Dosis

Zusammenfassung

 
Begriff

Die Dosis ist – wie auch in anderen wissenschaftlichen Disziplinen – ein Maß für eine bestimmte Wirkung. Im Strahlenschutz wird damit allgemein die Wirkung einer ionisierenden Strahlung in Materie bezeichnet. Grundsätzlich kann man 2 Arten von Dosisgrößen unterscheiden. Erstens die Energiedosis, welche die absorbierte Strahlungsenergie in der bestrahlten Materie angibt. Hierfür wird die Maßeinheit Gray (Gy) verwendet. Zweitens gibt es verschiedene personenbezogene Dosisgrößen (wie Organdosis oder effektive Dosis) mit der Maßeinheit Sievert (Sv) (1 Sv = 1 Joule/Kilogramm). Diese sind nicht direkt messbar, sondern definieren Maßzahlen für die Risikoabschätzung in Abhängigkeit von der Intensität der Strahlung und der Strahlungsart.

 
Gesetze, Vorschriften und Rechtsprechung

1 Was bedeutet Dosis?

Die Strahlen-Dosis ist physikalisch gesehen die von der Strahlung bei ihrer Absorption an die Materie übertragene Energie. Diese Grundform der Dosis heißt folgerichtig Energiedosis. Wie viel Energie jeweils abgegeben wird, hängt nicht nur von der Art (z. B. α-, β- oder γ-Strahlung) und der Energie der Strahlung, sondern auch von der Beschaffenheit der absorbierenden Materie ab, genauer von den Ordnungszahlen der jeweiligen Materie-Komponenten.

Abb. 1: Was bedeutet Dosis?

Bestimmend für den Schutz des Menschen ist jedoch die biologische Wirkung der Strahlung. Die gleiche abgegebene Energiemenge kann unterschiedliche Schädigungsmechanismen auslösen, und zwar wiederum je nach Strahlenart (der Fachmann spricht von "locker" und "dicht" ionisierender Strahlung) und nach der Strahlenempfindlichkeit des betroffenen Körperteils oder Organs. Deshalb definiert man für Zwecke des Strahlenschutzes 2 weitere Dosisbegriffe:

  1. Organ-Äquivalentdosis,
  2. effektive Dosis.

Die Organ-Äquivalentdosis bezieht die Strahlenart, die effektive Dosis außerdem die Strahlenempfindlichkeit der Organe mit ein. Dazu wird die Energiedosis mit – allein aus strahlenbiologischen Forschungen und Erkenntnissen abgeleiteten – Wichtungsfaktoren bewertet. Bei der Äquivalentdosis ist dies der Faktor WR (R für Radiation) für die Strahlenart. Dabei dient die Energiedosis für γ-Strahlung in menschlichem Weichteilgewebe als Referenzwert, WR für diese Strahlenart ist also definitionsgemäß 1. WR für α-Strahlung ist dagegen 20, WR für Neutronen liegt je nach deren Energie zwischen 5 und 20.

Die effektive Dosis berücksichtigt zusätzlich den Gewebe- oder Organfaktor WT (T für Tissue). Diese Dosisspielart wird verwendet, wenn einzelne Organe bestrahlt werden, wie es bei Aufnahme von Radionukliden in den Körper durch Atmung oder Nahrung der Fall ist. Hier ist die Referenz die Summe der biologischen Reaktionen bei einer äußeren Ganzkörperbestrahlung, also gleichmäßig über alle Organe. WT beispielsweise für die Schilddrüse, etwa nach Aufnahme von radioaktivem Jod, ist 0,05. Die Wichtungsfaktoren sind in der Strahlenschutzverordnung aufgelistet. Ihre korrekte Anwendung setzt allerdings voraus, dass man die jeweilige Strahlenart und die betroffenen Körperteile kennt.

Die Körperdosis ist der Oberbegriff für die effektive Dosis und die Organ-Äquivalentdosis.

2 Wie bestimmt man die Dosis?

Entsprechend der Dosis-Definition "Absorbierte Energie pro Masse" ist die physikalische Messgröße für die Dosis Joule pro Kilogramm (J/kg). Die Einheit dieser Messgröße, 1 J/kg, erhält den Namen Gray (Gy) nach Louis Harold Gray (1905–1965), einem maßgebenden englischen Theoretiker der Dosimetrie. Wenn die Energiedosis jedoch im Strahlenschutz mit den (dimensionslosen) Wichtungsfaktoren WR und WT bewertet ist, wird das durch einen anderen Namen der Dosiseinheit kenntlich gemacht. Sie heißt dann Sievert (Sv) nach Rolf Sievert (1896–1966), einem schwedischen Strahlenschutz-Pionier und langjährigen Vorsitzenden der Internationalen Strahlenschutz-Kommission ICRP. 1 Sv ist eine sehr hohe Dosis, deshalb werden Dosiswerte meist in Millisievert (mSv) angegeben. Zum Vergleich: Die mittlere Jahresdosis aus natürlichen Quellen beträgt zwischen 2 und 3 mSv. Die zugelassene jährliche Strahlenexposition für beruflich Tätige beträgt 20 mSv im Kalenderjahr. Weiterhin ist die Berufslebensdosis auf 400 mSv begrenzt.

Für einzelne Organe werden im Strahlenschutzgesetz detaillierte Dosisgrenzwerte für beruflich exponierte Personen definiert. Diese können von den Werten der effektiven Dosis abweichen.

Für den operativen Strahlenschutz werden, entsprechend den sehr unterschiedlichen Bedingungen für die messtechnische Dosiserfassung, noch weitere Dosisvarianten definiert:

Die Ortsdosis, also die Äquivalentdosis in einem externen Strahlungsfeld an einem vorgegebenen Ort, kann mit geeigneten und richtig kalibrierten Messgeräten direkt bestimmt werden. Das ist zugleich die Dosis, die ein Mensch an dieser Stelle in diesem Strahlungsfeld erhalten würde, wenn er sich dort ständig aufhalten würde.

Was aber letztlich interessiert, ist die tatsächlich erhaltene Körperdosis. Sie wird ermittelt durch ein an einer repräs...

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