Körperdosis Personendosis. Strahlenschutzkurs - Februar Prof. Dr. S. Prys.

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1 Körperdosis Personendosis Strahlenschutzkurs - Februar 2009 Prof. Dr. S. Prys 1. Relevante Kapitel StrlSchV Dosisbegrenzung Dosisüberwachung Dosisbegriff Dosismessung 1

2 1.1 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 1 Verordnung für die Umsetzung von EURATOM-Richtlinien zum Strahlenschutz*) Vom 20. Juli 2001 Bundesgesetzblatt Jahrgang 2001 Teil I Nr. 38, ausgegeben zu Bonn am 26. Juli Teil 1 Allgemeine Vorschriften 1 Zweckbestimmung 2 Anwendungsbereich 3 Begriffsbestimmungen 1.2 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 1 Teil 2 Schutz von Mensch und Umwelt vor radioaktiven Stoffen oder ionisierender Strahlung aus der zielgerichteten Nutzung bei Tätigkeiten K a p i t e l 1 S t r a h l e n s c h u t z g r u n d s ä t z e, G r u n d p f l i c h t e n u n d a l l g e m e i n e G r e n z w e r t e 4 Rechtfertigung 5 Dosisbegrenzung 6 Vermeidung unnötiger Strahlenexposition und Dosisreduzierung 2

3 1.3 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 2 Abschnitt 1 Teil 2 K a p i t e l 2 G e n e h m i g u n g e n, Z u l a s s u n g e n, F r e i g a b e Abschnitt 1 Umgang mit radioaktiven Stoffen 7 Genehmigungsbedürftiger Umgang mit radioaktiven Stoffen 8 Genehmigungsfreier Umgang; genehmigungsfreier Besitz von Kernbrennstoffen 9 Genehmigungsvoraussetzungen für den Umgang mit radioaktiven Stoffen 10 Befreiung von der Pflicht zur Deckungsvorsorge Teil Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 2 Abschnitt 2 K a p i t e l 2 G e n e h m i g u n g e n, Z u l a s s u n g e n, F r e i g a b e Abschnitt 2 Anlagen zur Erzeugung ionisierender Strahlen 11 Genehmigungsbedürftige Errichtung und genehmigungsbedürftiger Betrieb von Anlagen zur Erzeugung ionisierender Strahlen 12 Genehmigungsfreier Betrieb von Anlagen zur Erzeugung ionisierender Strahlen 13 Genehmigungsvoraussetzungen für die Errichtung von Anlagen zur Erzeugung ionisierender Strahlen 14 Genehmigungsvoraussetzungen für den Betrieb von Anlagen zur Erzeugung ionisierender Strahlen 3

4 1.5 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 2 Abschnitt 3+4 Teil 2 K a p i t e l 2 G e n e h m i g u n g e n, Z u l a s s u n g e n, F r e i g a b e Abschnitt 3 Beschäftigung in fremden Anlagen oder Einrichtungen 15 Genehmigungsbedürftige Beschäftigung in fremden Anlagen oder Einrichtungen Abschnitt 4 Beförderung radioaktiver Stoffe 16 Genehmigungsbedürftige Beförderung 17 Genehmigungsfreie Beförderung 18 Genehmigungsvoraussetzungen für die Beförderung Teil Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 2 Abschnitt 5 K a p i t e l 2 G e n e h m i g u n g e n, Z u l a s s u n g e n, F r e i g a b e Abschnitt 5 Grenzüberschreitende Verbringung radioaktiver Stoffe 19 Genehmigungsbedürftige grenzüberschreitende Verbringung 20 Anzeigebedürftige grenzüberschreitende Verbringung 21 Genehmigungs- und anzeigefreie grenzüberschreitende Verbringung 22 Genehmigungsvoraussetzungen für die grenzüberschreitende Verbringung 4

5 1.7 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 2 Abschnitt 6 Teil 2 K a p i t e l 2 G e n e h m i g u n g e n, Z u l a s s u n g e n, F r e i g a b e Abschnitt 6 Medizinische Forschung 23 Genehmigungsbedürftige Anwendung radioaktiver Stoffe oder ionisierender Strahlung am Menschen in der medizinischen Forschung 24 Genehmigungsvoraussetzungen für die Anwendung radioaktiver Stoffe oder ionisierender Strahlung am Menschen in der medizinischen Forschung Teil Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 2 Abschnitt 7+8 K a p i t e l 2 G e n e h m i g u n g e n, Z u l a s s u n g e n, F r e i g a b e Abschnitt 7 Bauartzulassung 25 Verfahren der Bauartzulassung 26 Zulassungsschein und Bekanntmachung der Bauart 27 Pflichten des Inhabers einer Bauartzulassung und des Inhabers einer bauartzugelassenen Vorrichtung Abschnitt 8 Ausnahmen 28 Ausnahmen von dem Erfordernis der Genehmigung und der Anzeige 5

6 1.9 Teil 2 - Kapitel 2 Abschnitt 9 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 K a p i t e l 2 G e n e h m i g u n g e n, Z u l a s s u n g e n, F r e i g a b e Abschnitt 9 Freigabe 29 Voraussetzungen für die Freigabe 1.10 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 3 Abschnitt 1 Teil 2 K a p i t e l 3 A n f o r d e r u n g e n b e i d e r N u t z u n g r a d i o a k t i v e r S t o f f e u n d i o n i s i e r e n d e r S t r a h l u n g Abschnitt 1 Fachkunde im Strahlenschutz 30 Erforderliche Fachkunde im Strahlenschutz 6

