Wikipedia · einfach zusammengefasst · Stand
Geschichte des Strahlenschutzes
Die Geschichte des Strahlenschutzes beginnt an der Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert mit der Erkenntnis, dass ionisierende Strahlung aus natürlichen und …
Inhalt6 Abschnitte
Aufgabe und Entwicklung des Strahlenschutzes
Strahlenschutz soll Menschen, Tiere und Umwelt vor schädlichen Wirkungen von Strahlung schützen. Seine Geschichte begann um 1900 mit der Erkenntnis, dass ionisierende Strahlung – etwa Röntgenstrahlung und Strahlung radioaktiver Stoffe – lebende Organismen schädigen kann. Aus zunächst oft ungeschützten und leichtfertigen Anwendungen entstanden Messverfahren, Schutzkleidung, technische Abschirmungen, Überwachung und Gesetze. Im 21. Jahrhundert werden Grenzwerte für ionisierende Strahlung weiter gesenkt; außerdem umfasst Strahlenschutz zunehmend nichtionisierende Strahlung wie UV-Licht, Laser und elektromagnetische Felder.
Die frühen Röntgenapparate lieferten ungünstige Strahlungsspektren mit sehr hoher Hautdosis. Bereits 1896 verursachte die Durchleuchtung von William Lofland Dudleys Kopf Haarausfall; bei Experimenten traten Verbrennungen und schwere Gewebeschäden auf. Nikola Tesla warnte am 5. Mai 1897 ausdrücklich vor den Gefahren. Viele frühe Anwender erlitten Amputationen oder starben an Krebs. Das Ehrenmal der Radiologie in Hamburg erinnert seit dem 4. April 1936 an 359 Opfer aus 23 Ländern.
Frühe Schutzregeln waren: Bestrahlungszeit verkürzen, Abstand zur Röntgenröhre halten und Körperteile abschirmen. Wolfram Fuchs veröffentlichte solche Empfehlungen 1896. William Herbert Rollins verlangte 1901 Bleiglasbrillen, eine Bleiummantelung der Röntgenröhre und Bleischürzen; seine Warnungen wurden lange ignoriert. Messgeräte wie Chromoradiometer, Radiometer und Quantimeter ermöglichten ab 1902 die Angabe von Maximaldosen, bei denen voraussichtlich keine Hautveränderungen auftreten.
Medizinische Anwendung und Dosisreduktion
Röntgenstrahlung wurde früh nicht nur zur Diagnose, sondern auch zur Behandlung eingesetzt. Die Strahlentherapie schien zunächst für viele Krankheiten sicher; bis etwa 1960 wurden auch Kinder bei Erkrankungen wie Morbus Bechterew oder Favus bestrahlt. Obwohl diese Behandlungen wirksam sein konnten, traten Jahrzehnte später erhöhte Krebsraten auf. In der heutigen Strahlentherapie überwiegt bei Krebserkrankungen der therapeutische Nutzen. Bestrahlungsplanung und moderne Techniken sollen gesundes Gewebe schonen. Ein Grenzwert für Patienten in einer Strahlentherapie besteht nicht, weil die notwendige Dosis vom Behandlungsziel abhängt.
Bei Röntgenuntersuchungen müssen eine rechtfertigende Indikation und die informierte Einwilligung des Patienten vorliegen. Für Deutschland wurden 2014 etwa 135 Millionen Röntgenuntersuchungen geschätzt, davon etwa 55 Millionen in der Zahnmedizin. Die mittlere effektive Dosis aus Röntgenuntersuchungen betrug circa 1,55 mSv pro Einwohner. Zahnärztliche Aufnahmen machten 41 % der Untersuchungen, aber nur 0,4 % der kollektiven effektiven Dosis aus. Röntgenpässe sollten bis Ende 2018 unnötige Wiederholungen vermeiden; seit 1. Januar 2019 müssen deutsche Praxen sie nicht mehr anbieten.
