Natürliche Strahlung

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Natürliche Strahlung

Natürliche Strahlung

Gabriele Hampel


Natürliche Strahlenquellen

externe Strahlenquellen

- kosmische und solare

Höhenstrahlung

- terrestrische Strahlung

interne Strahlenquellen

Inkorporation durch

Ingestion und

Inhalation


Externe Strahlenquellen

Höhenstrahlung


070100-0205-05

Zusammensetzung der kosmischen Primärstrahlung


070100-0105-01

Höhenstrahlung

Energiespektrum der kosmischen Primärstrahlung

Emissionen von Energie in MeV

Sonne 10 - 10 4

Supernova, Pulsare,

Sterne der Milchstraße 10 4 - 10 10

Galaxien und Quasare ∼ 10 12


Kernreaktionen der Protonen aus kosmischer Strahlung

mit Luftmolekülen


070100-0108-05

Entstehung von C-14

Entstehung von H-3


070100-0105-05

Magnetfeld der Erde

Ablenkung von geladenen

Teilchen auf Spiralbahnen um

die Feldlinien

Van-Alleen -Strahlungsgürtel

äußerer Elektronengürtel

in 21.000 bis 26.000 km

Höhe

Protonengürtel

in 3.000 bis 8.000 km Höhe

innerer Elektronengürtel

in ca. 3.000 km Höhe


Abschirmung der

Sonneneruptionen

Teilchenfluß ist an den Polen

doppelt so groß wie am

Äquator

Kasskadenprozesse in

Polnähe mit hohen

Ionisationsdichten (Nordlicht)

Island

Säule über Vulkan Hekla

Zyklusminimum


Churchill in Kanada - achtziger Jahre - „grüne Schlange“


Churchill in Kanada - achtziger Jahre - Rosa Vorhang


070100-0107-01

Starke Sonneneruptionen (Flares)

Erhöhung der Intensität der Röntgenstrahlung der Sonne

Starke Erhöhung des Strahlungsfeldes der Erde

Intensives Nordlicht

11-jähriger Sonnenzyklus

Starke Eruption war im Feb. 1956

Letzte Eruption im Frühjahr 2000


Sonne


Minimale Aktivität Maximale Aktivität


Polarleicht bei Göttingen (Groß Lengden) am 06.04.2000

um 22.55 Uhr


070100-0201-05

Dosisleistung kosmischer Strahlung in Abhängigkeit

von der Höhe über dem Meeresspiegel


070100-0112-01

Höhenstrahlung

Höhe Dosisleistung nSv/h

am Boden 50

1.000 bis 2.000 m 100

10.000 m (ca. 50 ° nrd. Br.) 3.000 bis 5.000

25.000 m (ca. 50 ° nrd. Br.) 10.000

10 m unter Wasser 16

100 m unter Wasser 1,3


070100-0207-05

.

H ~ 8 µSv/h

.

H ~ 5 µSv/h

.

H ~ 20 µSv/h


Vergleich mit Werten aus StrlSchV

Zusätzliche Strahlenexposition aus Tätigkeiten

und Arbeiten für Personen der Bevölkerung:

Grenzwert nach § 5 StrlSchV: 1 mSv pro Jahr

20 Flüge Frankfurt - Tokio

Flugpersonal ist strahlenexponiertes Personal


070100-0214-05

Dosisleistung als Funktion der Höhe und geographischen Breite


Externe Strahlenquellen

Terrestrische Strahlung


Natürliche, primordiale Radionuklide außerhalb von Zerfallsreihen

070100-0216-05

Nuklid Halbwertzeit

(Jahre)

K -40 1,3 . 10 9

Rb -87 4,8 . 10 10

In -115 4,0 . 10 14

Te -123 1,2 . 10 13

Te -128 1,5 . 10 24

Te -130 1,0 . 10 21

La -138 1,4 . 10 11

Nd -144 2,1 . 10 15

Sm -147 1,1 . 10 11

Nuklid Halbwertzeit

(Jahre)

