Natürliche und zivilisatorische Strahlenexposition des Menschen

Transkript

1 Natürliche und zivilisatorische Strahlenexposition des Menschen

2 Kosmische Strahlenexposition Die kosmische Strahlung auch Höhenstrahlung genannt ist eine von außen auf den Menschen einwirkende ionisierende Strahlung. Ursprung: Galaxis und Sonne. Der Dosisbeitrag ist höhenabhängig.

3 Höhenabhängigkeit der Dosis durch kosmische Strahlung

4 Kosmische Strahlenexposition, Schweiz

5 Die kosmische Strahlenexposition als Beispiel: Wie viel ist 1 Mikrosievert? Stuttgart, 245 m Wohnort (7160 h/a) Arbeitsstätte (1600 h/a) Jahresdosis durch kosmische Strahlung Stuttgart Stuttgart 0,326 msv Stuttgart Sindelfingen 0,326 msv + 0,006 msv Sindelfingen, 449 m

6 Kosmische Strahlenexposition in einigen hochgelegenen Städten Ort Einwohner (Metropolregion), Millionen Höhe m effektive Dosis durch kosmische Strahlung msv/a * La Rinconada 0, ,7 Lhasa 0, ,9 La Paz / El Alto ,8 Quito ,0 Mexiko Stadt ,8 Denver 2, ,6 * Berücksichtigt wurde eine Jahresaufenthaltszeit von 20 % im Freien und 80 % in Gebäuden sowie eine Abschirmung von 20 % durch die Gebäude.

7 Kosmische Strahlenexposition in einigen hochgelegenen Städten * Berücksichtigt wurde eine Jahresaufenthaltszeit von 20 % im Freien und 80 % in Gebäuden sowie eine Abschirmung von 20 % durch die Gebäude.

8 Terrestrische Strahlenexposition Die terrestrische Strahlung - auch Bodenstrahlung genannt - ist eine von außen auf den Menschen einwirkende ionisierende Strahlung. Ursprung: 91 natürliche Radionuklide im Boden. 47 Radionuklide stammen aus den Zerfallsreihen von U-238, U-235 und Th sind Radionuklide außerhalb von Zerfallsreihen, einige mit extrem großen Halbwertszeiten, z. B. Te-130 mit Jahre.

9 Uran-Radium-Reihe

10 Actinium-Reihe

11 Thorium-Reihe

12 Natürliche Radionuklide außerhalb von Zerfallsreihen Nuklid Halbwertszeit, Jahre Nuklid Halbwertszeit, Jahre Nuklid Halbwertszeit, Jahre Nuklid Halbwertszeit, Jahre K-40 1, Cd-114 2, Ce-136 7, Hf-174 2, Ca-48 5, Cd-116 3, Ce-138 9, Ta-180 1, V-50 2, In-115 4, Ce W-180 6, Cr-50 1, Te-123 9, Nd-144 2, W-183 1, Zn-70 2, Te-128 2, Nd-150 7, W-186 2, Ge-76 1, Te-130 3, Sm-146 1, Re-187 4, Se-82 1, Xe-124 1, Sm-147 1, Os-184 5, Rb-87 4, Xe-134 5, Sm-148 7, Os-186 2, Zr-96 2, Xe-136 2, Eu-151 1, Pt-190 6, Mo-100 7, Ba-132 3, Gd-152 1, Bi-209 2, Cd-113 8, La-138 1, Lu-176 3, Pu-244 8,0 10 7

13 Typische spezifische Aktivität in Gesteinen Granit Sandstein Basalt Kalk Typische spezifische Aktivität in Bq/kg Gestein K-40 Th-232 Ra-226 Granit Sandstein Basalt Kalk

14 Terrestrische Strahlenexposition im Freien, Bundesrepublik Deutschland BMU/BGR

15 Mittelwerte der effektiven Jahresdosis durch die terrestrische Strahlung im Freien Bundesland effektive Jahresdosis, msv Bundesland effektive Jahresdosis, msv Baden-Württemberg 0,38 Niedersachsen 0,29 Bayern 0,42 Nordrhein-Westfalen 0,36 Berlin 0,19 Rheinland-Pfalz 0,42 Brandenburg 0,18 Saarland 0,49 Bremen 0,26 Sachsen 0,35 Hamburg 0,35 Sachsen-Anhalt 0,27 Hessen 0,37 Schleswig-Holstein 0,32 Mecklenburg- Vorpommern 0,22 Thüringen 0,39