7 1.11 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 3 Abschnitt 2 Teil 2 K a p i t e l 3 A n f o r d e r u n g e n b e i d e r N u t z u n g r a d i o a k t i v e r S t o f f e u n d i o n i s i e r e n d e r S t r a h l u n g Abschnitt 2 Betriebliche Organisation des Strahlenschutzes 31 Strahlenschutzverantwortliche und Strahlenschutzbeauftragte 32 Stellung des Strahlenschutzverantwortlichen und des Strahlenschutzbeauftragten 33 Pflichten des Strahlenschutzverantwortlichen und des Strahlenschutzbeauftragten 34 Strahlenschutzanweisung 35 Auslegung oder Aushang der Verordnung 1.12 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 3 Abschnitt 3 Teil 2 K a p i t e l 3 A n f o r d e r u n g e n b e i d e r N u t z u n g r a d i o a k t i v e r S t o f f e u n d i o n i s i e r e n d e r S t r a h l u n g Abschnitt 3 Schutz von Personen in Strlschbereichen; physikal. Strahlenschutzkontrolle 36 Strahlenschutzbereiche 37 Zutritt zu Strahlenschutzbereichen 38 Unterweisung 39 Messtechnische Überwachung in Strahlenschutzbereichen 40 Zu überwachende Personen 41 Ermittlung der Körperdosis 42 Aufzeichnungs- und Mitteilungspflicht 43 Schutzvorkehrungen 44 Kontamination und Dekontamination 45 Beschäftigungsverbote und Beschäftigungsbeschränkungen 7

8 1.13 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 3 Abschnitt 4 Teil 2 K a p i t e l 3 A n f o r d e r u n g e n b e i d e r N u t z u n g r a d i o a k t i v e r S t o f f e u n d i o n i s i e r e n d e r S t r a h l u n g Abschnitt 4 Schutz von Bevölkerung und Umwelt bei Strahlenexpositionen aus Tätigkeiten 46 Begrenzung der Strahlenexposition der Bevölkerung 47 Begrenzung der Ableitung radioaktiver Stoffe 48 Emissions- und Immissionsüberwachung 1.14 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 3 Abschnitt 5 Teil 2 K a p i t e l 3 A n f o r d e r u n g e n b e i d e r N u t z u n g r a d i o a k t i v e r S t o f f e u n d i o n i s i e r e n d e r S t r a h l u n g Abschnitt 5 Schutz vor sicherheitstechnisch bedeutsamen Ereignissen 49 Sicherheitstechnische Auslegung für den Betrieb von Kernkraftwerken, für die standortnahe Aufbewahrung bestrahlter Brennelemente und für Anlagen des Bundes zur Sicherstellung und zur Endlagerung radioaktiver Abfälle 50 Begrenzung der Strahlenexposition als Folge von Störfällen bei sonstigen Anlagen und Einrichtungen und bei Stilllegungen 51 Maßnahmen bei sicherheitstechnisch bedeutsamen Ereignissen 52 Vorbereitung der Brandbekämpfung 53 Vorbereitung der Schadensbekämpfung bei sicherheitstechnisch bedeutsamen Ereignissen 8

9 1.15 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 3 Abschnitt 6 Teil 2 K a p i t e l 3 A n f o r d e r u n g e n b e i d e r N u t z u n g r a d i o a k t i v e r S t o f f e u n d i o n i s i e r e n d e r S t r a h l u n g Abschnitt 6 Begrenzung der Strahlenexposition bei der Berufsausübung 54 Kategorien beruflich strahlenexponierter Personen 55 Schutz bei beruflicher Strahlenexposition 56 Berufslebensdosis 57 Dosisbegrenzung bei Überschreitung 58 Besonders zugelassene Strahlenexpositionen 59 Strahlenexposition bei Personengefährdung und Hilfeleistung 1.16 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 3 Abschnitt 7 Teil 2 K a p i t e l 3 A n f o r d e r u n g e n b e i d e r N u t z u n g r a d i o a k t i v e r S t o f f e u n d i o n i s i e r e n d e r S t r a h l u n g Abschnitt 7 Arbeitsmedizinische Vorsorge beruflich strahlenexponierter Personen 60 Erfordernis der arbeitsmedizinischen Vorsorge 61 Ärztliche Bescheinigung 62 Behördliche Entscheidung 63 Besondere arbeitsmedizinische Vorsorge 64 Ermächtigte Ärzte 9

10 1.17 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 3 Abschnitt 8 Teil 2 K a p i t e l 3 A n f o r d e r u n g e n b e i d e r N u t z u n g r a d i o a k t i v e r S t o f f e u n d i o n i s i e r e n d e r S t r a h l u n g Abschnitt 8 Sonstige Anforderungen 65 Lagerung und Sicherung radioaktiver Stoffe 66 Wartung, Überprüfung und Dichtheitsprüfung 67 Strahlungsmessgeräte 68 Kennzeichnungspflicht 69 Abgabe radioaktiver Stoffe 70 Buchführung und Mitteilung 71 Abhandenkommen, Fund, Erlangung der tatsächlichen Gewalt 1.18 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 3 Abschnitt 9 Teil 2 K a p i t e l 3 A n f o r d e r u n g e n b e i d e r N u t z u n g r a d i o a k t i v e r S t o f f e u n d i o n i s i e r e n d e r S t r a h l u n g Abschnitt 9 Radioaktive Abfälle 72 Planung für Anfall und Verbleib radioaktiver Abfälle 73 Erfassung 74 Behandlung und Verpackung 75 Pflichten bei der Abgabe radioaktiver Abfälle 76 Ablieferung 77 Ausnahmen von der Ablieferungspflicht 78 Zwischenlagerung 79 Umgehungsverbot 10

