Fukushima: Gesundheitliche Risiken für die Bevölkerung

13. März 2011 von Joe Dramiga in Medizin

Welches gesundheitliche Risiko besteht für die japanische Bevölkerung bei der möglicherweise austretenden Radioaktivität?

Ich habe versucht einen kleinen Leitfaden für Laien zu erstellen. Grundsätzlich ist zu betonen, dass eine untere Strahlenbelastung, die zu keiner (auch keiner langfristigen) Wirkung führt, nicht bekannt ist. Um die gesundheitlichen Risiken für die Bevölkerung einschätzen zu können muss man versuchen folgende Fragen zu beantworten (nicht immer wird das möglich sein).

 

Welche radioaktiven Elemente sind ausgetreten?
Wie sind die Menschen der radioaktiven Strahlung ausgesetzt?
Was ist die Äquivalentdosis der radioaktiven Elemente in Sievert?
Was ist die Äquivalentdosisleistung der radioaktiven Elemente?
Was ist die effektive Halbwertszeit der radioaktiven Elemente?

Welche radioaktiven Elemente sind ausgetreten?

Folgende radioaktiven Elemente könnten ins Freie dringen: Cäsium 134 +137, Jod 129 + 131, Plutonium, Strontium 90 (Strontium 90 lässt sich mit einem herkömmlichen Geigerzähler nicht aufspüren. Ich weiß nicht warum)

Bisher (13.3.2011, 15:17) sind in Fukushima nur Cäsium 137 und Jod 131 gemessen worden.

Wie sind die Menschen der radioaktiven Strahlung ausgesetzt?

Man unterscheidet hier ob die Strahlung von außen (externe Exposition) oder von innen (interner Exposition) wirkt.

Externe Exposition: Diese Strahlung wird vor allem von radioaktiven Staubteilchen verursacht, die anfangs in der Luft schweben und sich schließlich am Boden oder anderen Oberflächen absetzen.

Interne Exposition: Sie wirkt von innen auf den Körper und stammt von radioaktiven Stoffen, die in den Körper aufgenommen wurden. Dies kann vor allem durch das Einatmen von radioaktivem Staub (Inhalation) und durch die Aufnahme von verstrahlten Nahrungsmitteln (Ingestion) erfolgen.

Ergänzend muss man dazu sagen, dass Radioaktivität etwas natürliches ist. Der Mensch ist immer radioaktiver Strahlung ausgesetzt. Natürliche radioaktive Stoffe in Böden und Gesteinen geben Strahlung ab. Und sie kommt nicht nur aus der Erde, sondern auch vom Himmel. Je höher, desto stärker ist diese Strahlung. Bei Langstreckenflügen, in mehreren Kilometern Höhe, ist sie bereits relevant.

Was ist die Äquivalentdosis der radioaktiven Elemente in Sievert?

Die durch die radioaktive Strahlung vom Körper aufgenommene Energiedosis wird mit einem Strahlungswichtungsfaktor multipliziert, je nachdem ob es sich um Alpha-, Beta- oder Gammastrahlung handelt. (Dieser Strahlungswichtungsfaktor trägt der relativen biologischen Wirksamkeit (RBW) der jeweiligen Strahlung Rechnung.) Man nennt das dann die Äquivalentdosis und ihre Einheit ist das Sievert (Sv).

Strahlenschäden lassen sich generell in somatische und genetische Schäden unterteilen. Die genetischen Schäden treten erst in der nachfolgenden Generation auf. Bei den somatischen Schäden lassen sich Früh- u. Spätschäden unterscheiden. Zu den Frühschäden zählt z.B. eine Veränderung des Blutbildes oder Haarausfall. Die Spätschäden kann man in Krebs und nicht Krebs (z.B. Unfruchtbarkeit) unterteilen.

Äquivalentdosis und Wirkungen auf den Körper

< 0,2 Sv:  keine erkennbaren Wirkungen
0,2 – 1 Sv: vorübergehende, leichte Veränderung des Blutbildes; ernste Schäden nicht wahrscheinlich
1 – 2 Sv: Übelkeit, Erbrechen, Müdigkeit, Durchfall; schwere Erkrankung möglich, Erholung aber wahrscheinlich
2 – 6 Sv: Zunahme der Sterblichkeit bis hin zu wenigen Überlebensfällen
> 6 Sv:  geringe Überlebenschancen

Was ist die Äquivalentdosisleistung der radioaktiven Elemente?

Es spielt eine wichtige Rolle, ob in kurzer Zeit eine hohe Äquivalentdosis aufgenommen wird oder ob dabei mehr Zeit vergeht. Die Äquivalentdosisleistung wird in Sievert pro Sekunde oder 1 Millisievert pro Jahr gemessen. Bei kerntechnischen Anlagen wird die Äquivalentdosisleistung in Mikrosievert pro Stunde (uSv/h) angegeben.

In Deutschland gelten folgende Grenzwerte für die Äquivalentdosisleistung:

1 mSv pro Jahr für Personen der allgemeinen Bevölkerung

20 mSv pro Jahr für volljährige Personen (mit Ausnahme von schwangeren Frauen), die beruflich strahlenexponiert sind.