Dosisreduktion erfolgt durch Bleischürzen, Bleiglasbrillen, Verstärkerfolien, digitale Detektoren und geeignete Untersuchungsverfahren. Schutzschürzen müssen für den verwendeten Energiebereich geeignet sein; Bleiäquivalenzklassen sind 0,25 mm und 0,35 mm. Streustrahlenraster verbessern zwar das Bild, erhöhen aber die Dosis und sollen bei Kindern möglichst vermieden werden. Digitale Röntgensysteme verringern die Belastung, indem ein Szintillator Röntgenphotonen in sichtbares Licht oder elektrische Impulse umwandelt. Bei der Computertomographie passt die Dosismodulation den Röhrenstrom an Körperregion und Body-Mass-Index an; in der Kopf-Hals-Region kann sie Gesamt- und Organdosen um bis zu 50 % senken. CTDI wird in mGy gemessen; CTDI mal Untersuchungslänge ergibt das Dosis-Längen-Produkt.
Röntgenräume müssen allseits mit 1 mm Bleigleichwert abgeschirmt sein. Einrichtungen benötigen fachkundige Strahlenschutzverantwortliche oder -beauftragte. In der Veterinärmedizin ist Personal besonders belastet, wenn Tiere zur Vermeidung einer Narkose mit den Händen fixiert werden. Bei der Radiojodtherapie von Katzen werden diese nach Gabe radioaktiven Iods meist 14 Tage isoliert; danach sollen sie bis vier Wochen nach Therapiebeginn nicht mit Schwangeren oder Kindern unter 16 Jahren in Kontakt kommen.
Radioaktive Stoffe in Umwelt und Medizin
Radon ist ein natürliches radioaktives Edelgas und gilt als krebserregend. Es tritt besonders in Böden mit viel Uran und Thorium, häufig bei Granitgestein, auf. Nach Studien der Weltgesundheitsorganisation nimmt Lungenkrebs bei 100–200 Bq/m³ Raumluft signifikant zu; je weitere 100 Bq/m³ steigt die Wahrscheinlichkeit um 10 %. Deutschland setzte neue Radonschutzvorschriften für Arbeitsplätze und Wohnbauten ab Januar 2019 um. In der Schweiz gilt seit 2018 ein Referenzwert von 300 Bq/m³ als Jahresmittel in regelmäßig genutzten Räumen. In Umhausen in Tirol wurden bis 60.000 Bq/m³ gemessen; bauliche Abdichtung, Lüftung und andere Maßnahmen sollten die Belastung senken.
Auch Bergleute waren durch Radon und seine Zerfallsprodukte gefährdet. Die „Schneeberger Krankheit“ bezeichnete Lungenkrebs bei Bergleuten im sächsischen Erzgebirge, noch bevor Radon bekannt war. Bei rund 200.000 Uranbergarbeitern der Wismut AG kam es besonders 1946–1955 zu hoher Exposition; ungefähr 9000 erkrankten an Lungenkarzinom.
Radium und Thorium galten lange als gesundheitsfördernd und wurden unter anderem in Getränken, Zahnpasten, Kosmetika und Leuchtfarben verwendet. Arbeiterinnen, die Radiumfarbe für Zifferblätter mit den Lippen anspitzten, nahmen Radium auf und erkrankten am „Radiumkiefer“. 1941 wurde der Radium-Grenzwert in den USA auf 0,1 Mikrocurie, etwa 3,7 Kilobecquerel, festgelegt. Radon- und Radiumkuren werden weiter angeboten, sind wissenschaftlich jedoch nicht anerkannt; ihr Strahlenrisiko wird kritisiert.
Die Nuklearmedizin nutzt kleine Mengen offener Radionuklide als Tracer, deren Verteilung im Körper von außen verfolgt wird. In der Radioiodtherapie wird überwiegend beta-strahlendes ^{131}Iod mit acht Tagen Halbwertszeit eingesetzt, weil es in Schilddrüsenzellen gespeichert wird. In Deutschland erfolgt die Therapie stationär; die Entlassung ist erst bei ausreichend niedriger Restaktivität zulässig. Die Szintigrafie verwendet schwach radioaktive Arzneimittel, besonders häufig ^{99m}Tc mit 6 Stunden Halbwertszeit. Bei der Brachytherapie wird eine umschlossene Quelle nahe am Tumor platziert; computergesteuertes Afterloading senkt die Belastung des Personals. Thorotrast, ein thoriumhaltiges Kontrastmittel, wurde bis Mitte der 1950er Jahre verwendet; Krebs trat typischerweise 30–35 Jahre nach Exposition auf.
