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Strahlenschutz – Gefahr erkennen

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Die Autor*innen
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Philip Rupp
Strahlenschutz – Gefahr erkennen
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse

Grundlagen zum Thema Strahlenschutz – Gefahr erkennen

Heutzutage hat man in immer mehr Bereichen des täglichen Lebens mit radioaktiver, bzw. ionisierender Strahlung zu tun. Umso wichtiger ist ein fundiertes Wissen über Strahlenschutz. In diesem ersten von zwei Teilen geht es hauptsächlich darum, zu klären wie und wo man radioaktiver Strahlung begegnet und wieso man sich besonders vor ihr schützen muss. Außerdem werden wir die Vergleichsgröße der Äquivalenzdosis kennenlernen. Am Ende wirst du dann genug über radioaktive Strahlung wissen, um im zweiten Teil dann konkrete Schutzmaßnahmen kennenzulernen.

Transkript Strahlenschutz – Gefahr erkennen

Guten Tag. Ich heiße Phillip und dies ist das Erste von zwei Lernvideos zum wichtigen Thema Strahlenschutz. Radioaktive Strahlung ist überall um uns herum. Täglich nehmen wir zumindest kleine und auch ungefährliche Mengen von ihr auf. Trotzdem ist es sehr wichtig zu wissen, wie man sich vor größeren und nicht mehr so ungefährlichen Mengen radioaktiver Strahlung schützen kann. Als Grundlage für dieses Video solltet ihr schon Kenntnis über die Unterscheidung von Alpha, Beta und Gammastrahlung haben, bzw. über den radioaktiven Zerfall allgemein. Beginnen werden wir diesen Teil mit der simplen Frage, wieso Strahlenschutz so wichtig ist, und warum jeder über ein fundiertes Grundwissen darüber verfügen sollte. Danach betrachten wir die sogenannte Energieäquivalenzdosis. Wir klären, was sie aussagt, grob, wie man sie bestimmt und wieso sie eine so wichtige Größe in der Handhabung radioaktiver Strahlung ist. Im letzten Abschnitt dieses Videos werden wir uns dann mit möglichen Kontaminationswegen befassen. Wir versuchen diese etwas besser zu verstehen und so uns vor radioaktiver Strahlung zu schützen. Strahlenschutz allgemein ist der Schutz vor ionisierender oder meist radioaktiver Strahlung. Doch wieso müssen wir uns überhaupt vor radioaktiver Strahlung besonders schützen? Radioaktive Strahlung kann natürlich sehr schnell gesundheitsschädlich oder tödlich sein. Das ist aber nicht das tükischste im Gegensatz zu anderen Gefahren. Man kann sich verbrennen, etwas Giftiges essen oder eine Treppe herunterfallen. Aber Feuer kann man sehen, die meisten Gifte kann man schmecken oder riechen und wer von einer Treppe fällt, bekommt auch das meistens mit. Bei radioaktiver Strahlung sieht das aber ganz anders aus. Man kann recht hohe Dosen über ziemlich lange Zeiträumen ausgesetzt sein, ohne davon viel mitzubekommen. Denn die wohl tükischste Gefahr einer chronischen, also langzeitigen Strahlenbelastung, ist die Schädigung der menschlichen DNS, also des Erbgutes. Hierdurch kann Krebs ausgelöst werden und Unfruchtbarkeit auftreten. Doch diese Symptome erkennt man meist erst, wenn es schon lange zu spät für eine Therapie ist. Darum gilt: Es muss stets größte Vorsicht beim Umgang mit radioaktiv zerfallenden Materialien geübt werden. Und es sollten möglichst gute Schutzmaßnahmen getroffen werden. Denn bei umsichtigen Verhalten stellt radioaktive Strahlung kaum eine Gefahr dar und kann dem Menschen sogar sehr dienlich sein. Um die Stärke und daraus resultierende Gefahr einer gewissen radioaktiven Strahlung quantifizieren und vergleichen zu können, hat man eine einheitliche Größe hierfür eingeführt. Die Energieäquivalenzdosis. Sie beschreibt grob gesagt die Energiemenge, die von einem Körper über eine gewisse Art ionisierender Strahlung aufgenommen wird. Sie ist unter anderem abhängig von der Aufenthaltsdauer, der Art und Stärke der Strahlung und der Beschaffenheit des bestrahlten Körpers. Als Formelzeichen wir meist H verwendet. Die Einheit der Äqivalenzdosis ist das Sievert, welches mit Sv abgekürzt wird. Und 1 Joule aufgenommener Energie pro Kilogramm