11 1.19 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 4 Abschnitt 1 Teil 2 K a p i t e l 4 B e s o n d e r e A n f o r d e r u n g e n b e i d e r m e d i z i n i s c h e n A n w e nd u n g r a d i o a k t. S t o f f e & i o n i s. S t r a h l u n g Abschnitt 1 Heilkunde und Zahnheilkunde 80 Rechtfertigende Indikation 81 Beschränkung der Strahlenexposition 82 Anwendung radioaktiver Stoffe oder ionisierender Strahlung am Menschen 83 Qualitätssicherung bei der medizinischen Strahlenanwendung 84 Bestrahlungsräume 85 Aufzeichnungspflichten 86 Anwendungen am Menschen außerhalb der Heilkunde oder Zahnheilkunde 1.20 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 2 - Kapitel 4 Abschnitt 2 Teil 2 K a p i t e l 4 B e s o n d e r e A n f o r d e r u n g e n b e i d e r m e d i z i n i s c h e n A n w e n d u n g r a d i o a k t. S t o f f e & i o n i s. S t r a h l u n g Abschnitt 2 Medizinische Forschung 87 Besondere Schutz- und Aufklärungspflichten 88 Anwendungsverbote und Anwendungsbeschränkungen für einzelne Personengruppen 89 Mitteilungs- und Berichtspflichten 90 Schutzanordnung 91 Deckungsvorsorge im Falle klinischer Prüfungen 92 Ethikkommission 11

12 1.21 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 3 - Kapitel 1+2 Teil 3 Schutz von Mensch u. Umwelt vor natürlichen Strahlungsquellen bei Arbeiten K a p i t e l 1 G r u n d p f l i c h t e n 93 Dosisbegrenzung 94 Dosisreduzierung K a p i t e l 2 A n f o r d e r u n g e n b e i t e r r e s t r i s c h e r S t r a h l u n g a n A r b e i t sp l ä t z e n 95 Natürlich vorkommende radioaktive Stoffe an Arbeitsplätzen 96 Dokumentation und weitere Schutzmaßnahmen 1.22 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 3 - Kapitel 3+4 Teil 3 K a p i t e l 3 S c h u t z d e r B e v ö l k e r u n g b e i n a t ü r l i c h v o r k o m m e n d e n r a d i o a k t i v e n S t o f f e n 97 Überwachungsbedürftige Rückstände 98 Entlassung von Rückständen aus der Überwachung 99 In der Überwachung verbleibende Rückstände 100 Mitteilungspflicht, Rückstandskonzept, Rückstandsbilanz 101 Entfernung von radioaktiven Verunreinigungen von Grundstücken 102 Überwachung sonstiger Materialien K a p i t e l 4 K o s m i s c h e S t r a h l u n g 103 Schutz des fliegenden Personals vor Expositionen durch kosmische Strahlung 12

13 1.23 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 3 - Kapitel 5 Teil 3 K a p i t e l 5 B e t r i e b s o r g a n i s a t i o n 104 Mitteilungspflichten zur Betriebsorganisation 1.24 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 4 Teil 4 Schutz des Verbrauchers beim Zusatz radioaktiver Stoffe zu Produkten 105 Unzulässiger Zusatz von radioaktiven Stoffen und unzulässige Aktivierung 106 Genehmigungsbedürftiger Zusatz von radioaktiven Stoffen und genehmigungsbedürftige Aktivierung 107 Genehmigungsvoraussetzungen für den Zusatz von radioaktiven Stoffen und die Aktivierung 108 Genehmigungsbedürftige grenzüberschreitende Verbringung von Konsumgütern 109 Genehmigungsvoraussetzungen für die grenzüberschreitende Verbringung von Konsumgütern 110 Rückführung von Konsumgütern 13

14 1.25 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 5 Kapitel 1+2 Teil 5 Gemeinsame Vorschriften K a p i t e l 1 B e r ü c k s i c h t i g u n g v o n S t r a h l e n e x p o s i t i o n e n 111 Festlegungen zur Ermittlung der Strahlenexposition; Duldungspflicht 112 Strahlenschutzregister K a p i t e l 2 B e f u g n i s s e d e r B e h ö r d e 113 Anordnung von Maßnahmen 114 Behördliche Ausnahmen von Strahlenschutzvorschriften 1.26 Inhaltsübersicht StrlSchV Teil 5 Kapitel 3-5 Teil 5 Gemeinsame Vorschriften K a p i t e l 3 F o r m v o r s c h r i f t e n 115 Schriftform und elektronische Form K a p i t e l 4 O r d n u n g s w i d r i g k e i t e n 116 Ordnungswidrigkeiten K a p i t e l 5 S c h l u s s v o r s c h r i f t e n 117 Übergangsvorschriften 118 Abgrenzung zu anderen Vorschriften, Sanierung von Hinterlassenschaften 14

