Strahlen und Strahlenschutz

Transkript

1

2 Hans Kiefer Winfried Koelzer Strahlen und Strahlenschutz Vbm verantwortungsbewußten Umgang mit dem Unsichtbaren Mit 40 zum Teil farbigen Abbildungen Springer-Verlag Berlin Heidelberg NewYork Tokyo

3 Professor Dr. Hans Kiefer Hauptabteilung Sicherheit Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH Postfach 3640, 7500 Karlsruhe Dipl.-Phys. Winfried Koelzer Hauptabteilung Kerntechnische Betriebe Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH Postfach 3640, 7500 Karlsruhe ISBN-13: e-isbn-13: DOI: / CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Kiefer, Hans: Strahlen und Strahlenschutz: vom verantwortungsbewußten Umgang mit d. Unsichtbaren/ Hans Kiefer; Winfried Koelzer. - Berlin; Heidelberg; New York; Tokyo: Springer, 1986 ISBN-13: NE: Koelzer, Winfried: Das Werk ist urheberrechdich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdruckes, der Entnahme von Abbildungen, der Funksendung, der Wiedergabe auf photomechanischem oder ähnlichem Wege und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Die Vergütungsansprüche des 54, Abs.2 UrhG werden durch die "Verwertungsgesellschaft Wort", München, wahrgenommen. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1986 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Gesamtherstellung: Appl, Wemding 2152/

4 Vorwort Was ist Strahlenschutz? Nüchtern betrachtet ist er auf der einen Seite nichts anderes als ein Teil des allgemeinen Arbeitsschutzes ähnlich dem Lärmschutz am Arbeitsplatz, auf der anderen Seite aber auch Teil des Umweltschutzes vergleichbar dem Schutz vor Emissionen schädlicher Substanzen mit Abwasser oder Fortluft aus beispielsweise Klär- oder Müllverbrennungsanlagen. Unser Buch ist für alle die geschrieben, die wissen wollen, was hinter dem Begriff steckt. Wir haben uns bemüht, die Probleme so darzustellen, daß keine tieferen physikalischen und biologischen Vorkenntnisse zum Verständnis des Buches notwendig sind. Als Ergänzung sind aber im Anhang alphabetisch geordnet Erklärungen einschlägiger physikalischer und dosimetrischer Begriffe zusammengefaßt. Zu Anfang des Jahrhunderts erzeugte die erfolgreiche Anwendung von Röntgenstrahlen eine begeisterte Zuwendung zu den Strahlen. Diese unkritische Begeisterung wurde bald durch Todesfälle beim Umgang mit Röntgenstrahlen überschattet, und sie schlug um in eine Furcht vor Strahlen nach dem Schrecken der Kernbombenexplosionen in Hiroshima und N agasaki. Dank intensiver Strahlenschutzforschung können wir heute wissenschaftlich fundierte Anweisungen über den Umgang mit Strahlen geben. Es gibt kaum einen Bereich im Arbeits- und Umweltschutz, der so gut erforscht ist wie der Strahlenschutz. Strahlenschutz im Hauptberuf betreiben nur wenige. Unseren Kollegen können wir mit diesem Buch höchstens einige Anregungen für Mitarbeiterbelehrungen bieten, die auch Teil des Strahlenschutzes sind. Aber etwa ein Prozent unserer Bevölkerung kommt beruflich mit ionisierender Strahlung in Berührung, muß also im eigenen Interesse einiges vom Strahlenschutz verstehen. Die ganze Bevölkerung ist in sehr unterschiedlichem Maße der natürlichen Strahlenexposition sowie bewußt zumindest bei Röntgendiagnosen einem erhöhten Strahlenpegel ausgesetzt und damit betroffen. Strahlenfurcht entsteht durch Veröffentlichung von Halbwahrheiten, indem Hypothesen als Fakten dargestellt werden, qualitativ richtige aber quanti- V

5 tativ falsche Aussagen behauptet werden oder Ja-Nein-Aussagen statt wahrscheinlichkeitsbezogener Extrapolationen edolgen. Ein Ziel dieses Buches soll es deshalb sein, den Leser zum kritischen Leser in Strahlenschutzfragen zu machen. Unser Dank gilt all denjenigen, die uns im Laufe unseres Strahlenschutzberufslebens - freiwillig oder unfreiwillig - zu den Edahrungen verhalfen, die es uns ermöglichten, dieses Buch zu schreiben. Danken wollen wir aber auch den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der Hauptabteilung Sicherheit des Kernforschungszentrums Karlsruhe, die uns bei der Erstellung des Manuskriptes, bei Tabellen und Abbildungen unterstützten sowie dem Springer-Verlag für die verständnisvolle Zusammenarbeit. Karlsruhe, im April 1986 Hans Kiefer Winfried Koelzer VI