entspricht. Zur Berechnung der Äquivalenzdosis benutzt man üblicherweise die Formel H=q×D. Das D spiegelt die Energiedosis wieder. Also die strikte Menge an aufgenommener Energie durch eine ionisierende Strahlung. Das q ist ein Qualitätsfaktor. Er ist abhängig von der speziellen Art der Strahlung und beschreibt quasi, wie schädlich der vorliegende Strahlungstyp für einen Organismus ist, oder wie viel der aufgenommenen Energie wie viel Schaden anrichtet. Den Qualitätsfaktor kann man zum Beispiel in tabellarischen Zusammenfassungen ablesen. So gelten in Deutschland üblicherweise diese Werte. Für Gamma und Röntgenstrahlung q=1. Für Betastrahlung ebenso. Alphastrahlung bekommt den Wert 20 zugeschrieben. Und Neutronenstrahlen den Wert 10. Berechnen wir hiermit ein kurzes Beispiel. Hat ein Organismus 0,1 j/kg Alphastrahlung aufgenommen, so ergibt sich eine Äquivalenzdosis 20×0,1 j/kg, also 2Sv. Wie ihr hierbei seht, haben die Energiedosis und die Äquivalenzdosis im Prinzip die gleiche Einheit. Man sieht auch, dass bei gleicher aufgenommener Energiedosis an Betadosis die Äquivalenzdosis lediglich 0,1 Sv beträgt, also um einiges geringer ist. Nach dieser Betrachtung scheint Alphastrahlung um einiges gefährlicher als Betastrahlung. Ob man dies wirklich so pauschal sagen kann, werden wir im zweiten Teil dieser Videoreihe näher diskutieren. Generell gilt aber, eine höhere Äquvalenzdosis bedeutet mehr Schaden für ein Lebewesen. Diese einfache Handhabung macht die Äquivalenzdosis vielleicht nicht zur Aussagekräftigsten, aber zu einer der wichtigsten Größen beim Strahlenschutz. Der letzte hier angesprochene Punkt betrifft die radioaktive Kontamination. Also wie und wo man mit der radioaktiven Strahlung in Kontakt treten kann. Radioaktive Strahlung ist generell überall um uns herum. In der Luft, in der Erde, im Wasser und sonst überall liegen geringe Mengen an radioaktiven, natürlichen Stoffen vor. Allerdings ist diese natürliche Radioaktivität völlig ungefährlich. Die Äquivalenzdosis, die ein Organismus durch natürliche Strahlung erfährt, liegt in Deutschland bei circa 1 mSv pro Jahr. Und das liegt weit unter dem Richtwert. Wie die meisten Dinge ist radioaktive Strahlung nämlich erst gefährlich, wenn es um hohe Konzentrationen und Dosen geht. Stark gefährdet sind daher natürlich Menschen, die beruflich oder auch sonst wie mit meist künstlicher Radioaktivität zutun haben. Dazu zählen natürlich Arbeiter in Kernkraftwerken. Aber auch in der Medizin sind Untersuchungen wie Röntgen oder Behandlungen mit einer Strahlentherapie heutzutage alltäglich geworden. Und natürlich kann es auch zu nuklearen Katastrophen kommen. Wie zum Beispiel nach der Zündung einer Atombombe. Oder die Kernschmelzen der Nuklearreaktoren in Tschernobyl oder Fukushima. Hierbei treten teils große Mengen radioaktiven Materials in die Luft oder das Grundwasser und betreffen so die gesamte umliegende Bevölkerung. Gerade bei solchen chaotischen Katastrophen tritt eine besonders heimtükische Art der Strahlenbelastung auf. Denn wie gesagt gelangen hier sehr große Mengen an radioaktiven Stoffen, zum Beispiel in Form von Staubpartikeln in die Luft und verbreiten sich. Organismen atmen nun aber genau diese Luft und die damit belasteten Staubpartikel ein. Bei dieser Art der radioaktiven Verstrahlung die auch Inkorporation genannt wird, wird der Körper von innen heraus radioaktiv bestrahlt. Sämtlicher äußerer Schutz, wie zum Beispiel eine Abschirmung durch unsere Haut wird so umgangen. Eine solche innere Belastung durch radioaktive Stoffe lässt sich nur sehr schwer behandeln und es gilt wohl als schwerwiegendste Ursache für eine Strahlenkrankheit. Dies soll nun das Ende dieses Videos sein. Im zweiten Teil wird es um den konkreten Schutz vor radioaktiver Strahlung gehen. Wir werden uns Richtlinien zum Umgang und Wege zur Gefahrenminimierung ansehen. Außerdem wird die Frage geklärt, welche Strahlung denn nun die gefährlichste ist. Ich bedanke mich fürs Zusehen und verabschiede mich. Bis zum nächsten Teil. Euer Phillip Physik.