Der Gesetzgeber kann viel wollen, aber wie sieht es wirklich aus? Insgesamt beträgt die effektive Dosis des Menschen durch natürliche Quellen etwa 2,4 mSv pro Jahr, etwa die Hälfte davon wird durch Radon verursacht. Der Wert schwankt jedoch regional und liegt in Deutschland zwischen 1 und 5 mSv pro Jahr.

Kennt jemand die Grenzwerte und die tatsächlichen Werte für Japan?

Grenzwerte der Körperdosis pro Kalenderjahr für Menschen die beruflich strahlenexponiert sind 

Augenlinse: 150 mSv
Hände, Unterarme, Füße, Knöchel: 500 mSv
Haut: 500 mSv
Schilddrüse, Knochenoberfläche: 300 mSv
Dickdarm, Lunge, Magen, Blase, Brust, Leber, Speiseröhre, andere Organe oder Gewebe: 150 mSv

Was ist die effektive Halbwertszeit der radioaktiven Elemente?

Im Körper lagern sich die aufgenommenen radioaktiven Substanzen in den Organen und Geweben an. Unter der biologischen Halbwertszeit (Tbiol) versteht man die Zeit, in der der Körper die Hälfte eines vorher aufgenommen radioaktiven Element auf natürlichem Weg – also durch Stuhl, Harn oder Schweiß – wieder ausscheidet. Die biologische Halbwertszeit richtet sich nach der chemischen Eigenschaft der jeweiligen Substanz.

Das heißt Tbiol bezieht sich nur auf die Stoffmenge und hat nichts mit der physikalischen Halbwertszeit des Stoffes zu tun!

Die effektive Halbwertszeit (Teff) ist die Zeit, nach der die gesamte Ursprungsaktivität einer radioaktiven Substanz im Organismus auf die Hälfte abgeklungen beziehungsweise ausgeschieden ist. Zur Berechnung der effektiven Halbwertszeit verwendet man die biologische und die physikalische Halbwertszeit einer Substanz, das heißt es werden sowohl der radioaktive Zerfall als auch die Ausscheidung der Substanz berücksichtigt.

Hierbei gilt die Formel:  Teff=Tphys * Tbiol/(Tphys + Tbiol)

Mit der Äquivalentdosisleistung und der effektiven Halbwertszeit kann man nun eine Idee für die dauerhafte (und zum Glück schwindende) Strahlenwirkung bekommen, die der Körper durch die einzelnen radioaktiven Elemente ausgesetzt ist.

Weiterführende Links

Radioaktive Strahlung in Deutschland
 


7 Kommentare zu “Fukushima: Gesundheitliche Risiken für die Bevölkerung”

  1. Martin Holzherr Antworten | Permalink

    Sie sind mir zu schnell

    Noch wissen wir nicht wie's weitergeht mit Fukushima. Es macht schon einen Unterschied ob der Geigerzähler anschlägt oder ob ein großer Teil des Reaktorinhalts freigesetzt wird. Im Moment ist noch beides möglich.

  2. Werner Antworten | Permalink

    Strontium 90

    "Strontium 90 lässt sich mit einem herkömmlichen Geigerzähler nicht aufspüren." - Liegt es vielleicht daran, daß Strontium 90 ein Beta-Strahler ist und "herkömmliche" Geigerzähler nur auf Gamma-Strahlung reagieren? (Was sind herkömmliche Geigerzähler? Ich kenne mich da nicht aus?)

  3. Engywuck Antworten | Permalink

    Ich vermute eher, dass es an der geringen Spaltenergie liegt:
    Nach http://atom.kaeri.re.kr/cgi-bin/nuclide?nuc=Sr-90
    hat Sr-90 eine Spaltenergie von 546keV, die dann (vermutlich) sich auch noch auf Tochternuklid und Zerfallselektron verteilen dürfte.
    Iod-131 (http://atom.kaeri.re.kr/cgi-bin/nuclide?nuc=I-131), auch Beta, hat dagegen knapp das doppelte, 971keV und Cs-134 schon 2,1MeV

    Ich vermute, dass die üblichen Geigerzähler einfach auf eine gewisse Mindestenergie eingestellt sind, da sonst zu viele Fehlmessungen erreicht würden. Zudem ist die Messkammer (im Geigerzähler) ja auch noch mit einem Glimmerplättchen o.ä. abgeschlossen (bei auch Alphastrahlung messenden, sonst was besser abdichtbares, dickeres), so dass die einkommende Strahlung erstmal dieses passieren muss.

    Reine Spekulation, klingt mir zumindest aber sinnig :D

  4. Joe Dramiga Antworten | Permalink

    Die 50 im Kraftwerk

    400 mSv pro Stunde wurden gestern morgen im Kraftwerk Fukushima I gemessen. Hoffen wir, dass die 50 verbliebenen Arbeiter ausreichend geschützt sind.

  5. unwichtig Antworten | Permalink

    halbwertszeiten

    brauche hilfe bei einem referat zum thema ´halbwertszeiten´.
    schnell meldet euch
    danke ;*

  6. Cheeses Antworten | Permalink

    Strontium 90 lässt sich mit einem herköm

    Hallo,

    Strontium 90 ist ein Beta-Strahler.
    Für Alpha- und Beta-Strahler benötigt man spezielle Messgeräte.
    Herkömmliche Geigerzähler sprechen nur bei Gamma-Strahlung an.

    greetz

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