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Atomphysik - Strahlenbelastung und Strahlenschutz

Die radioaktive Strahlung hat aufgrund ihrer ionisierenden Eigenschaften große Auswirkungen auf lebende Organismen. Wird z. B. ein Molekül in einer Zelle einer Strahlung ausgesetzt, kann dies zu Veränderungen führen, die eine Fehlentwicklung oder das Absterben des Zellgewebes bewirken. Dia Aktivität eines radioaktiven Elements sagt über die Gefährlichkeit der ausgesandten Strahlung nicht viel aus, da sie die Energie der Teilchen nicht berücksichtigt. Ein Maß für die biologische Strahlenwirkung ist deshalb die Energie, die 1 kg der biologischen Körpersubstanz aufnimmt. Die Energiedosis D ist eine physikalische Größe, die durch den Quotienten aus aufgenommener Energie W und der Masse m des bestrahlten Organismus definiert ist.
D = W / m
Die Maßeinheit der Energiedosis ist 1 Joule pro Kilogramm. Sie wird als ein Gray (1 Gy) bezeichnet. Für die biologische Strahlenwirkung ist aber nicht nur die Energiedosis von Bedeutung, sondern auch die Art der radioaktiven Strahlung. Das lieg daran, dass die Wirkung von Alpha-, Betta- und Gamma- Strahlung verschieden ist. Um diese unterschiedlichen Wirkungen der Strahlungsarten zu berücksichtigen, wurde die Äquivalentsdosis H festgelegt. Sie ergibt sich aus der Multiplikation der Energiedosis D einer Strahlungsart mit einem Strahlen – Wichtungsfaktor WR.
H = D * WR
Die Maßeinheit der Äquivalentdosis ist ebenfalls 1Joul pro Kilogramm. Sie wird aber im Unterschied zur Energiedosis 1 Sievert (1 Sv), zu Ehren des Physikers R. M. Sievert, genannt. In der folgenden Tabelle sind einige Strahlungsarten und die dazugehörigen Bewertungsfaktoren aufgezählt.




Strahlungsart

Wichtungsfaktor WR


Alpha- Strahlung

20


Betta- Strahlung

1


Gamma- Strahlung

1


Neutronen

5 - 20
Wenn z. B. von einem Patienten eine Röntgenaufnahme angefertigt wird, beträgt die aufgenommene Energiedosis 2 mGy. Der Wichtungsfaktor für die Röntgenstrahlung beträgt WR = 1, für die Äquivalentdosis ergibt...

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