15 1.27 Inhaltsübersicht StrlSchV Anlagen I - VI Anlagen Anlage I (zu 8, 12, 17, 21) Genehmigungsfreie Tätigkeiten Anlage II (zu 9, 14, 107) Erforderliche Unterlagen zur Prüfung von Genehmigungsanträgen Anlage III (zu 3, 8, 10, 18, 20, 29, 43, 44, 45, 50, 53, 65, 66, 68, 70, 71, 105, 106, 107, 117) Freigrenzen, Freigabewerte für verschiedene Freigabearten, Werte der Oberflächenkontamination, Liste der Radionuklide im radioaktiven Gleichgewicht Anlage IV (zu 29) Festlegungen zur Freigabe Anlage V (zu 25) Voraussetzungen für die Bauartzulassung von Vorrichtungen Anlage VI (zu 3, 47, 49, 55, 117) Dosimetrische Größen, Gewebe- und Strahlungs-Wichtungsfaktoren 1.28 Inhaltsübersicht StrlSchV Anlagen VII - XII Anlagen Anlage VII (zu 29 und 47) Annahmen bei der Ermittlung der Strahlenexposition Anlage VIII (zu den 61, 62, 63) Ärztliche Bescheinigung Anlage IX (zu 68) Strahlenzeichen Anlage X (zu 72 bis 79) Radioaktive Abfälle: Benennung, Buchführung, Transportmeldung Anlage XI (zu 93, 95, 96) Arbeitsfelder, bei denen erheblich erhöhte Expositionen durch natürliche terrestrische Strahlungsquellen auftreten können Anlage XII (zu 97 bis 102) Verwertung und Beseitigung überwachungsbedürftiger Rückstände 15

16 1.29 Inhaltsübersicht StrlSchV Anlagen XIII - XIV Anlagen Anlage XIII (zu 51 und 53) Information der Bevölkerung Anlage XIV (zu 48 Abs. 4) Leitstellen des Bundes für die Emissions- und Immissionsüberwachung 2 Physik der Strahlungsdosis Eigenschaft bestimmter Stoffe, sich ohne äußere Einwirkung umzuwandeln und dabei charakteristische Strahlung auszusenden Alpha-Zerfälle Beta-Zerfälle Gamma-Zerfälle Röntgenstrahlung Spontanspaltung Spallation u.a. Aussenden von He 2+ - Teilchen Aussenden von e -,e + aus dem Kern Aussenden v. Photonen aus d. Kern Aussenden v. Photonen aus inneren Elektronenschalen Spaltung eines Atomkernes Zertrümmerung eines Atomkernes 16

17 2.1 Aktivität Aktivität = Anzahl der Zerfälle pro Sekunde 1 Becquerel = 1 Zerfall pro Sekunde Symbol : Bq 1 Gramm Radium-226: 37 Milliarden Zerfälle pro Sekunde 37 Milliarden Bq = 1 Curie (Ci) Die natürliche Aktivität eines Standardmenschen Radionuklid Aktivität in Bq K C Rb Pb - 210, Bi - 210, Po Daughters Rn H Be Daughters Rn Sonstige 7 Summe (ca. 130 Bq / kg) Quelle: Volkmer Radiaoaktivität und Strahlenschutz 17

18 2.1.2 Spezifische Aktivität in Nahrungsmitteln Stoff Aktivität in Bq / kg KCl vegetarische Nahrungsmittel 40* Rentierleber (Po-210) 222 Paranüsse (Ra- 226) 132 * Mittelwert Quelle: Volkmer Radiaoaktivität und Strahlenschutz Aktivität eines Frühstücks Nahrungsmittel Aktivität in Bq 120 g Mischbrot 2,0 25 g Camenbert 0,9 25 g Corned Beef (Jugoslawien) 1,2 20 g Nuß-Nougat-Creme 3,2 125 ml schwarzer Tee (Türkei) 6,5 100 g Quark 0,2 25 g Blaubeeren 2,4 Nicht verkehrsfähig! Quelle: Volkmer Radiaoaktivität und Strahlenschutz 18

19 2.1.4 Aktivität eines Mittagessens Nahrungsmittel Aktivität in Bq 150 g Wildfleisch (Niedersachsen) 87,2 60 g Nudeln, gekocht 0,6 200 g Maronen (Niedersachsen) 210,6 20 g Pfirsich (Konserve, Griechenland) 1,0 10 g Preisselbeermus (Skandinavien) 0,0 150 g Vanilleeis 3,0 50 g Kirschen 16,7 Nicht verkehrsfähig! Quelle: Volkmer Radiaoaktivität und Strahlenschutz 2.2 Der radioaktive Zerfall A t ½ T Aktivität Halbwertszeit vergangene Zeit A exponentieller Zerfall t ½ t Unter Halbwertszeit eines Radionuklids versteht man die Zeit, in der seine Aktivität auf die Hälfte abgeklungen ist 19

