Äquivalentdosis

Physikalische Größe
Name Äquivalentdosis
Formelzeichen der Größe $ H $
Abgeleitet von Energiedosis
Größen- und
Einheitensystem
Einheit Dimension
SI Sv L2·T−2

Äquivalentdosis ist definiert als die vom Körper aufgenommene Energiedosis durch ionisierende Strahlung multipliziert mit einem Qualitätsfaktor, welcher der relativen biologischen Wirksamkeit (RBW) der jeweiligen Strahlungsarten Rechnung trägt. Die Einheit der Äquivalentdosis ist wie die der Energiedosis Joule pro Kilogramm (J/kg), da der Wichtungsfaktor dimensionslos ist. Um jedoch den Unterschied zur Energiedosis klarzustellen wird die Äquivalentdosis in der Einheit Sievert (Sv) angegeben.

Die Äquivalentdosisleistung ist die pro Zeiteinheit aufgenommene Äquivalentdosis.

In Deutschland wurde durch die Novellierung der Strahlenschutzverordnung von 20. Juli 2001 (zuletzt geändert am 4. Oktober 2011) die obige Definition der internationalen Strahlenschutzkommission (ICRP) von 1990 in die Vorschriften übernommen. Der Qualitätsfaktor Q wird der Veröffentlichung Nr. 51[1] der International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) entnommen. [2]

Berechnung

$ H = Q \cdot D $
H: Äquivalentdosis
Q: Qualitätsfaktor
D: Energiedosis

Die Qualitätsfaktoren Q unterscheiden sich von den Strahlungswichtungsfaktoren wR, die ebenfalls die biologische Wirksamkeit unterschiedlicher Strahlungsarten beurteilen. Allerdings werden diese zur Berechnung der Organdosis HT eingesetzt.

Größenordnung der Strahlenbelastung

Die natürliche Strahlenexposition (kosmische Strahlung, terrestrische Strahlung, Ingestion durch Nahrungsmittel und die Belastung durch Einatmen von natürlichem Radon-222) führt zu einer Strahlenbelastung (effektive Dosisleistung) der Größenordnung 2,1 mSv pro Jahr; etwa die Hälfte dieses Wertes wird durch Radon verursacht. Die durch medizinische Anwendungen bewirkte Dosis ist in einer vergleichbaren Größenordnung, so dass durchschnittlich etwa 4 mSv pro Jahr auf Mitteleuropäer entfallen. Die Exposition aufgrund medizinischer Diagnostik kann bei einzelnen Untersuchungen, wie etwa einer Computertomographie-Untersuchung des Bauchraumes, leicht über 10 mSv erreichen. Der Grenzwert für beruflich strahlenexponierte Personen beträgt in Deutschland 20 mSv pro Jahr.[3] Eine Einzeldosis von mehr als 6 Sv (=6000 mSv) führt durch Strahlenkrankheit ohne weitere Behandlung binnen Tagen zum Tod.

Historisches

Die Äquivalentdosis wurde früher in Rem (roentgen equivalent man) angegeben. 1 Sv ist gleich 100 Rem.

Berechnungsgrundlage war bis zur Novellierung der Strahlenschutzverordnung u. a. der Bewertungsfaktor q (RBW-Faktor), welcher das Produkt aus dem Qualitätsfaktor Q und einem modifizierenden Faktor N war. Während der Qualitätsfaktor die unterschiedliche biologische Wirksamkeit verschiedener Strahlungsarten berücksichtigte, wurde mit dem modifizierenden Faktor unterschiedlichen räumlichen Strahlungsverteilungen Rechnung getragen.

$ H = q \cdot D = Q \cdot N \cdot D $
H: Äquivalentdosis
q: Bewertungsfaktor
D: Energiedosis
Q: Qualitätsfaktor
N: modifizierender Faktor

Bei äußerer Bestrahlung ist N = 1. Bei innerer Exposition berücksichtigt der Wert von N unter anderem, wie der radioaktive Stoff in den Körper gelangt ist und in welchem Organ sich das radioaktive Element anreichern kann. Zu berücksichtigen ist auch die Ausscheidungsrate und die Strahlungsart; zum Beispiel ist Alpha-Strahlung außerhalb des Körpers aufgrund ihrer geringen Reichweite (Absorption durch äußere Hautschicht) relativ ungefährlich, im Körper aber aufgrund ihrer hohen Ionisierungsrate sehr schädigend.

In der Praxis wurde dem modifizierenden Faktor jedoch immer der Wert $ N=1 $ zugewiesen, weshalb schließlich auf ihn verzichtet wurde.[4]

Siehe auch

Referenzen

  1. International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU): Quantities and Units in Radiation Protection. ICRU Report 51, Bethesda, 1993
  2. Strahlenschutzverordnung (StrlSchV)
  3. http://www.bfs.de/de/ion/beruf_schutz/grenzwerte.html Bundesamt für Strahlenschutz
  4. Hanno Krieger: Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes. B. G. Teubner, Wiesbaden 2004, ISBN 3-519-00487-9, S. 309f.

Weblinks

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