Strahlenschutz

Atomsymbol Radioaktive Strahlen zählen zu den gefährlichsten Gefahren, mit denen Feuerwehreinsatzkräfte an der Einsatzstelle konfrontiert werden, ob nun bei Gefahrgutunfällen, in industrieellen Anlagen oder nach größeren Unfällen in Atomkraftwerken. Die Gefahr eines Atomkrieges ist mit dem Ende des kalten Krieges zwar eingedämmt, doch die Bedrohung durch Atomwaffen bleibt dennoch bestehen.

Einheiten im Strahlenschutz:
Atomare Strahlen entstehen durch instabile Atomkerne, welche langsam zerfallen. Die Aktivität eines radioaktiven Strahlers wird in Bequerel angegeben, was einem Kernzerfall pro Sekunde entspricht. Die Schädigung des Körpers ist zusätlich auch von der Dauer der Bestrahlung abhägig. Daher wird hier eine andere Einheit benutzt, die Energiedosis. Sie wird in Gray (Gy) angegeben und bezeichnet die pro Masseeinheit aufgenommene Strahlungsenergie. Ein Gray entspricht dabei einem Joule pro Kilogramm (J/Kg). Da jedoch jede Strahlungsart andere Auswirkungen hervorruft, muß die Energiedosis mit einem Faktor q multipliziert werden, der von der Strahlungsart abhängt und deren Gefahr berücksichtigt. Die so erhaltene Äquivalentdosis wird in Sievert (Sv) angegeben. Außerdem gibt es die effektive Dosis, die auch die Strahlensensibilität verschiedener Organe berücksichtigt. Durch die Abhängigkeit der Schädigung von der Bestrahlungsdauer wird die Dosisleistung in Sievert pro Zeit zur Beurteilung des Ausmaßes der Schädigung auf den körper. Analog hierzu wird die Energiedosisleistung in Gray pro Zeit angegeben.
Die oben genannten Einheiten haben ältere, gebräuchliche ersetzt. Curie durch Bequerel, Rad durch Gray und rem durch Sievert.

Strahlungsarten:
Die Strahlung wird in drei Gruppen eingeteilt:

Strahlenart: Zusammensetzung: Reichweite in Luft:Abschirmung: Beispiele:
Alpha-Strahlen:Helium Atomkern (He)
(2 Protonen + 2 Neutronen)
einige Zentimeter Haut
Blatt Papier
Plutonium 239
Radon 226
Beta-Strahlen: einzelne Elektronen einige Meter Buch
Metall
Cäsium 137
Strontium 90
Gamma-Strahlen:elektromagnetische Wellen einige Kilometer kann nur abgeschwächt werden
durch dicke Beton und Stahlwände
fast alle Radionuklide

Erkennung:
Menschen können radioaktive Strahlung mit keinem Sinnesorgan wahrnehmen. Dazu sind spezielle Meßgeräte, sogenannte Geigerzähler, nötig.

Schädigung auf den Körper:
Durch die große Masse schädigen Alpha-Strahlen den Körper am meisten. Da sie jedoch die Haut nicht durchdringen können, wird sie nur bei Inkorporation gefährlich, also wenn sie über Öffungen wie Mund, Schleimhäute oder offenen Wunden in den Körper eindringen und dort direkt auf die Zellen wirken.
Beta-Strahlung kann auch über Haut und Kleidung in den Körper eindringen und schädigt deshalb bei äußerlicher und innerlicher Bestrahlung gleich stark.
Gamma-Strahlung ist vor allem bei äußerlicher Kontamination gefährlich, da die Strahlung nicht verschluckt und dann im Körper verbleiben kann.
Die Organe sind unterschiedlich gefährdet durch die verschiedenen Strahlungsarten. So sind Lunge, Brust, Eierstöcke, Hoden und Knochenmark besonders anfällig, Gehirn, Schilddrüse, Magen, Leber, und Dickdarm weniger stark und Speiseröhre, Bauchspeicheldrüse, Dünndarm, Blase, After, Knochen, Lymphgewebe und Haut nur gering empfindlich.
Radioaktive Strahlung schädigt im Körper die Zellen auf drei Arten:
Entweder die Zelle stirbt ab, die Zellteilung wird gestört oder die Keimzellen werden geschädigt. Eine Schädigung macht sich erst in größerem Außmaß bemerkbar. Wenn die Zellteilung bei zahlreichen Zellen gestört wird, und sich die geschädigten Zellen schneller vermehren als die gesunden so entsteht Krebs. Bei einer Schädigung der Keimzellen kann die Erbinformation in der DNS gestört werden. Dies kann zu Mißbildungen bei den Nachkommen führen, nicht nur bei der ersten, sondern auch bei weiteren Nachfolgegenerationen.