Kernwaffen, Unfälle und Entsorgung
Die Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki am 6. und 9. August 1945 machten die Folgen hoher Ganzkörperdosen besonders deutlich. Neben 100.000 Sofortopfern starben bis Ende 1945 weitere 130.000 Menschen an Strahlenfolgen. Eine Äquivalentdosis von 6 bis 20 Sv kann die „Walking-Ghost-Phase“ auslösen: eine scheinbare Erholung zwischen schweren Beschwerden und dem unvermeidlichen Tod. Untersuchungen an Überlebenden durch ABCC und später RERF sind eine wichtige Grundlage für die Bewertung von Strahlenrisiken.
Atmosphärische Kernwaffentests kontaminierten ab den 1950er Jahren Luft, Boden und Lebensmittel; Strontium-90 war auch in Knochen und Zähnen nachweisbar. Nach dem Teststoppabkommen von 1963 nahm die Belastung in Lebensmitteln allmählich ab. Nuklearunfälle und der falsche Umgang mit Quellen, etwa Cobalt-60, zeigen die Bedeutung von Entsorgung, Qualitätssicherung und Sicherheitskultur. Beim Therac-25 führten Softwarefehler und mangelnde Qualitätssicherung 1985–1987 zu sechs schweren Überbestrahlungen von geschätzt 40 bis 200 Gy; drei Patienten starben. Die INES-Skala soll die sicherheitstechnische Bedeutung nuklearer und radiologischer Ereignisse verständlich einstufen.
Nach Tschernobyl 1986 wurde in Deutschland die Umweltüberwachung gebündelt; das IMIS wertet Messdaten aus. Die Kontamination durch ^{137}Cäsium nimmt jährlich um 2–3 % ab, doch bei Wild und Pilzen waren 2015 in Bayern teils weiter hohe Werte festzustellen. Das ODL-Messnetz misst natürliche Ortsdosisleistung in μSv/h; in Deutschland liegt sie ungefähr bei 0,05 bis 0,18 μSv/h. Es umfasst 1800 automatische Messstellen und dient als Frühwarnsystem.
Hochradioaktive Abfälle werden zunächst unter Wasser gekühlt und abgeschirmt, anschließend zwischen- und später endgelagert. Als Endlagerkonzept wird die tiefe geologische Lagerung verfolgt. Deutschland sucht bis 2031 einen bestmöglichen Standort in Kristallin, Salz oder Ton; mit ersten Einlagerungen wird nicht vor 2050 gerechnet. Endlager müssen auch für sehr ferne Zukunft warnen können. Die Atomsemiotik sucht deshalb nach verständlichen Warnzeichen für bis zu einer Million Jahre; eine befriedigende Lösung gibt es bisher nicht.
Messgrößen, Überwachung und Recht
Die Energiedosis beschreibt aufgenommene Energie pro Masse und wird in Gray (Gy) gemessen: 1 Gy entspricht 1 Joule pro Kilogramm. Eine akute Ganzkörperexposition von mehr als 4 Gy ist in der Regel tödlich. Die Äquivalentdosis berücksichtigt, dass Strahlenarten biologisch unterschiedlich wirksam sind: Energiedosis in Gy mal Strahlungs-Wichtungsfaktor ergibt Sievert (Sv). Der Faktor beträgt für Röntgen-, Gamma- und Betastrahlung 1, für Alphastrahlung 20 und für Neutronenstrahlung je nach Energie 5 bis 20. Die effektive Dosis fasst mit Gewebe-Wichtungsfaktoren die Belastung aller Organe zusammen. In Deutschland beträgt die natürliche mittlere effektive Dosis etwa 0,002 Sv pro Jahr.
Ab kleinen effektiven Dosen werden stochastische Wirkungen wie Krebs- und genetisches Risiko angenommen; über 0,1 Sv können auch deterministische Gewebeschäden auftreten. Das LNT-Modell nimmt eine lineare Dosis-Wirkung-Beziehung ohne Schwellenwert an. Daraus folgt das ALARA-Prinzip: Exposition soll „As Low As Reasonably Achievable“, also so niedrig wie vernünftigerweise erreichbar, sein. Die Artikelquelle nennt zugleich Diskussionen über das Modell und über Schäden durch Evakuierungen.
