,5 Std 227 Ac 21,8 a -235 Zerfallsreihe 227 Th 18,7 d 223 Ra 11,4 d 219 Rn 4,0 sec Herkunft der Radioisotope: Natürliche Zerfallsreihen ( 238, 235, 232 Th) ( 40 K, 87 Rb, usw.) Kosmische Strahlung ( 3 H, 14 C, usw.) 214 Po 0,0002 sec 210 Pb 22,3 a 214 Bi 19,9 min 210 Bi 5,0 d 218 Po 3,1 min 214 Pb 26,8 min 210 Po 211 Bi 2,2 min 207 Tl 4,8 min 215 Po 0,002 sec 211 Pb 36,1 min 207 Pb stabil Künstliche Radionuklide ( 234 Pu, 137 Cs, usw.) Für Wasserversorger relevant: 138,4 d 206 Pb stabil 232 Th Mio a 228 Ac 228 Th 1,9 a -238-Zerfallsreihe -235-Zerfallsreihe Th-232-Zerfallsreihe Th-232 Zerfallsreihe 228 Ra 5,8 a 6,1 Std 224 Ra 3,7 d 220 Rn 56 s Radioaktive Stoffe kommen natürlich in der mwelt vor.(gestein Wasser) 212 Po <0,001 sec 208 Pb stabil 212 Bi 60,6 min 216 Po 0,16 s 212 Pb 10,6 Std

3 Halbwertszeit beim radioaktiven Zerfall 1,0 0,9 0,8 Konzentration 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, Halbwertszeiten Nach Ablauf der Halbwertszeit hat sich die Hälfte der ursprünglich vorhandenen radioaktiven Kerne umgewandelt. Die Halbwertszeiten der einzelnen Radioisotope sind sehr unterschiedlich (< 0, sec bis > Jahre).

4 Einheiten der Radioaktivität Dosisbegriffe im Strahlenschutz Aktivität: Kernzerfälle pro Zeiteinheit Einheit: Becquerel (Bq) früher Curie (Ci) (Ci entspricht Aktivität von 1 g Ra), 1 Ci = 37 MBq Aktivitätskonzentration: Aktivität pro Liter (Bq/L) Spezifische Aktivität: Aktivität pro Gramm (Bq/g) Aktivitätskonzentration Einheit: Becquerel pro Liter (Bq/L) gibt die Konzentration eines radioaktiven Isotopes im Trinkwasser an Energiedosis Einheit: Gray (Gy) gibt die durch die Strahlung auf das Gewebe übertragene Energie an Äquivalentdosis Einheit: Sievert (Sv) wichtet die Energiedosis anhand der biologischen Wirksamkeit der Strahlenart effektive Dosis Einheit: Sievert (Sv) wichtet die Äquivalentdosis anhand der Strahlenempfindlichkeit des Gewebes

5 Gesetzliche Vorgaben Trinkwasserverordnung vom : Indikatorenparameter, für Nr. 19 u. 20 gültig ab Anlage 3, lfd. Nr 19, 20: Tritium: Gesamtrichtdosis: 100 Bq/l (entspricht rd. 840 T) 0,1 msv/jahr Empfehlung der Kommission der E vom über den Schutz der Öffentlichkeit vor der Exposition gegenüber Radon im Trinkwasser Referenzwert für 210 Pb und 210 Po soll sich an Gesamtrichtdosis von 0,1 msv/jahr orientieren Mineral- und Tafelwasserverordnung Bei Auslobung Als Säuglingsnahrung geeignet gelten als Grenzwerte Ra: 125 mbq/l, 228 Ra: 20 mbq/l

6 bei der Wasseraufbereitung Wasseraufbereitung Radionuklide im Trinkwasser Brunnen 222 Rn Ra Trinkwasserabgabe Ra Pb stabil 222 Rn 3,8 Tage γ Ra a γ a β γ Ma 232 Th Ma Ma

7 Berechnung der Gesamtdosis Gesamtdosis = Σ i (A i D i ) Tk Gesamtdosis im Kalenderjahr in msv/a A i : Aktivitätskonzentration in mbq/l für Radionuklid i D i : Dosiskoeffizienten in Sv/Bq für Radionuklid i Tk: Trinkwasserkonsum in L/a Altersabhängig! Trinkwasserkonsum StrlSchV, Anl. VII 350 L/a Erwachsene 170 L/a Kleinkinder Dosiskoeffizienten Bundesanzeiger (StrlSchV) Dosisfaktor (Sv/Bq) 1,0E-04 1,0E-05 1,0E-06 1,0E-07 1,0E-08 3,0E-05 4,7E-06 5,3E-06 2,7E-06 Erwachsene Kleinkinder 8,4E-06 3,4E-07 3,7E-07 Ra- Ra-228 Ra-224 Ra Pb-210 Po-210 2,6E-05