20 2.2.1 Das Zerfallsgesetz t ln 2. t1/ 2 A( t) = A e 0 A(t) = Aktivität nach einer Zeit t t = vergangene Zeit A 0 = Aktivität am Anfang ( t = t 0 ) = Halbwertszeit t ½ Übung zum J-131- Zerfall Iod-131 hat eine Halbwertszeit von 8 Tagen Wieviel Bq sind nach 16 Tagen messbar, wenn zum Zeitpunkt t 0 die Aktivität Bq betrug?? 20

21 Übung zum Cs Zerfall Beispiel Cs-137 t 1/2 = 30 y A(0) = 1 GBq für t= 0 A(30 y) =?? 2.3 Interne Strahlenexposition Bestrahlung von innen 21

22 2.3.1 Inkorporation 2.4 Externe Strahlenexposition äußere Bestrahlung 22

23 2.5 Strahlendosis: Energiedosis Energiedosis D = absorbierte Energie 1 J 1 Gray = kg Definition: Energiemenge, die durch die Strahlung auf eine Masseneinheit übertragen wird Symbol: Gy Alte Einheit: rad (1 Gy = 100 rad) Strahlungsenergie 1 J = 1 Nm = 1 Ws 1 ev ist die Energie, die ein Elektron aufnimmt, wenn es beim freien Durchlaufen einer Spannung von 1 V beschleunigt wird 1 ev = 1, J 23

24 2.5.2 Energieeinheiten Energieeinheiten J Joule 1 J = 1 N.m ev Elektronenvolt kwh Kilowattstunde 1 W = 1 kg.m 2 /s 3 = 1 J/s cal Kalorie erg Energieeinheit kg Kilogramm u atomare Masseneinheit Umrechnungsfaktoren J MeV kwh cal erg kg 1 J 1 6,250E+12 2,778E-07 2,389E-01 1,000E+07 1,113E-17 1 MeV 1,600E ,450E-20 3,827E-14 1,602E-06 1,783E-30 1 kwh 3,600E+06 2,247E ,600E+05 3,600E+13 4,007E-11 1 cal 4,186E+00 2,613E+13 1,163E ,168E+07 4,660E-17 1 erg 1,000E-07 6,242E+05 2,778E-14 2,389E ,113E-24 1 kg 8,985E+16 5,610E+29 2,497E+10 2,146E+16 8,987E u 1,492E-10 9,320E+02 4,146E-17 3,546E-11 1,492E-03 1,661E-27 Quelle: Halliday, Resnik, Walker - Physik, Wiley-VCH Verlag 24

25 2.6 Strahlendosis: Personendosis Äquivalentdosis H = Zellschädigung durch absorbierte Energie H = D Q Definition: Sievert Energiemenge, die auf einen Menschen übertragen wird, abhängig von der Strahlenart Symbol: Sv Alte Einheit: rem (1 Sv=100 rem) H = Personendosis D = Energiedosis Q = Qualitätsfaktoren für Strahlungs- und Gewebeart Wichtungsfaktoren w T Organ/Gewebe Gewebe-Gewichtungsfaktor w T Keimdrüsen 0.20 Knochenmark (rot) 0,12 Dickdarm 0,12 Lunge 0,12 Magen 0.12 Blase 0,05 Brust 0,05 Leber 0,05 Speiseröhre 0,05 Schilddrüse 0,05 Haut 0,01 Knochenoberfläche 0,01 Andere Organe u. Gewebe 1,2)

26 2.6.2 Qualitätsfaktor w R Strahlenart Strahlenenergie Wichtungsfaktor w R Röntgen Alle Energien 1 Gamma Alle Energien 1 Beta, Elektronen Alle Energien 1 Alpha, schwere Kerne 20 Neutronen < 10 kev 5 Neutronen kev 10 Neutronen kev 20 Neutronen 2-20 MeV 10 Neutronen > 20 MeV 5 Protonen > 2 MeV 5 Spaltprodukte Das Konzept der effektiven Dosis E H E = T H w Für den ganzen Körper ergibt sich der Wert 1 w T T = T T R w R D T,R n w T = 1 T= 1 H E H T D T,R w T w R = effektive Dosis (H E wird in der StrlSchV mit E abgekürzt. Wegen der internationalen Konventionen wurde in diesem Kontext darauf verzichtet.); = Äquivalentdosen für spezielle Körperteile beim Menschen; = Organenergiedosis; = Gewebe-Gewichtungsfaktoren, die das stochastische Risiko berücksichtigen; = Strahlenwichtungsfaktoren, die die Strahlenart berücksichtigen 26

27 2.6.4 Dosisleistung Unter der Dosisleistung DL versteht man die mit der Zeit aufgenommene (Strahlen)dosis DL dd dt = = D DL dh dt = = H DL = Dosisleistung D = Energiedosis H = Äquivalentdosis t = Zeit Das Abstandsgesetz Dosisleistung einer punktförmigen γ-strahlungsquelle H& = dh dt = Γ H A 2 r Nuklid Γ H Co Cs I µsv m GBq h dh/dt Γ H A r = Gammadosisleistung = Gammadosisleistungskonstante (tabelliert) = Aktivität = Abstand zur Strahlungsquelle 27

