Gefährdungspotential

Die beim Zerfall von Radionukliden freiwerdende Strahlung wechselwirkt mit Materie (Exposition) und gibt dabei Energie ab. Im lebenden Gewebe kann dies zur

• direkten Schädigung von Biomolekülen,
• Bildung von chemischen Radikalen, oder
• Ausbildung von DNA-Brüchen

führen. Lebende Organismen sind schon seit Urzeiten an ionisierende Strahlung aus natürlichen Quellen angepasst und verfügen daher über bestimmte Reparaturmechanismen, um zum Beispiel DNA-Schäden zu beheben. Allerdings reichen bei einer erhöhten Exposition diese Reparaturmechanismen nicht mehr aus, was ein Absterben von Zellen, Krebsbildung oder Erbschäden zur Folge haben kann. Dabei zeigen verschiedene Strahlungsarten unterschiedliche biologische Wirksamkeit. Außerdem haben verschiedene Organe und Gewebearten des Körpers unterschiedliche Empfindlichkeit. Diese Tatsachen werden durch Bewertungsfaktoren berücksichtigt.

Das Risiko für den Menschen bei einer Bestrahlung des ganzen Körpers ergibt sich dann aus der Multiplikation der im Gewebe deponierten Energie mit den genannten Faktoren bezogen auf die Masse und wird effektive Dosis genannt. Die Einheit dieser wichtigen Größe ist das Sievert (Sv). Zur Einschätzung des tatsächlichen Gefährdungspotentials einer Strahlung sind neben deren biologischen Wirksamkeit und der Halbwertszeit* des Radionuklids weitere physikalische Eigenschaften zu berücksichtigen:

*Halbwertszeit T1/2: Die Halbwertszeit beschreibt den Zeitraum, in dem die Hälfte der vorliegenden Atome zerfallen ist. Nach 2 Halbwertszeiten liegt nur noch ein Viertel der ursprünglichen Zahl von Atomen vor, nach 3 Halbwertszeiten ein Achtel.

• Alpha-Strahlung hat in Gewebe eine Reichweite von viel weniger als einem Millimeter. Als Abschirmung reicht ein Blatt Papier aus. Wenn die Strahlenquelle sich außerhalb des Körpers befindet, wird die Alpha-Strahlung in der obersten Hautschicht, der Hornhaut ohne Schädigung gestoppt. Da sie allerdings eine hohe Energieübertragung auf das durchstrahlte Gewebe hat, ist diese Strahlung bei der Aufnahme der strahlenden Stoffe in den Körper durch Nahrung oder Luft (Inkorporation durch Ingestion oder Inhalation) besonders schädigend.
• Beta-Strahlung durchquert typisch einige Meter Luft und dringt einige Millimeter in Haut ein. Als Abschirmung reichen bereits wenige cm dicke Schichten von Plexiglas oder Aluminium aus. Die Gefährdung besteht hier bei äußerer und innerer Exposition.
• Gamma- und Neutronenstrahlung haben keine definierte Reichweite. Sie werden durch Luft praktisch nicht, durch Gewebe nur wenig abgeschwächt und müssen durch speziell konstruierte Abschirmungen (zum Beispiel Blei, Paraffin, Cadmium oder Beton) eingegrenzt werden.

Zum Schutz der Bevölkerung vor der Wirkung ionisierender Strahlung hat der Gesetzgeber Grenzwerte festgelegt ,zum Beispiel 20 mSv im Jahr für die Körperdosis beruflich exponierter Personen oder 1 mSv pro Jahr für Strahlenexposition aus Tätigkeiten und Arbeiten. Beide Werte liegen weit unter den Werten, ab denen eine akute Strahlenerkrankung nachweisbar ist.

Dabei ist die Herkunft der Strahlung (natürliche oder zivilisatorische) für eine mögliche Schädigung unerheblich. Lediglich die Menge (wird im Strahlenschutz als Dosis bezeichnet) der Strahlung ist dafür entscheidend. Dabei sind kleine Dosen ionisierender Strahlung von den körpereigenen Reparaturmechanismen gut zu verkraften, mit größer werdender Dosis steigt das statistische Krebsrisiko allerdings an. Wichtig ist auch zu unterscheiden, ob es sich um eine einmalige starke Bestrahlung handelt, oder die Energie in vielen kleinen Portionen im Gewebe deponiert wird. Der Reparaturmechanismus verkraftet viele kleine Dosen an Strahlung deutlich besser als wenige große.

Die Grundannahme ist eine lineare Dosis-Wirkungs-Beziehung ohne eine Schwelle. Da aber der Mensch in der Natur schon immer radioaktiver Strahlung ausgesetzt ist und der Körper über recht effiziente Reparaturmechanismen verfügt, ist eine Schädigung im Bereich niedriger Dosis wissenschaftlich nicht nachweisbar. In der Praxis werden daher mit einer Risikoabschätzung Grenzwerte für die Bevölkerung und beruflich strahlenexponierte Personen festgelegt, die wissenschaftlichen Erkenntnissen folgen, um eine gesundheitliche Gefährdung so klein wie möglich zu halten. Die Grenzwerte zeigen eine Schwelle auf, bei der sich noch kein statistisch nachweisbar erhöhtes Risiko ergibt. Ziel des Strahlenschutzes ist aber nicht alleine die Einhaltung der Grenzwerte, sondern auch, die Einwirkung von Strahlung auf den Menschen so klein wie möglich zu halten (Minimierungsgebot). Dieses Prinzip ist als ALARA-Prinzip bekannt. Die Abkürzung kommt aus dem Englischen und bedeutet „AsLowAsReasonablyAchievable“ oder in Deutsch „So niedrig wie vernünftigerweise erreichbar“.