8 Beispielrechnung Gesamtdosis Trinkwasser Im Trinkwasser relevante Radionuklide: Ra, 228 Ra, (ggf. 223 Ra und 224 Ra), ges falls ges > 10 µg/l: 238, 234, 235 falls 222 Rn erhöht: 210 Po, 210 Pb Radionuklid Aktivitätskonzentration (mbq/l) Trinkwasser 1 Trinkwasser 2 Ra Ra Ra Ra Trinkwasser 1 Trinkwasser 2 Richtwert der Gesamtdosis nach TrinkwV (2001) Pb Po

9 Berücksichtigung von Tritium Tritium: 3 H (schwerstes natürliches Isotop des Wasserstoffs), rsprung: geogen und kosmogen. Bei Kernwaffentests in den sechziger Jahren in die Atmosphäre abgegeben Tritium-Gehalte werden als Absolutkonzentrationen ermittelt (kein Referenzstandard notwendig) 1 T (Tritium nit) = 0,12 Bq/kg (nach: IAEA, 1983) 833 T = 100 Zerfälle/l*s (100 Bq/l) Tritiumaktivität darf laut TVO 100 Bq/l nicht überschreiten.

10 bei der Wasseraufbereitung: Radon Radon-Exposition von Mitarbeitern Brunnen Wasseraufbereitung 222 Rn Trinkwasserabgabe 206 Pb stabil 222 Rn 3,8 Tage γ Ra a γ a β γ Ma 232 Th Ma Ma

11 Strahlenexposition durch Radon Die Radon-Folgeprodukte werden eingeatmet und in der Lunge abgelagert Radon wird mit der Luft eingeatmet und größtenteils wieder ausgeatmet Radon zerfällt in der Luft in kurzlebige Folgeprodukte, die sich an Aerosole anlagern Durch den radioaktiven Zerfall wird das Lungengewebe geschädigt Radon entgast in die Raumluft Radon gelöst im Wasser

12 Gesetzliche Vorgaben Radon in Raumluft Strahlenschutzverordnung vom Teil 3: Schutz von Mensch und mwelt vor natürlichen Strahlungsquellen bei Arbeiten 95, 96: Anforderungen bei terrestrischer Strahlung an Arbeitsplätzen Abschätzung der Radon-Exposition für bestimmte Arbeitsfelder Eingreifwert: 2 Mio Bq h / m³ (entspricht 6 msv/a) Grenzwert: 6 Mio Bq h / m³ (entspricht 20 msv/a) Anlage XI, Teil A: Arbeitsfelder mit erhöhten Radon-222-Expositionen Teil A: Arbeitsfelder 1. Arbeiten in untertägigen Bergwerken, Schächten und Höhlen, einschließlich Besucherbergwerken, 2. Radon-Heilbäder und -Heilstollen, 3. Anlagen der Wassergewinnung, -aufbereitung und -verteilung.

13 Natürliche Strahlenquellen 700 Zahl von Wohnungen Radongehalte in Raumluft Radon (Bq/m³)

14 bei der Wasseraufbereitung: Filterrückstände Wasseraufbereitung Brunnen 222 Rn Ra Trinkwasserabgabe 238 teilweise Entfernung der Radionuklide im Filter 206 Pb stabil 222 Rn 3,8 Tage γ Ra a γ a β γ Ma 232 Th Ma Ma

15 Gesetzliche Vorgaben - Filtermaterial Strahlenschutzverordnung vom Teil 3: Schutz von Mensch und mwelt vor natürlichen Strahlungsquellen bei Arbeiten : Schutz der Bevölkerung bei natürlich vorkommenden radioaktiven Stoffen Richtwert der effektiven Dosis von 1 msv/a darf für Personen der Bevölkerung nicht überschritten werden Anlage XII, Teil A: Verwertung und Beseitigung überwachungsbedürftiger Rückstände Liste der zu berücksichtigenden Rückstände Nicht überwachungsbedürftig, wenn spezifische Aktivität für jedes Radionuklid < 0,2 Bq/g

16 Beispielrechnung bei Entfernung von Ra im Filter Rohwasser Ra: 20 mbq/l Förderrate 10 m³/h Filter kg 80 % des Radiums werden entfernt spez. Aktivität Filtermaterial 0,3 Bq/g Überwachungsbedürftiger Rückstand Entlassung aus der Überwachung durch die zuständige Behörde ja Kriterien für Entlassung aus ÜW erfüllt? Weitere Maßnahmen nein