28 Strahlenbelastungen Quelle: Volkmer Radiaoaktivität und Strahlenschutz cosmic radiation terrestric radiation internal natural exposure total natural medical application industrial activities Tschernobyl nuclear weapon tests flights working environment fossile energy nuclear energy industrial products total civilisation Total Mean Effective Dose Rate [msv/a] 0,3 0,4 1,4 2,1 2 0,01 0,01 0,005 0,005 0,002 0,002 0,001 0,001 2,036 4, Terrestrische Strahlung Area Anual Dose Mean Anual Dose Maximum [msv/a] Germany 0,4 Kerala, Tamil, Nadu (India) 4 Espirito Santo (Brasilia) 6 Ramsar (Iran) 6 [msv/a] Quelle: Volkmer Radiaoaktivität und Strahlenschutz 28

29 Kosmische Strahlung Dosisleistung [msv/a] 0,5 1,0 1, Höhe über Meeresspiegel [km] 1 Hamburg 2 München 3 Zugspitze 4 Großglockner Quelle: Volkmer Radiaoaktivität und Strahlenschutz Natürliche Strahlenexposition Effective Dose Rate [msv/a] external internal total cosmic 1000 m above sea level 0,4 0,4 0 m above sea level 0,27 0,27 radio nuclides 0,02 0,02 terrestric K-40 0,18 0,17 0,35 Rb-87 0,006 0,006 U-nat 0,12 1,17 1,29 Th-nat 0,14 0,08 0,22 Total Σ 0,71 1,45 1,89 2,16 Quelle: Volkmer Radiaoaktivität und Strahlenschutz 29

30 Beispiele für Äquivalentdosen 7000 msv Strahlentod LD msv Schwere Strahlenkrankheit LD msv "Strahlenkater 250 msv Schwellendosis (erste klinische Effekte) 200 msv/a Maximale natürliche Strahlenbelastung (Brasilien, Monazit) 0,01 msv 3 h Flug 10 km Höhe 20 msv/a Grenzwert für berufliche Strahlenbelastung (Kategorie A) 6 msv/a Grenzwert für berufliche Strahlenbelastung (Kategorie B) 0,3 msv/a Grenzwert für Belastung aus kerntechnischen Anlagen 2,0 msv/a Mittlere Strahlenbelastung durch medizinische Anwendungen 2,1 msv/a Mittlere natürliche Strahlenbelastung D <3 msv/a Zusätzliche natürliche Strahlendosis (Beton-, Granitbauten) Quelle: Volkmer Radiaoaktivität und Strahlenschutz Strahlenbelastung beim Fliegen Effektive Dosis durch Höhenstrahlung auf ausgewählten Flugrouten Abflug Ankunft Dosisbereich* [µsv] Frankfurt Gran Canaria Frankfurt Johannesburg Frankfurt New York Frankfurt Rio de Janeiro Frankfurt Rom 3-6 Frankfurt San Francisco Frankfurt Singapur * Die Schwankungsbreite geht hauptsächlich auf die Einflüsse von Sonnenzyklus und Flughöhe zurück. Quelle: Volkmer Radiaoaktivität und Strahlenschutz 30

31 Strahlenbelastung bei der Raumfahrt Flug Flugdauer [h] Dosis [msv] Erdumkreisung APOLLO VII 260 3,6 Erdumkreisung SALJUT 6 / IV Mondumkreisung APOLLO XI 147 5,7 Mondlandung APOLLO XI Mondlandung APOLLO XIV Quelle: Volkmer Radiaoaktivität und Strahlenschutz 2.7 Ionendosis I Die Ionendosis I stammt aus der Medizin / Radiologie Die alte Einheit war definiert: 1 Röntgen ist diejenige Dosis, die in 1 cm 3 Luft (Normalbedingungen) Ionen und Elektronen mit einer Ladung einer elektrostatischen Einheit (ese) erzeugt. 1 ese = 3,3356*10-10 C bzw. A s 1cm 3 Luft = 0, g Die SI-Einheit der Ionendosis bezieht sich auf Ladung / Masse [C/kg] 10 3,3356*10 A *s 1Röntgen(R) = = 2,58*10 0,001293g C 1 Coulomb/ kg = 3876 Röntgen [R] kg 7 C = 2,58*10 g 4 C kg 31

32 2.8 Kerma Kerma ( kinetic energy released in matter) Einheit: Gray Energiedosis: Die auf das Volumenelement V übertragenen Energien werden berücksichtigt. Kerma: Übertragene Energien die im Volumenelement V ihren Anfangswert haben werden berücksichtigt 2.9 Schutzgrößen StrlSchV: operativen Größen (ICRU), wie Ortsdosis oder Personendosis messbar bei realistischen Expositionsbedingungen Schätzwerte für die Körperdosen Schutzgrößen (ICRP), Organdosis und effektive Dosis als Körperdosisgrößen. messbar an Phantomen Rechenwerte Wird bei den Messungen der operativen Größen der Wert von 5 msv überschritten sind die Körperdosen nach entsprechendem Berechungsverfahren zu ermitteln. 32

33 2.10 Dosis und Strahlenschutz Minimierungsgebot! Abstand Abschirmen Aufenthalt Dosismessung 1. Was versteht man unter Ortsdosis? 2. Was versteht msn unter Personendosis? 3. Wann ist die Ortsdosis gleich der Personendosis? 4. Welche biologische Relevanz folgt aus dem physikalischen Messwert?? 33