Sm -148 7,0 . 10 15

Gd -152 1,1 . 10 14

Lu -176 3,6 . 10 10

Hf -174 2,0 . 10 15

Ta -180 1,0 . 10 13

Re -187 5,0 . 10 10

Os -186 2,0 . 10 15

Pt -190 6,1 . 10 11

Pb -204 1,1 . 10 17


070100-0108-01

Kaliumisotope in der Natur

K-39 93,26 % (stabil)

K-41 6,73 % (stabil)

K-40 0,01 % (radioaktiv)


070100-0204-05

Zerfallsschema für Kalium - 40


Kaliumisotope in der Natur

K-39 93,26 % (stabil)

K-41 6,73 % (stabil)

K-40 0,01 % (radioaktiv)


070100-0102-05

Natürliche Zerfallsreihen

Ausgangsnuklid U-238

große phsikalische

Halbwertszeiten

Entstehung des Rn-

222 und seiner

Folgeprodukte in

bodennaher Luft


070100-0203-05

Natürliche Radioaktivitätszerfallsreihen

Neptunium-Zerfallsreihe 241 Pu 209 Bi

langlebigiste Nuklid: 237 Np mit T 1/2 von ca. 2,2 Mio. Jahre


Halbwertszeiten einiger natürlicher radioaktiver Nuklide

020200-0105-05


070100-0217-05

Aktivitätskonzentrationen in Gesteinsarten

Gesteinsart

Granit

Diorit

Basalt

Durit

Kalkstein

Sandstein

Tonschiefer

Aktivitätskonzentration

in mBq/g

K-40 Th-232 U-238

1000 80 60

700 30 20

250 10 10

150 25 0,4

90 7 30

350 10 20

700 50 40


Ortsdosisleistung der

terrestrischen Strahlung

in der Bundesrepublik

Deutschland in nSv/h

< 30 nSv/h

30 - 40 nSv/h

40-150 nSv/h

> 150 nSv/h


070100-0218-05

Gebiet

Terrestrische Strahlung

Dosis-Bereich Dosis-Mittelwert

mSv/a

mSv/a

Mittelwert Bundesrepublik

0,50

Kalksandsteingebirge

Ton und Sand

Urgestein

Monatzitsand

Hochschwarzwald

Lüneburger Heide

Börde

Harz (max.)

Braunlage

0,40 – 1,40

0,50 – 1,80

0,60 – 3,00

0,50

0,60

0,70

100

18

0,16

0,50

2,50

0,80


070100-0206-05

Terrestrischer Strahlendosen


060400-0101-05


Radonvorkommen in

Deutschland


Eindringen von Rn-222 in Wohnräume

Bodenplatte

Baumaterialien

Lüftung


Interne Strahlenquellen

Aufnahme natürlicher radioaktiver Stoffe

über Inhalation und Ingestion


070100-0109-05

Aufnahme durch

Inhalation

Ingestion

Absorption durch

Haut und Wunden

Abhängigkeit der

Wirkung

Art des radioaktiven

Stoffes

Aufnahmeweg und

Verteilung im

Körper

Speicherorgan

Stoffwechsel


070100-0213-05

Natürliche Radioaktivität im Menschen und in Nahrungsmitteln


070100-0212-05

Die wichtigsten natürlichen Radionuklide im Menschen


070100-0211-05

Natürliche Radionuklide im Menschen


070100-0110-05

Mittlere natürliche Strahlenbelastung

für verschiedene Organe


Nachweis von inkorporierten radioaktiven Stoffen

in-vivo Ganz- und Teilkörperzähler Gamma-

Strahler

in-vitro Urin- und Stuhlproben Alphaund

Beta-

Strahler


Abgeschirmte Meßkammer

Verringerung des Nulleffektes

Höhenstrahlung

⇒ Meßkammer im Untergeschoß

terrestrische Strahlung

(K-40, natürliche Zerfallsreihen

und Folgeprodukte)

⇒ Baumaterialien mit geringer

Eigenstrahlung und hohem

spez. Gewicht

Blei, Stahl vor Anwendung der

künstlichen Radioaktivität

Radongehalt der Luft

Ganzkörperzähler der MHH


Durchführung von GKZ-Messungen

Pb-212/214

Ra-226

e +

Pb-212/214

Th-232

Bi-214

Untergrundspektrum (GKZ-MHH)