4 Kommentare
4 Kommentare
  1. wow vor 7 jahren

    Von Olivier K., vor etwa 3 Jahren
  2. hallo :)) , wie rechnet man die energiedosis aus

    Von Christoph Grünwald, vor fast 10 Jahren
  3. Die Temperatur in Wasser bei zuführen von Energie ändert sich nach: T= E/(c*V*rho), wobei E die zugeführte Energie, V=x*A das Wasservolumen ist (x= Beckentiefe und A=Wasserfläche), c die spezifische Wärmekapazitat von Wasser (c~4,2 J/(g*K)) und rho die Dichte von Wasser (rho~1 Kg/dm3). Wenn nun 18 MJ*A einstrahlen und das Wasser alle Energie ohne zusätzliche Energieabgabe aufnimmt, dann steigt die Temperatur um: T~4,3K*m/x, also 1,7C im tiefen und 5,4C im flachen Becken.

    Aber diese Rechnung solltest du lieber nochmal mit etwas persönlicherer Hilfe durchgehen, wenn du sie nicht verstehst!

    Von Philip Rupp, vor mehr als 10 Jahren
  4. hallo :)) ich habe eine frage und zwar : wenn an wolkenlosen sommertagen die sonne zehn stunden lang scheint , dann ist insgesamt eine energie von 18MJ pro Quadrat meter eingestrahlt worden. um wie viel erhöht sich dadurch die temperatur im schwimmbecken ( Wassertiefe 2,5m) und im Planschbecken ( wassertiefe 0,8 m)?

    Von Cerenalsulu, vor mehr als 10 Jahren

Strahlenschutz – Gefahr erkennen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Strahlenschutz – Gefahr erkennen kannst du es wiederholen und üben.
  • Entscheide, welche Aussagen richtig oder falsch sind.

    Tipps

    Nimmt man nur eine geringe Menge radioaktiver Strahlung zu sich, kann diese dann schädlich sein?

    Hast du schon einmal radioaktive Strahlung mit dem Auge gesehen?

    Lösung

    Die radioaktive Strahlung wurde nicht vom Menschen erfunden, sondern tritt bei unterschiedlichen Prozessen in der Natur auf. So zerfallen beispielsweise radioaktive Atome in der Luft und erzeugen dadurch eine radioaktive Strahlung. Diese natürliche radioaktive Strahlung ist allerdings sehr gering, sodass sie keine bleibenden Schäden am Menschen anrichtet.

    Das Tückischste an der radioaktiven Strahlung ist, dass man sie nicht sehen, riechen oder schmecken kann. Daher verwenden wir technische Geräte wie das Geiger-Müller-Zählrohr, um radioaktive Strahlung zu messen.

    Die Folgen von radioaktiver Strahlung reichen von Krebs über Unfruchtbarkeit bis hin zum Tod durch die sogenannte Strahlenkrankheit. Das Gefährliche an dieser Strahlung ist, dass sich die Folgen erst spät bemerkbar machen. So können die Folgen nach Kontakt mit radioaktiver Strahlung erst Jahre später auftreten.

    Daher gilt:

    Stets größte Vorsicht beim Umgang mit radioaktiver Strahlung!

  • Gib an, ob die angegeben Berufe durch Strahlung belastet sind.

    Tipps

    Berufe, bei denen die Menschen in Kontakt mit radioaktiver Strahlung oder aber auch anderen Strahlungsarten wie Röntgenstrahlung kommen, zählen zu den Berufen mit Strahlungsbelastung.

    Lösung

    Berufe, bei denen die Menschen mit Röntgenstrahlung, radioaktiver Strahlung, kosmischer Strahlung oder anderen Formen von Strahlung in Kontakt kommen, sind einer größeren Strahlenbelastung ausgesetzt.

    So sind Radiologen, Atomphysiker und auch Physiklehrer einer höheren Strahlenbelastung ausgesetzt. Du fragst dich jetzt bestimmt, warum auch der Physiklehrer einer höheren Strahlungsbelastung ausgesetzt ist. Dies liegt daran, dass an vielen Schulen schwach radioaktive Präparate zum Experimentieren gelagert werden, sodass dadurch die Strahlenbelastung für Lehrer ansteigt. Auch wenn ihr im Unterricht mit radioaktiven Präparaten experimentiert, bist du einer höheren Strahlenbelastung ausgesetzt. Da die in der Schule verwendeten Präparate aber nur eine sehr schwache Radioaktivität besitzen, brauchst du dir keine Sorgen zu machen.