16 Einfluss von Baumaterialien auf die Strahlenexposition in Wohngebäuden Baustoff Holz Kalksandstein, Beton Ziegel, Klinker Schlackenstein, Bims zusätzliche effektive Jahresdosis, Millisievert 0 0,12 0,15 0,25

17 Ortsdosisleistung, Wohnhaus in Ramsar, Iran 142 und 143 µsv/h unmittelbar an der Wand 21 µsv/h in Raummitte (21 µsv/h = 184 msv/a)

18 Ortsdosisleistung, Wohnhaus in Jáchymov, Tschechien 17,9 µsv/h im Hauseingang (17,9 µsv/h = 157 msv/a)

19 Terrestrische Strahlenexposition Gebiet mittlere effektive Jahresdosis der Bewohner, Millisievert Deutschland (Mittelwert) 0,4 Iran Bereiche der Stadt Ramsar 6 Indien Bereiche in Kerala, Tamil Nadu 4 Brasilien Bereiche in Espirito Santo 6

20 Natürliche interne Strahlenexposition Die Aufnahme natürlich radioaktiver Stoffe mit Nahrung Wasser Atemluft bewirkt eine Strahlenexposition des Menschen von innen.

21 Natürliche radioaktive Stoffe im Menschen Nuklid H-3 Be-7 C-14 K-40 Rb-87 U-238, Th-234, Pa-234m, U-234 Th-230 Ra-226 kurzlebige Rn-222-Zerfallsprodukte Pb-210, Bi-210, Po-210 Th-232 Ra-228, Ac-228, Th-228, Ra-224 kurzlebige Rn-220-Zerfallsprodukte Aktivität, Bq , ,1 1,5 30

22 Mittlere natürliche jährliche Strahlenexposition in Deutschland Kosmos: 0,3 Millisievert/Jahr Boden: 0,4 Millisievert/Jahr Intern: 1,4 Millisievert/Jahr 2,1 Millisievert/Jahr 95 %-Häufigkeitsbereich: 1,2-4,6 Millisievert/Jahr

23 Mittlere natürliche jährliche Strahlenexposition in Deutschland Exposition durch jährliche effektive Dosis in msv extern intern gesamt kosmische Strahlung ionisierende Komponente Neutronen 0,27 0,03 } 0,3 kosmogene Radionuklide 0,02 0,02 primordiale Radionuklide K-40 0,15 0,17 0,3 U-238-Reihe U-238 Ra-226 0,01 Rn-222 Po-214 }0,1 1,1 } 1,3 Pb-210 Po-210 0,12 Th-232-Reihe Th-232 Ra-224 Rn-220 Tl-208 }0,15 0,02 0,05 } 0,2 Summe 0,7 1,4 2,1

24 Zivilisatorische Strahlenexposition Medizin Röntgendiagnostik nuklearmedizinische Diagnostik Strahlentherapie

25 Typische Werte der effektiven Dosis bei Röntgenuntersuchungen Untersuchungsart Computertomographie effektive Dosis in msv Bauchraum 8-16 Brustkorb 4-7 Kopf 1,7-2,3 Aufnahme und Durchleuchtung Angiographie (Herzkranzgefäße) 6-16 Darm 5-12 Magen 4-8 Aufnahme Lendenwirbelsäule 0,6-1,1 Brustkorb 0,02-0,04 Zahn 0,01

26 Mittlere Anzahl der Röntgen-Untersuchungen pro Einwohner in Deutschland

27 Mittlere effektive Dosis in msv pro Einwohner und Jahr durch Röntgen- und CT-Untersuchungen in Deutschland

28 Röntgendiagnostik, Häufigkeit verschiedener Untersuchungen und ihr Anteil an der Kollektivdosis, Deutschland 2012

29 Strahlendosis durch Röntgendiagnostik Deutschland 2012 Anzahl der Röntgenuntersuchungen 136 Millionen pro Jahr Gesamtdosis Sievert effektive Dosis pro Einwohner 1,8 Millisievert pro Jahr

