Sicherheit

Alle biologischen Reaktionen auf ionisierende Strahlung sind auf die gleichen Grundvorgänge der Ionisation und Anregung von Atomen und Molekülen zurückzuführen. Durch diese Prozesse kann das physikochemische Gleichgewicht und damit schließlich der Stoffwechsel der Zelle gestört werden, wodurch es zu verschiedenen funktionellen und morphologischen Veränderungen kommen kann, an deren Ende die biologisch fassbare Strahlenwirkung steht. Diese ist abhängig von den Eigenschaften des bestrahlten Gewebes, von der lonisationsdichte der jeweiligen Strahlung (Alpha, Beta, Gamma bei verschiedenen Energien), von der Dosisleistung, d.h. der absorbierten Strahlungsenergie pro Zieleinheit und Masse, und von der Größe des bestrahlten Körpervolumens. Letzteres ergibt sich aus der Anordnung der Strahlenquelle zum Körper und der Durchdringungsfähigkeit der Strahlung.

Die Aktivität einer radioaktiven Substanz wird in Becquarel (Bq) angegeben. l Bq = 1 Zerfall pro Sekunde. Für die früher verwendete Einheit Curie (Ci) gilt: 1 Ci = 3.7 x 10^10 Bq. Als Maß für die primäre Schädigung des Gewebes wird die Energiedosis definiert. Sie ist der Quotient aus der Energie, die durch die ionisierende Strahlung auf das Material in einem Volumenelement übertragen wird, und der Masse in diesem Volumenelement. Sie hat die Einheit Gray (Gy). 1 Gy entspricht einer Energieabgabe von 1 J/kg. Die biologische Wirkung (Qualitätsfaktor) hängt nicht nur von der Menge der absorbierten Strahlungsenergie, sondern auch von der lonisierungsdichte längs der Bahn der ionisierenden Teilchen ab. Die wichtigsten Arten dicht ionisierender Strahlung sind: Schnelle Neutronen bzw. die durch sie ausgelösten Rückstoßprotonen, Alpha-Teilchen und Protonen nebst Alpha-Teilchen, die infolge von Kernreaktionen mit langsamen Neutronen im Gewebe erzeugt werden. Ihre biologische Wirksamkeit ist, verglichen mit der von Gamma-Strahlung sehr groß. Will man die Wirkung beliebiger Strahlungen auf Gewebe miteinander vergleichen, so verwendet man den Begriff der Aquivalentdosis. Ihre Einheit ist das Sievert (Sv). Die Aquivalentdosis ist das Produkt aus Energicdosis und Qualitätsfaktor. Dieser ist für Röntgen-, Gamma- und Betastrahlung 1, für Alpha-Strahlung aus radioaktivem Zerfall 20.