    Piloten sind ebenfalls einer Strahlung ausgesetzt, und zwar der kosmischen Strahlung. Diese entsteht im Weltraum und trifft auf die Erde. Je höher man sich befindet, desto größer ist die Strahlenbelastung. Da Flugzeuge in Höhen von 10 km fliegen, sind Piloten in großen Höhen und kommen daher in Kontakt mit kosmischer Strahlung.

  • Berechne die Äquivalenzdosis.

    Tipps

    Der Qualitätsfaktor für einen Alpha-Strahler beträgt 20.

    Die Äquivalenzdosis kannst du mithilfe der Gleichung H=q*D berechnen.

    Denke daran, die richtige Einheit mit anzugeben.

    Lösung

    Um die Äquivalenzdosis zu berechnen, benutzen wir die Gleichung H=q*D. Dabei ist H die Äquivalenzdosis, q der Qualitätsfaktor und D die Energiedosis.

    Ein Alpha-Strahler besitzt einen Qualitätsfaktor von 20. Dieser Faktor lässt sich auch aus einem Tafelwerk entnehmen.

    Nach der Aufgabenstellung soll die Energiedosis des Radons 2Sv betragen. Setzen wir nun den Qualitätsfaktor sowie die Energiedosis in die obige Gleichung ein, erhalten wir:

    $$H= 20\cdot 2Sv= 40Sv$$.

    Somit beträgt die Energiedosis des Radons 40Sv.

  • Berechne die Äquivalenzdosis.

    Tipps

    Die Energiedosis kannst du wie folgt berechnen: Energiedosis= Energie/Masse.

    Ein Alpha-Strahler besitzt einen Qualitätsfaktor von 20.

    Lösung

    Um die Energiedosis zu berechnen, teilen wir die absorbierte Energie durch die Masse:

    $$D=\frac{E}{m}=\frac{4,1mJ}{60kg}=\frac{4,1\cdot 10^{-3}J}{60g}=0,000068 \frac{J}{kg}=0,000068Sv= 0,068mSv$$.

    Damit können wir die Äquivalenzdosis wie folgt berechnen:

    $$H=q\cdot D= 20 \cdot 0,068mSv = 1,37 mSv \approx 1,4mSv$$.

  • Ordne den Kontaminationswegen eine sinnvolle Schutzmaßnahme zu.

    Tipps

    Um sich effektiv vor radioaktiver Strahlung zu schützen, sollte jede radioaktive Quelle vom Menschen ferngehalten werden.

    Um radioaktive Belastung auf Dauer für den Menschen zu verringern, sollte die Natur nicht mit radioaktiv belastetem Material verschmutzt werden.

    Lösung

    Die Hauptaufgabe von Strahlenschutz ist es, dass radioaktive Stoffe nicht in den menschlichen Organismus eindringen. Dabei können radioaktive Stoffe in den Menschen durch das Einatmen gelangen oder durch das Zuführen von radioaktiv belasteten Lebensmittel.

    Um sich vor radioaktiv belasteter Luft zu schützen, sollte ein Schutzanzug und eine Atemschutzmaske getragen werden. Auch sollte die Zeit, in der man mit dieser radioaktiv belasteten Luft in Kontakt kommt, auf ein Minimum reduziert werden.

    Außerdem können radioaktive Elemente durch Aufnahme von radioaktiv belasteten Lebensmitteln in den menschlichen Organismus gelangen. Daher sollten solche Lebensmittel nie verzehrt, sondern fachgerecht entsorgt werden.

  • Bestimme die Strahlungsart.

    Tipps

    Die Art des Teilchens kannst du bestimmen, indem du den Qualitätsfaktor ermittelst.

    Für die Äquivalenzdosis gilt $H=q\cdot D$.

    Lösung

    Aus der Aufgabenstellung entnehmen wir die Angaben für die Äquivalenzdosis sowie die Energiedosis:

    H= 60mSv

    D=3mSv

    Mithilfe der Gleichung für die Berechnung der Äquivalenzdosis erhalten wir:

    $$H= q\cdot D $$. Wir stellen die Gleichung nach dem Qualitätsfaktor q um: $$q=\frac{H}{D}$$ $$q= \frac{60mSv}{3mSv}= 20 $$ .

    Der Qualitätsfaktor ist also 20. Da ein Alpha-Strahler einen Qualitätsfaktor von 20 besitzt, handelt es sich bei dem radioaktiven Präparat um einen Alpha-Strahler.

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