30 Mittlere jährliche effektive Dosis pro Einwohner durch die Röntgendiagnostik

31 Typische effektive Dosis bei nuklearmedizinischen Untersuchungen Gehirnszintigraphie Tumorszintigraphie Skelettszintigraphie Schilddrüsenszintigraphie 7,7 msv 6,5 msv 5,1 msv 0,9 msv

32 Häufigkeit nuklearmedizinischer Untersuchungen und ihr Anteil an der Kollektivdosis, Deutschland 2012

33 Strahlendosis durch die nuklearmedizinische Diagnostik, Deutschland, 2012 Anzahl der Untersuchungen 2,6 Millionen pro Jahr Gesamtdosis Sievert effektive Dosis pro Einwohner 0,1 Millisievert pro Jahr

34 Zivilisatorische Strahlenexposition Medizin 1,9 msv/a Flugreisen

35 Strahlenexposition auf einigen Flugstrecken (einfacher Flug, Strecke Dauer h:min Dosis μsv (Sept. 2016) Frankfurt - London 1:45 5 Frankfurt - Palma de Mallorca 2:15 7 Frankfurt - Las Palmas 4:40 15 Frankfurt - New York 8:15 57 Frankfurt - Vancouver 10:10 77 Frankfurt - Johannesburg 10:45 25 Frankfurt - San Francisco 12:10 92 Frankfurt - Sao Paulo 12:00 30

36 Dosisleistung durch kosmische Strahlung F. Wissmann, PTB, 2002

37 Dosisanteil der verschiedenen Komponenten der kosmische Strahlung in Abhängigkeit von der Höhe F. Wissmann, PTB, 2002

38 Effektive Dosis auf einem Flug FRA-JFK-FRA in Abhängigkeit vom Sonnenfleckenindex UNSCEAR 2008

39 Flugdosis bestimmen mit S.I.E.V.E.R.T. - AVIDOS - EPCARD - PCAIRE S.I.E.V.E.R.T.: Système Informatisé d'evaluation par Vol de l'exposition au Rayonnement cosmique dans les Transports aériens AVIDOS: Aviation Dosimetry EPCARD: European Program Package for the Calculation of Aviation Route Doses PCAIRE: Predictive Code for Aircrew Radiation Exposure

40 Strahlenexposition bei Raumflügen Mission Dauer, h Dosis, msv Erdumkreisung Apollo VII 260 3,6 Erdumkreisung Saljut 6/IV Erdumkreisung Daten für 2004 ISS/innen 24 0,5 ISS/außen 24 1,3 Mondlandung Apollo XI 195 6

41 Zivilisatorische Strahlenexposition Medizin 1,9 msv/a Flugreisen 0,02 msv/a Kernwaffentests

42 Kernwaffenexplosionen

43 Strahlenexposition im Mitteleuropa durch Kernwaffentests

44 Zivilisatorische Strahlenexposition Medizin 1,9 msv/a Flugreisen 0,02 msv/a Kernwaffentests 0,005 msv/a Kernkraftwerke

45 Expositionspfade

46 Effektive Dosis durch Ableitung radioaktiver Stoffe mit Fortluft und Abwasser, 2014

47 Zivilisatorische Strahlenexposition Medizin 1,9 msv/a Flugreisen 0,02 msv/a Kernwaffentests 0,005 msv/a Kernkraftwerke 0,001 msv/a Fossile Kraftwerke

48 Effektive Dosis in der Kraftwerksumgebung durch verschiedene Energieträger zur Stromerzeugung pro erzeugter elektrischer Energie von 1 GWa Energieträger effektive Dosis in der Umgebung μsv pro GWa Braunkohle 0,5 bis 2 Steinkohle 1 bis 4 Erdöl 1 Erdgas 0,2 bis 1 Kernenergie 0,2 bis 2 dosisrelevante Radionuklide U-238, Th-232 und Folgeprodukte Rn-222 und Folgeprodukte Spalt- und Aktivierungsprodukte