Dosimeter überwachen berufliche Expositionen. Filmdosimeter werten die Schwärzung eines durch unterschiedlich dicke Kupfer- und Bleischichten geschützten Films aus. Thermolumineszenzdosimeter geben beim Erwärmen gespeicherte Energie als Licht ab. Ganzkörperzähler erfassen die Aufnahme gammastrahlender offener Radionuklide. Biologische Dosimetrie kann nach Unfällen Dosen anhand von Chromosomenschäden in Lymphozyten rekonstruieren; ESR-Messungen an Milchzähnen bestimmen strahlungsbedingte Radikale im Zahnschmelz.
In Deutschland werden beruflich gefährdete Personen ab einer möglichen effektiven Dosis über 1 mSv pro Jahr überwacht; der berufliche Grenzwert liegt bei 20 mSv pro Jahr. Strahlenschutzbereiche sind Sperrbereich ab einer Ortsdosisleistung von 3 mSv/Stunde, Kontrollbereich bei möglicher effektiver Dosis über 6 mSv/Jahr und Überwachungsbereich über 1 mSv/Jahr. Das deutsche Strahlenschutzgesetz trat am 1. Oktober 2017 in Kraft; seit 2019 führt die novellierte Strahlenschutzverordnung frühere Röntgen- und Strahlenschutzregelungen zusammen. EURATOM verpflichtet Mitgliedstaaten zur kontinuierlichen Überwachung von Boden, Luft und Wasser.
Schutz vor nichtionisierender Strahlung
Nichtionisierende Strahlung kann ebenfalls Schutzmaßnahmen erfordern. UV-Strahlung kann Hautkrebs, Entzündungen der Augen und Katarakte verursachen. Schutz bieten Kleidung, UV-Schutzkleidung mit Lichtschutzfaktor 40–50, Sonnencreme sowie seitlich abschirmende Sonnenbrillen. UV-B-Strahlung ist zugleich für die Vitamin-D_{3}-Synthese nötig; deshalb gibt es widersprüchliche Empfehlungen zu gesundheitlich sinnvoller UV-Exposition. Die erste Solariumnutzung vor dem 35. Lebensjahr verdoppelt annähernd das Risiko für schwarzen Hautkrebs. In Deutschland sind Solarien für Minderjährige seit März 2010 verboten; seit 1. August 2012 gilt für Geräte höchstens 0,3 W/m² Haut.
Laser können wegen ihrer stark konzentrierten Leistung Augen und Haut schädigen. Die DIN EN 60825-1 ordnet Laser nach Wellenlänge, Einwirkzeit und Verletzungsschwellen Klassen zu. Für Laserpointer der Klassen 3B und 4 empfiehlt die Strahlenschutzkommission gesetzliche Regeln, da Blendattacken schwere Unfälle und Augenschäden verursachen können.
Bei elektromagnetischen Feldern bestehen gesundheitliche Bedenken unter anderem zu Hochspannungsleitungen, Mikrowellen, Mobiltelefonen und deren Basisstationen. Das Bundesamt für Strahlenschutz empfiehlt vorsorglich, die persönliche Belastung zu minimieren. Zu Mobiltelefonen liegen nach dem Artikel keine validen Ergebnisse für eine gesundheitliche Gefährdung vor, jedoch Unsicherheiten bei langfristiger intensiver Nutzung. Empfohlen werden ein niedriger SAR-Wert sowie Headset oder Freisprecheinrichtung, um Abstand zum Kopf zu schaffen. Bei intakten Mikrowellenherden ist die Leckstrahlung durch Abschirmung gering; der Grenzwert beträgt 5 mW/cm² in 5 cm Abstand.
Körperscanner können mit Röntgen- oder Terahertzstrahlung arbeiten. Für aktive Millimeterwellen- und Terahertzscanner war eine abschließende Bewertung aus Strahlenschutzsicht laut Bundesamt für Strahlenschutz 2017 noch nicht möglich. Handgepäck-Röntgenscanner verursachen für Passagiere selbst unter ungünstigen Annahmen höchstens 0,2 μSv.