K-40

0 Energie [ keV]

2000

Messzeit: 60 Minuten

Th-232

Bi-214


Messung am Ganzkörperzähler der MHH


Messungen am GKZ der MHH (Messzeit 30 Minuten)

Cs-137

71 Bq

Co-60

29 Bq

K-40

4,6 kBq

0 Energie [ keV]

2000

K-40

5,4 kBq


Teilkörperzähler der MHH

Amtliche Messstelle für I-123, I-125, I-131, I-133

Low Energy Germanium

Detektor der Fa. Canberra

Elektrische Kühlung

Energieauflösung

< 0,52 keV bei 5,9 keV

< 0,78 keV bei 122 keV

NWG/EKG bei Messzeit von

10 Min. für I-131

364,5 keV, 25 Bq / 11 Bq


070100-0104-01

Zusammenfassung

Natürliche Strahleneinwirkung auf den Menschen

Kosmische Strahlung

H-3, C-14, Be-7, Na-22 (kleine phys. T 1/2 )

Terrestrische Strahlung

K-40, U-238, U-235, Th-232 (große phys. T 1/2 )

Tochternuklide (kleine phys. T 1/2 )

Eigenstrahlung

Ingestion: K- 40 (große phys. T 1/2 )

Inhalation: Rn-220, Rn 222 (kleine phys. T 1/2 )


070100-0209-05

0,3 0,3

0,4

0,7

0,4

1,1 1,1

0,3 0,3

1,4 2,1


070100-0113-01

Zivilisatorische Strahlenbelastung

Medizin

Technische Anwendung (Meß-, Regeltechnik,Sterilisation)

Kohlenkraftwerke

Kernkraftwerke

Radon und Folgeprodukte im Bergbau

Nutzung von Phosphatprodukten ( 40 K, Uranfolgeprodukte)

in Industrie und Landwirtschaft

Fliegen in großer Höhe


Dosisgrenzwerte für die Bevölkerung und

die Arbeitskräfte

Dosisbegrenzung

... Der Grenzwert der

effektiven Dosis im KJ

beträgt für den Schutz

jeder Person der

Bevölkerung 1 mSv

nach § 46 (1)....


Dosisgrenzwerte der Strahlenexposition im KJ

Körper- / Organdosis Kategorie A Bevölkerung

§ 55 StrlSchV § 46 StrlSchV

Effektive Dosis 20 mSv 1 mSv

Augenlinse 150 mSv 15 mSv

Haut, Hände,Unterarme,

Knöchel, Füße 500 mSv 50 mSv

Keimdrüsen, Gebärmutter,

Knochenmark (rot) 50 mSv —

Schilddrüse, Knochenoberfläche

300 mSv —

Alle anderen Organe und Gewebe

aus Tab. 2, Teil C StrlSchV 150 mSv —


Grenzwerte der Strahlenexposition

Dosisgrenzwerte im KJ gemäß § 55 StrlSchV

Körper- / Organdosis Kategorie A Personen unter 18

Effektive Dosis 20 mSv 1 (6) mSv

Augenlinse 150 mSv 15 (45) mSv

Haut, Hände,Unterarme,

Knöchel, Füße 500 mSv 50 (150) mSv

Keimdrüsen, Gebärmutter,

Knochenmark (rot) 50 mSv —

Schilddrüse, Knochenoberfläche

300 mSv —

Alle anderen Organe und Gewebe

aus Tab. 2, Teil C StrlSchV 150 mSv —

( ) können bei Azubis von der zuständigen Behörde festgelegt werden


Strahlenexpositionen für Tätigkeitsbereiche (2004)


Mittelwerte der effektiven Dosis in der Nuklearmedizin

Organ Nuklid Aktivität HWZ eff. Dosis

[MBq] [mSv]

Herz 201 Tl-Cl 80 - 100 3,1 d 12 - 20

Skelett 99m Tc-MDP 500 - 740 6 h 3 - 5

Schilddrüse 99m Tc 50-100 6 h 0,5 - 2

PET 18 F Glukose 250-500 1,8 h 7 - 13

Ganzkörper


020200-0107-05

Mittelwerte der effektiven Dosis

für röntgendiagnostische Untersuchungen

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