49 Zivilisatorische Strahlenexposition Medizin 1,9 msv/a Flugreisen 0,02 msv/a Kernwaffentests 0,005 msv/a Kernkraftwerke 0,001 msv/a Fossile Kraftwerke 0,001 msv/a Unfälle

50 Cs-137-Kontamination in Europa durch den Tschernobyl-Unfall EU, 1998

51 Mittlere effektive Dosis durch den Reaktorunfall in Tschernobyl für Erwachsene in Deutschland Jahr Strahlenexposition (msv/a) extern intern gesamt ,07 0,04 0, ,03 0,04 0, ,02 < 0,01 0,02 ab 2000 < 0,01 < 0,001 < 0,01 BfS, und 1987 in Südbayern bis zum Faktor sechs höhere Werte; ab 1988 sind die regionalen Unterschiede nicht mehr stark ausgeprägt.

52 Tschernobyl-Unfall, Dosis in Deutschland Gesamte effektive Dosis im Zeitraum : nördlich der Donau: 0,4 msv südlich der Donau: 1,1 msv davon Voralpen: bis 2,1 msv natürliche Strahlendosis in diesem Zeitraum: rund 100 msv

53 Tschernobyl-Unfall, Folgedosis der Bevölkerung in hoch kontaminierten Regionen Regionen mit mehr als 37 kbq/m 2 Cs-137, unfallbedingte zusätzliche Dosis, ohne Schilddrüsendosis Region Bevölkerung mittlere Individualdosis, msv bis 2005 bis 2056* Belarus 2 Millionen Russland 2 Millionen 8 10 Ukraine 1,3 Millionen * geschätzt

54 Fukushima-Unfall Dosis Kleinkind, Modellrechnung

55 Ortsdosisleistung Tokio März März 2016

56 Fukushima-Unfall, effektive Folgedosis in Japan Effektive Folgedosis für Erwachsene bis zum Erreichen des 80. Lebensjahres: Präfektur Fukushima 1,1 11 msv benachbarte Präfekturen 0,2 4 msv übriges Japan 0,1 0,6 msv

57 Aktivitätskonzentration in der Luft, Messstelle Schauinsland

58 Zivilisatorische Strahlenexposition Medizin 1,9 msv/a Flugreisen 0,02 msv/a Kernwaffentests 0,005 msv/a Kernkraftwerke 0,001 msv/a Fossile Kraftwerke 0,001 msv/a Unfälle (Tschernobyl) 0,005 msv/a Beruf

59 Strahlenexposition im Beruf künstliche Strahlenquellen Medizin Industrie Forschung und Entwicklung kerntechnische Anlagen natürliche Strahlenquellen Flugverkehr Bergbau, Wasserwirtschaft

60 Mittlere Personendosis in verschiedenen Bereichen, Deutschland 2014 Zahlen oberhalb der Säulen: Anzahl exponierter Personen

61 Dosisverteilung beruflich überwachter Personen, Deutschland 2014

62 Strahlenexposition in Deutschland, 2014 Ursache der Strahlendosis effektive Dosis in msv/jahr Mittelwert für die Bevölkerung Wertebereich für exponierte Einzelpersonen Natur kosmische Strahlung 0,3 0,3 bis 0,5 terrestrische Strahlung 0,4 0,2 bis 3 innere Bestrahlung 1,4 0,5 bis 8 Natur gesamt 2,1 1 bis 10 Zivilisation Medizin (2012) 1,9 0,01 bis > 30 Flugreisen 0,02 0,01 bis 3 Tschernobyl-Unfall 0,005 0,005 bis 0,02 Kernwaffentests 0,005 0,002 bis 0,01 Industrieprodukte 0,001 < 0,001 bis 0,01 fossile Energieträger 0,001 < 0,001 bis 0,01 Kernkraftwerke 0,001 < 0,001 bis 0,01 Beruf 0,26* 0,1 bis 20 Zivilisation gesamt 1,9 0,01 bis > 30 Natur + Zivilisation 4 - * nur bezogen auf die beruflich strahlenüberwachten Personen

63 Strahlenexposition in verschiedenen Ländern Daten nach den Veröffentlichungen amtlicher Stellen