Andreas Kühar - CBRN-Schutz in der Gefahrenabwehr

Um eine Beziehung zwischen der Aktivität einer (ideal punktförmigen) radioaktiven Quelle und der von ihr in einem bestimmten Abstand erzeugten Energiedosis herzustellen, ist die Dosisleistungskonstante erforderlich.

Die Dosisleistungskonstante hat die Einheit (μGy × m 2) / (h × GBq). Mit Kenntnis der Aktivität einer Strahlenquelle und der Dosisleistungskonstante kann die zu erwartende Dosisleistung in einem bestimmten Abstand berechnet werden.

Bei der Bestrahlung mit verschiedenen Strahlenarten von gleicher Energiedosis zeigen sich unterscheidbare biologische Wirkungen. Grund hierfür ist die unterschiedliche biologische Wirksamkeit einzelner Strahlungsarten. So haben schwere, langsame Teilchen, z. B. der α-Strahlung, eine stärkere biologische Wirksamkeit als schnelle leichte Teilchen wie beispielsweise die Elektronen der β-Strahlung.

Tabelle 6: Strahlungs-Wichtungsfaktoren unterschiedlicher Strahlungsarten

StrahlungsartWichtungsfaktor q

Um die unterschiedliche biologische Wirksamkeit verschiedener Strahlungsarten bewerten zu können, muss die Energiedosis daher mit einem Strahlungs-Wichtungsfaktor gewichtet werden. Die Einheit der Äquivalentdosis ist das Sievert (Sv).

Als Äquivalentdosisleistung wird die pro Zeiteinheit emittierte Strahlung bezeichnet. Die Maßeinheit der Äquivalentdosisleistung ist das Sievert pro Stunde (Sv/h) und ist die vorgeschriebene Messgröße im praktischen Strahlenschutz.

Die natürlich bedingte Strahlenexposition setzt sich aus der kosmischen und der terrestrischen Strahlung zusammen. Die kosmische Höhenstrahlung ist eine hochenergetische Teilchenstrahlung, die von der Sonne und anderen Himmelskörpern ausgeht. Die kosmische Höhenstrahlung nimmt mit der Höhe über Meeresniveau zu. Die terrestrische Strahlung basiert auf den in der Umwelt vorkommenden natürlichen radioaktiven Elementen. Abhängig von geologischen Gegebenheiten unterliegt die terrestrische Strahlenbelastung einer großen Schwankungsbreite. Im Wesentlichen wird die terrestrische Strahlung durch Kalium-40, Radium-226, Thorium-232 und Radon-222 verursacht.

Tabelle 7: Radioaktive Belastung des Menschen aus natürlichen Quellen (Quellen: Bundesamt für Strahlenschutz, Ionisierende Strahlung; LfU Bayern, Radioaktivität und Strahlung, 2016)

Quellemittlere Belastung pro Jahr (D)Extremwerte

Die mittlere zivilisatorische Strahlenexposition beträgt in Deutschland zirka 2,1 mSv/Jahr, wobei hier große individuelle Unterschiede auftreten können. Der Hauptbeitrag liegt bei der Exposition durch die medizinischen Anwendungen, wie diagnostische Untersuchungsverfahren (Röntgen-, radiologische Untersuchungen) aber auch der Tumorbehandlung mittels Strahlentherapie.

Der Anteil durch die technische Anwendung, z. B. bei Füllstandmessungen, Prüfung von Materialstärken und radiologischen Verfahren in der Forschung, sowie die Strahlenexposition durch Kernwaffenversuche, die Nutzung der Kernenergie und mögliche unfallbedingte Expositionen liegen statistisch um den Faktor 6 niedriger. Durch die oberirdischen Kernwaffentests der 1950er- und 1960er-Jahre trat auch in Deutschland eine erhöhte Strahlenexposition auf. Inzwischen beträgt die Strahlenbelastung infolge dieser Tests weniger als 10 μSv/a. Zusätzlich stellt heute der Luftverkehr eine wesentliche Quelle für die zivilisatorische Strahlenbelastung dar. Abhängig von der Flugroute, Flughöhe und -dauer führt beispielsweise eine Flugreise von Frankfurt nach New York und zurück zu einer radioaktiven Exposition von zirka 110 μSv. Aus den Einzelexpositionen ergibt sich damit in Deutschland eine mittlere effektive Dosis von 4,2 mSv/Jahr.

Tabelle 8: Strahlenbelastung durch die technische Nutzung der Radioaktivität (Werte nach Bundesamt für Strahlenschutz)

Quellemittlere Belastung pro Jahr (D)Extremwerte

Im zivilen Bereich werden radioaktive Stoffe in technischen und medizinischen Anwendungen aber auch in der Forschung vielfältig eingesetzt. Der Umgang mit diesen radioaktiven Materialien ist durch den Gesetzgeber streng reglementiert und wird durch zuständige Behörden überwacht. Aufgrund von technischen Störungen, Unfällen, kriminellen Handlungen aber auch menschlichem Fehlverhalten unter Verletzung von Sicherheitsvorschriften kam es in der Vergangenheit immer wieder zu Zwischenfällen, bei denen radioaktives Material freigesetzt wurde.

Etwa ein Drittel aller Vorkommnisse mit radioaktiven Stoffen entfallen auf Unfälle im Zuge des Transports. Zumeist waren dabei medizinische Transporte betroffen, die radioaktive Präparate (Indium, Technetium, Jod) transportierten.

Als radioaktive Güter gelten Materialien, deren Aktivität sowie die Dosisleistung an ihrer Oberfläche die Grenzwerte der ADR/RID bzw. IATA-DGR übersteigen. Diese Güter sind der Gefahrgutklasse 7 (Radioaktive Stoffe) zugeordnet.

Tabelle 9: Vorkommnisse mit radioaktiven Stoffen in der Bundesrepublik innerhalb von zwei Jahren (Quelle: BfS-Jahresberichte zu Umweltaktivität und Strahlenbelastung)

VorkommnisUrsacheRadiologische FolgenMaßnahmen/ Bemerkungen

Bei der Kennzeichnung gemäß Klasse 7 gibt die UN-Nummer keine Auskunft über den transportierten Stoff, sondern nur über die Aktivität und die Dosisleistung des Versandstückes. Radioaktive Stoffe und Gegenstände, deren Aktivität oder Oberflächendosisleistung unterhalb der Grenzwerte liegen, können unter bestimmten Voraussetzungen als so genannte freigestellte Versandstücke außerhalb der Klasse 7 transportiert werden.

Je höher die Gefährdung des nicht abgeschirmten radioaktiven Materials für Mensch und Umwelt (Aktivität, Radionuklid, Aggregatszustand), desto höher sind die Anforderungen beim Transport und hier insbesondere an die Verpackung.

Als Kriterium für eine Typ-A-Transportverpackung gilt: Nach einer schweren Beschädigung der Verpackung darf bei 30-minütiger Expositionszeit in einem Meter Abstand die effektive Dosis nicht größer als 50 mSv sein.