34 H*(10) und H*(0,07,Ω) Umgebungs-Äquivalentdosis H*(10) Diese entspricht am interessierenden Punkt im Strahlungsfeld der Äquivalentdosisleistung die in 10 mm Tiefe der ICRU-Kugel erzeugt würde. Richtungs-Äquivalentdosis H*(0,07,Ω). Diese entspricht am interessierenden Punkt im Strahlungsfeld der Äquivalentdosisleistung die in 0,07 mm Tiefe auf einer festgelegten Richtung Ω der ICRU-Kugel erzeugt würde Operative Größen 34

35 ICRU Kugel - Phantom kugelförmiges Phantom von 30 cm Durchmesser aus IRCU- Weichteilgewebe gewebeäquivalentes Material der Dichte 1g/cm 3 Zusammensetzung 76,2 % Sauerstoff 11,1 % Kohlenstoff 10,1 % Wasserstoff 2,6 % Stickstoff H p (10) und H p (0,07) Der Messwert für die Tiefen-Personendosis H p (10) liefert bei Ganzkörperexposition mit durchdringender Strahlung einen Schätzwert für die effektive Dosis und die Organdosen. Der Messwert für die Oberflächen-Personendosis H p (0,07) liefert bei Teilkörperexposition mit Strahlung geringer Eindringtiefe einen Schätzwert für die lokale Hautdosis. 35

36 Dosisbegriffe StrlSchV 3 9. Dosis: a) Äquivalentdosis b) effektive Dosis c) Körperdosis d) Organdosis e) Ortsdosis f) Ortsdosisleistung g) Personendosis Äquivalentdosis Produkt aus der Energiedosis (absorbierte Dosis) im ICRU-Weichteilgewebe und dem Qualitätsfaktor der Veröffentlichung Nr. 51 der International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU report 51, ICRU Publications, 7910 Woodmont Avenue, Suite 800, Bethesda, Maryland 20814, U.S.A.). Beim Vorliegen mehrerer Strahlungsarten und -energien ist die gesamte Äquivalentdosis die Summe ihrer ermittelten Einzelbeiträge; 36

37 Effektive Dosis Summe der gewichteten Organdosen in den in Anlage VI Teil C angegebenen Geweben oder Organen des Körpers durch äußere oder innere Strahlenexposition; Körperdosis Sammelbegriff für Organdosis und effektive Dosis. Die Körperdosis für einen Bezugszeitraum (z.b. Kalenderjahr, Monat) ist die Summe aus der durch äußere Strahlenexposition während dieses Bezugszeitraums erhaltenen Dosis und der Folgedosis, die durch eine während dieses Bezugszeitraums stattfindende Aktivitätszufuhr bedingt ist; 37

38 Organdosis Produkt aus der mittleren Energiedosis in einem Organ, Gewebe oder Körperteil und dem Strahlungs- Wichtungsfaktor nach Anlage VI Teil C. Beim Vorliegen mehrerer Strahlungsarten und -energien ist die Organdosis die Summe der nach Anlage VI Teil B ermittelten Einzelbeiträge durch äußere oder innere Strahlenexposition; Ortsdosis Äquivalentdosis, gemessen mit den in Anlage VI Teil A angegebenen Messgrößen an einem bestimmten Ort; 38

39 Ortsdosisleistung Ortsdosisleistung: In einem bestimmten Zeitintervall erzeugte Ortsdosis, dividiert durch die Länge des Zeitintervalls; Personendosis Äquivalentdosis, gemessen mit den in Anlage VI Teil A angegebenen Messgrößen an einer für die Strahlenexposition repräsentativen Stelle der Körperoberfläche; 39

40 Ermittlung der Körperdosis 41 StrlSchV (1) (1) Zur Ermittlung der Körperdosis wird die Personendosis gemessen. Die zuständige Behörde kann aufgrund der Expositionsbedingungen bestimmen, dass zur Ermittlung der Körperdosis zusätzlich oder abweichend von Satz 1 allein 1. die Ortsdosis, die Ortsdosisleistung, die Konzentration radioaktiver Stoffe in der Luft oder die Kontamination des Arbeitsplatzes gemessen wird, 2. die Körperaktivität oder die Aktivität der Ausscheidungen gemessen wird oder 3. weitere Eigenschaften der Strahlungsquelle oder des Strahlungsfeldes festgestellt werden. Die zuständige Behörde kann bei unterbliebener oder fehlerhafter Messung eine Ersatzdosis festlegen. Die zuständige Behörde bestimmt Messstellen für Messungen nach Satz 1 und für Messungen nach Satz 2 Nr Ermittlung der Körperdosis 41 StrlSchV (2+3) (2) Wenn aufgrund der Feststellungen nach Absatz 1 der Verdacht besteht, dass die Dosisgrenzwerte des 55 überschritten werden, so ist die Körperdosis unter Berücksichtigung der Expositionsbedingungen zu ermitteln. (3) Die Personendosis ist mit Dosimetern zu messen, die bei einer nach Absatz 1 Satz 4 bestimmten Messstelle anzufordern sind. Die Dosimeter sind an einer für die Strahlenexposition als repräsentativ geltenden Stelle der Körperoberfläche, in der Regel an der Vorderseite des Rumpfes, zu tragen. Die Anzeige dieses Dosimeters ist als Maß für die effektive Dosis zu werten, sofern die Körperdosis für einzelne Körperteile, Organe oder Gewebe nicht genauer ermittelt worden ist. Ist vorauszusehen, dass im Kalenderjahr die Organdosis für die Hände, die Unterarme, die Füße und Knöchel oder die Haut größer ist als 150 Millisievert oder die Organdosis der Augenlinse größer ist als 45 Millisievert, so ist die Personendosis durch weitere Dosimeter auch an diesen Körperteilen festzustellen. Die zuständige Behörde kann anordnen, dass die Personendosis nach einem 40