Da man im Praktikum mit schwachen radioaktiven Präparaten arbeitet, soll hier nicht die Wirkung hoher Dosen behandelt werden. Es darf aber nicht die Dauerbelastung kleiner Dosen übersehen werden. Für das Auftreten von Schädigungen gibt es keine prinzipielle, nur eine praktische untere Grenze. Die Klärung der Wirkung schwacher Dauerbestrahlung ist wichtig für die Festlegung der Toleranzdosen. Diese Problemstellung führt auf die Frage nach der natürlichen Strahlenbelastung, der der Organismus infolge der Umweltbedingungen ausgesetzt ist. Sie setzt sich aus der äußeren und inneren Strahlenbelastung zusammen. Zu der ersteren ist kosmische Strahlung und die der umgebenden Luft und der Gebäudewände sowie die Erdstrahlung zu rechnen. Die durchschnittliche jährliche kosmische Strahlenbelastung beträgt in unseren Breiten 0.35 mSv/a, der durch Betonbauten hervorgerufene Beitrag kann 1 mSv/a erreichen, während die Erdstrahlung stark von der Gesteinsunterlage (Ra, K) abhängt und zwischen 0.55 und 2.5 mSv/a liegt. Die innere Strahlenbelastung rührt von der Gesamtheit aller im Organismus befindlichen radioaktiven Stoffe her. Insbesondere sind das 226Ra, 40K, 14C sowie in der Luft vorhandene Thorium- und Radiumemanation, die in die Lunge gelangt. Man schätzt die innere Strahlenbelastung auf 0.25 – 2.5 mSv/a. Es lässt sich also folgern, dass in unseren Breiten der Organismus einer natürlichen Dauerbelastung von mindestens 2 mSv/a ausgesetzt ist. Eine biologische Wirkung dieser Strahlenbelastung wird zwar angenommen, konnte aber bis jetzt wegen der geringen Größe des Effektes nicht eindeutig erfasst werden. Bei vorschriftsmäßigem Umgang mit den Strahlungsquellen im Praktikum liegt die zusätzliche Strahlendosis unter der natürlichen Belastung. Die strahlenempfindlichsten Gewebe des Körpers sind die lymphatischen Organe, ferner Knochenmark und Magenschleimhaut. In den Lymphknoten finden sich schon nach 250 mSv deutliche, wenn auch in der Regel rasch ausheilende Schäden. Auch die genetischen Strahlenwirkungen spielen bei der Festlegung der Toleranzgrenze eine Rolle. Es besteht ein Zusammenhang zwischen der verabfolgten Gesamtstrahlendosis und der Häufigkeit von Genmutationen. Daher empfiehlt es sich, die Strahlenbelastung bis zum Ende der Fortpflanzungsperiode so klein wie möglich zu halten. Bei beruflich strahlenexponierten Personen darf eine Summendosis von 400 mSv nicht überschritten werden.

Alle Personen, die Umgang mit ionisierender Strahlung haben, unterliegen der Strahlenüberwachung. Sie wird mit Filmplaketten durchgeführt. Bei der Plakette wird die Strahlenbelastung aus der Schwärzung des Films ermittelt. Vor dem Film befinden sich nebeneinander unterschiedlich dicke Absorberfolien. Aus dem Verhältnis der Schwärzung hinter den Absorbern wird auf die Art der Strahlung und die Dosis geschlossen. Damit die Strahlenbelastung möglichst klein gehalten wird, sind folgende Regeln zu beachten: Alle Arbeiten mit radioaktiven Substanzen sollten möglichst schnell durchgeführt werden. Dabei ist zu bedenken, dass die Strahlenbelastung quadratisch mit der Präparatentfernung abnimmt. Am einfachsten lässt sich eine Quelle in ihrer nächsten Umgebung abschirmen. Bei relativ geringem Gesamtgewicht des Absorbermaterials ist hier der Raumwinkel, auf den sich der Schutz auswirkt, maximal. Bei sachgemäßer Handhabung der radioaktiven Quellen im Praktikum, wobei Sie bitte den Anweisungen des betreuenden Betreuers folgen, ist die Strahlenbelastung durch Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlung kleiner als die natürliche Strahlenbelastung. Die im Praktikum verwendeten radioaktiven Präparate sind in inaktive Präparathalter fest eingeschlossen, so dass keine Gefahr einer Kontamination bzw. Inkorporation besteht. Sollte bei der Durchführung eines Versuches ein Präparat beschädigt werden, benachrichtigen Sie sofort den für Ihren Versuch zuständigen Betreuer, den Praktikumsleiter bzw. den Strahlenschutzbeauftragten Dr. G. Reicherz, NB 2/127, Tel. 23542.
Die radioaktiven Präparate sind in Tresoren mit Blei weitgehend abgeschirmt. Bei manchen Versuchen müssen Sie hintereinander mit verschiedenen Präparaten arbeiten. In diesen Fällen benutzen Sie die vorhandenen Abschirmvorrichtungen und halten Sie Abstand von den gerade nicht benutzten Präparaten. Die Praktikanten tragen für alle ihnen ausgehändigten sowie die in den Messapparaturen vorhandenen Präparate für die gesamte Versuchsdauer die Verantwortung. Nach dem Versuch sind nicht fest eingebaute Präparate von den Betreuern in die entsprechenden Tresore wegzuschließen.