6 Inhaltsverzeichnis I. Die Erforschung der strahlenden Natur Röntgen entdeckt die X-Strahlen Becquerel entdeckt die Uran-Strahlen 4 3. Die Entdeckung der künstlichen Radioaktivität Der Nachweis ionisierender Strahlung - Das Spinthariskop, der Geiger-Zähler, der Phoswich-Detektor Was müssen wir messen? Die Einheiten im Strahlenschutz Die Messung der Strahlenintensität Die Gasionisationsdetektoren: Das Geiger-Rohr und seine Abwandlungen Die Szintillationsdetektoren Die Neutronendetektoren Die Messung der Strahlendosis Die Dosisleistungsmessung Die Dosismessung Die Bestimmung der Strahlenenergie Der Weg eines ionisierenden Teilchens wird sichtbar 36 III. Welchen Strahlen aus der Natur sind wir ausgesetzt? Strahlen, die von außen auf uns wirken Strahlung aus dem Weltall Strahlung auf der Erde Strahlende Materie in unserem Körper Radionuklide aus dem Weltall Tritium im Wasserkreislauf Beryllium-7 in der Luft Kohlenstoff-14 im Kohlenstoff-Kreislauf Natrium-22 in Nahrungsmitteln VII

7 2.2 Die Radionuklide in der Erde Die Nuklide der Zerfallsreihen von Uran und Thorium Das gasförmige Radon Das Isotop Kalium Natürliche Spaltprodukte Radionuklide in der Flugasche von Kohlekraftwerken Wir fassen zusammen: Die natürliche Strahlenexposition 69 IV. Vom Menschen erzeugte und genutzte Strahlenquellen Ionisierende Strahlen in der medizinischen Praxis Medizinische Diagnose mit Röntgenstrahlung Die Anwendung von Radioisotopen und die Strahlentherapie Kernwaffentests erzeugen Radioaktivität Strahlenexposition im Beruf Ionisierende Strahlung von Bildschirmgeräten und Industrieprodukten Ist der Fernsehapparat eine Strahlenquelle? Selbstleuchtende Zifferblätter an Uhren und Anzeigeinstrumenten Rauchmelder nach dem Ionisationsprinzip Strahlender Zahnersatz Glas und Keramik als Strahlenquelle im Haushalt Wie gefährlich ist die Kerntechnik? Strahlenschutz bei Kernkraftwerken Emissionen bei der Wiederaufarbeitung Emissionen bei der Herstellung von Brennelementen Natürliche und künstliche Strahlenquellen - ein Vergleich V. Auch bei Strahlung: Die Dosis macht's VIII 1. Die Auswirkung der Strahlung auf den Menschen Strahlengefahr im Bergwerk Die erste erkannte Strahlenkrankheit: Röntgenschäden Strahlenerkrankungen bei Radiumstreicherinnen und Thorotrast-Patienten

8 1.4 Schäden bei Überlebenden der Atombombenabwüde in Hiroshima und Nagasaki Frühschäden durch Strahlenexposition Strahlenbiologie - ein wichtiger Forschungszweig Grundzüge der Strahlenbiologie Biologische Effekte nach Einwirkung von Strahlen Wirkungen ab einem Schwellenwert Wirkungen auch bei niedriger Dosis? Strahlenbedingte Entwicklungsstörungen im Embryo VI. Risikoabschätzung : Eins zu einer Million Voraussetzungen für Strahlenschutzempfehlungen Die Abschätzung des Risikos Grundsätze für den Strahlenschutz Strahlenschutzgrenzwerte der Internationalen Strahlenschutzkommission Der Weg zu unseren Grenzwerten Die Basisgrenzwerte Die abgeleiteten Grenzwerte. 125 Erklärung physikalischer Fachausdrücke 131 Erklärung dosimetrischer Fachausdrücke 137 Weitedührende und ergänzende Literatur 141 Sachverzeichnis IX