41 Ermittlung der Körperdosis 41 StrlSchV (4+5) (4) Die Dosimeter nach Absatz 3 Satz 1 und 4 sind der Messstelle jeweils nach Ablauf eines Monats unverzüglich einzureichen; hierbei sind die jeweiligen Personendaten (Familienname, Vornamen, Geburtsdatum und -ort, Geschlecht), bei Strahlenpassinhabern nach 40 Abs. 2 Satz 1 und 2 die Registriernummer des Strahlenpasses sowie die Beschäftigungsmerkmale und die Expositionsverhältnisse mitzuteilen. Die zuständige Behörde kann gestatten, dass Dosimeter in Zeitabständen bis zu sechs Monaten der Messstelle einzureichen sind. (5) Der zu überwachenden Person ist auf ihr Verlangen ein Dosimeter zur Verfügung zu stellen, mit dem die Personendosis jederzeit festgestellt werden kann. Sobald eine Frau ihren Arbeitgeber darüber informiert hat, dass sie schwanger ist, ist ihre berufliche Strahlenexposition arbeitswöchentlich zu ermitteln und ihr mitzuteilen Ermittlung der Körperdosis 41 StrlSchV (6+7) (6) Die Messung der Körperaktivität oder der Aktivität der Ausscheidungen ist bei einer nach Absatz 1 Satz 4 bestimmten Messstelle durchzuführen. Der Messstelle sind die jeweiligen Personendaten (Familienname, Vornamen, Geburtsdatum und -ort, Geschlecht), bei Strahlenpassinhabern nach 40 Abs. 2 Satz 1 und 2 die Registriernummer des Strahlenpasses sowie die Beschäftigungsmerkmale und die Inkorporationsverhältnisse mitzuteilen. (7) Die Messstelle nach Absatz 3 Satz 1 hat Personendosimeter bereitzustellen, die Personendosis festzustellen, die Ergebnisse aufzuzeichnen und demjenigen, der die Messung veranlasst hat, schriftlich mitzuteilen. Die Messstelle nach Absatz 6 Satz 1 hat die Körperaktivität oder die Aktivität der Ausscheidungen und die jeweilige Körperdosis festzustellen, die Ergebnisse aufzuzeichnen und demjenigen, der die Messung veranlasst hat, schriftlich mitzuteilen. Die Messstellen haben ihre Aufzeichnungen 30 Jahre lang nach der jeweiligen Feststellung aufzubewahren. Sie haben auf Anforderung 41

42 Ermittlung der Körperdosis 41 StrlSchV (8) (8) Die Messstellen nach Absatz 3 Satz 1 und Absatz 6 Satz 1 nehmen an Maßnahmen zur Qualitätssicherung teil, die für Messungen nach Absatz 3 Satz 1 und 4 von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt und für Messungen nach Absatz 6 Satz 1 von dem Bundesamt für Strahlenschutz durchgeführt werden Grenzwerte StrlSchV Kategorie A: 20 msv/a (50mSv/a) Organdosen: für die Augenlinse 150 Millisievert / a für die Haut, die Hände, die Unterarme, die Füße und Knöchel jeweils 500 Millisievert /a Gefahrenabwehr: 100 msv / a 250 msv / life Berufslebensdosis: 400 msv0 42

43 3 Strahlungsmessgeräte StrlSchV 67 Es ist dafür zu sorgen, dass die Strahlungsmessgeräte 1. den Anforderungen des Messzwecks genügen, 2. in ausreichender Zahl vorhanden sind und 3. regelmäßig auf ihre Funktionstüchtigkeit geprüft und gewartet werden. 10 a Aufbewahrung der Prüfberichte! Versagen von Messgeräten 3.1 Personendosimeter Filmdosimeter Elektrische Dosimeter Phosphatglasdosimeter 43

44 3.2 Tragen der Personendosimeter 3.3 Schwärzungsgrad Filmschwärzung Filmdosimeter I = log I S 0 S = Schwärzungsgrad I 0 = Strahlungsintensität vor dem Film I = Strahlungsintensität nach Durchgang durch den Film 44

45 3.4 Filmdosimeter 3.5 Festkörperanregungsdosimeter Photolumineszenzdosimeter Phosphatglas (flach oder kugelförmig z.b. 45% AlPO 3, 45 % LiPO 3 7% AgPO 3 3%B 2 O 3 n-, g-strahlen Erzeugung von Ag + - Ionen Lumineszenzzentren UV-Bestrahlung Messwertlöschung bei 400 C hohe Reproduzierbarkeit richtungsunabhängig! vollautomatisch Auswertbar! geringes Fading 45

46 3.6 Elektronische Dosimeter 3.7 Füllhalterdosimeter Elektrometer = aufgeladener Kondensator Ionisationskammer Quarzfaden = Anode Innenwand = Kathode Fading 46

47 3.8 Strahlenmessung Gammadosisleistungsmessgerät Kontaminationsmonitor 3.9 REM - Counter Dosismessgerät 47