Schädigungsdosen:
Ab einer Dosis von 3 Sievert wird das Knochenmark geschädigt. Bereits diese geringe Bestrahlung führt nach ein bis zwei Monaten zum Tod. Bei günstigen Bedingungen kann es aber auch mehrere Jahre dauern. Ab 10 Sievert wird der Magen-Darm-Trakt irreparabel geschädigt und nach ein bis zwei Wochen tritt der Tod ein. Mit über 100 Sievert verstrahlte Personen bekommen schwere Schäden des Zentralnervensystems und sterben wenige Tage später.

Zerfall und Abschirmung:
Bei jedem Alpha- und Beta-Zerfall entsteht zusätztlich auch immer Gamma-Strahlung. Alpha- und Beta-Strahlen werden auch als Teilchen- oder Korpuskularstrahlung bezeichnet, da diese aus Nukleonen aufgebaut sind und damit eine Masse besitzen. Gamma-Strahlen sind dagegen nur Wellen, vergleichbar mit Röntgenstrahlen. Sie enthalten keine Materie und können somit durch nichts aufgehalten werden. Alleine eine Abschwächung der Strahlen ist möglich, indem die Strahlenquelle rundum mit dicken Beton- oder Bleiplatten umgeben wird. Der Grad der Abschwächung beim durchdringen der Platten ist abhängig von der Dicke und dem Material der Abschirmung. Jedes Material hat eine eingene Halbwertdicke. Damit wird die Dicke bezeichnet, nach deren Durchdringung die Gammastrahlen um die Hälfte der Energie abgeschwächt wurden (Beispiele für Halbwertsdicken: Blei = 1,12 cm; Beton = 5,60 cm; Wasser = 17 cm). Durch den Zerfall des strahlenden Materials reduziert sich seine Menge ständig. Die Halbwertzeit des radioaktiven Materials bezeichnet die Zeit, nach der nur noch die Hälfte der ursprünglichen Menge vorhanden ist. Der Zerfall verläuft exponentiell, deshalb ist nach der doppelten Halbwertszeit nicht das gesamte Material verschwunden, sondern noch ein viertel vorhanden, also die Hälfte der Hälfte. Genauso verhält es sich mit der Halbwertsdicke, bei der nach Verdoppelung der Abschirmdicke die Strahlen um drei viertel abgeschwächt wurden. Da die Abnahme bei beiden exponentiell verläuft, wird niemals das gesamte Material zerfallen oder die Strahlung komplett abgeschirmt werden. Die Halbwertszeit ist vom jeweiligen strahlenden Material abhängig (Beispiele für Halbwertszeiten: Uran 239 = 23,5 Minuten; Plutonium 239 = 24000 Jahre).

Schutz:
Einsatzkräfte mit Strahlenschutzausrüstung tragen spezielle Schutzanzüge, die die Kontamination verhindern und Atemschutz, der die Inkorporation verhindern soll. Außerdem sind die Anzüge mit Dosimetern ausgestattet, die die von dem Träger aufgenommene Dosisleistung messen.