Radioaktivität
Man kann sie weder sehen noch riechen noch hören. Doch Strahlung gehört zur Natur. Sie umgibt uns Tag und Nacht und ist überall in unserer Umwelt wie auch in unserem Körper vorhanden. Radioaktivität gibt es seit der Entstehung der Welt, doch entdeckt wurde sie erst Ende des 19. Jahrhunderts. Mittlerweile ist sie eines der besterforschten Umweltphänomene, nicht zuletzt, weil sie sich so leicht messen lässt. Im Volksmund hat sich der Name «radioaktive Strahlung» eingebürgert, obwohl genau genommen nicht die Strahlung radioaktiv ist, sondern der Stoff, der die Strahlung abgibt: instabile Atomkerne, die spontan zerfallen oder sich durch menschliches Zutun spalten, in andere Atomkerne umwandeln und dabei ionisierende Strahlung aussenden.
Die Dosis machts aus
Geringe Strahlendosen sind verträglich. Schliesslich ist das Leben auf der Erde seit Jahrmilliarden der natürlichen radioaktiven Strahlung ausgesetzt. In höheren Dosen kann radioaktive Strahlung jedoch lebende Zellen schädigen. Sehr hohe Strahlendosen wirken tödlich. Bei stark bestrahlten Lebewesen treten Krankheiten wie Krebs und Veränderungen der Erbanlagen gehäuft auf. Ausschlaggebend für die Wirkung radioaktiver Strahlung auf Menschen, Tiere und Pflanzen ist:
- wie lange ein Körper der Strahlung ausgesetzt ist;
- wie stark diese Strahlung ist;
- und um welche Art von Strahlung es sich handelt (Alpha-, Beta- oder Gammastrahlung);
- wie empfindlich ein bestrahlter Körperteil ist;
- ob ein radioaktiver Stoff in den Körper aufgenommen wurde oder ob die Strahlung von aussen auf uns trifft.
Mit Radioaktivität verhält es sich ähnlich wie mit Alkohol oder vielen anderen Substanzen. Ein bis zwei Gläser Wein pro Tag sind durchaus bekömmlich, auch über lange Zeit. Wer hingegen auf einmal eine Flasche Schnaps austrinkt, kann an Alkoholvergiftung sterben. Jede Substanz kann der Gesundheit schaden – es ist nur eine Frage der Menge. In der richtigen Dosis dagegen werden viele «Gifte» und auch zahlreiche radioaktive Substanzen in der Medizin zur Heilung von Krankheiten eingesetzt.
Wir leben mit Radioaktivität
Strahlung aus natürlichen und technischen Quellen unterscheidet sich weder in ihrer Wirkung noch in ihrer Gefährlichkeit. Deshalb setzt die natürliche Radioaktivität einen verlässlichen Massstab für den sicheren Umgang mit technisch erzeugter Strahlung.
Die Wirkung einer Strahlendosis auf Lebewesen wird in der Masseinheit Sievert ausgedrückt (früher in Rem). In der Schweiz beträgt die durchschnittliche Strahlenbelastung pro Person rund 5,6 Millisievert (Tausendstel-Sievert, mSv) pro Jahr, mit grossen individuellen Abweichungen je nach Wohnort.
Drei Viertel dieser Strahlendosis sind natürlichen Ursprungs: kosmische und terrestrische Strahlung aus Boden und Fels sowie die Strahlung von Radongas in Wohnräumen. Weitere 21 Prozent stammen aus der Medizin und nur gerade 0,01 Prozent aus technischen Anwendungen. Aus den Schweizer Kernanlagen gelangen praktisch keine radioaktiven Stoffe in die Umwelt. Nur Personen, die in unmittelbarer Nähe wohnen, erhalten minime und gänzlich unbedeutende Dosen. Sie sind rund 400Mal kleiner als die natürliche Strahlendosis.
Jährliche Strahlendosis
Radon-222 und seine Folgeprodukte in Wohn- und Arbeitsräumen liefern den grössten Dosisbeitrag für die Bevölkerung.
Grosse Unterschiede von Ort zu Ort
Die natürliche Strahlenbelastung unterscheidet sich von Ort zu Ort, je nach Geologie und Höhenlage. In den Alpen kann sie bis zu doppelt so hoch sein wie im Mittelland. Weil die kosmische Strahlung mit der Höhe zunimmt, erhält man selbst bei einem kurzen Ferienaufenthalt in den Bergen eine höhere Dosis als während eines ganzen Jahres in der Umgebung eines Kernkraftwerks. Dasselbe gilt für einen einzelnen Überseeflug. Fliegendes Personal nimmt sogar bis zu sieben zusätzliche Millisievert (mSv) pro Jahr an natürlicher Strahlung auf.
Strahlendosen richtig einordnen
Die Strahlendosen in der Schweiz sind völlig unbedenklich. In Indien, Brasilien und im Iran gibt es Gebiete, in denen die Menschen aufgrund des Gesteinsuntergrundes pro Jahr bis zu 50 Mal höhere natürliche Strahlendosen aufnehmen als in der Schweiz. In der Schweiz und der EU sind 20 mSv pro Jahr der gesetzliche Grenzwert für strahlenexponiertes Personal in Medizin und Technik, 50 mSv sind es in den USA.
Die folgende Tabelle hilft Ihnen, Strahlendosen besser einzuordnen:
| Unmittelbare Umgebung eines Kernkraftwerks | 0,001-0,005 mSv pro Jahr |
| Röntgen eines Zahns | 0,005 mSv |
| Interkontinentalflug retour | 0,03 mSv |
| Nahrung (radioaktive Stoffe in Lebensmitteln) | 0,35 mSv pro Jahr |
| Mammographie | ca. 0,5 mSv |
| Kosmische Strahlung im Engadin | 1 mSv pro Jahr |
| Röntgen Darmtrakt | 4 mSv |
| Natürliche Strahlenexposition Schweiz im Durchschnitt | 4,2 mSv pro Jahr |
| Gesamte Strahlenexposition Schweiz im Durchschnitt | 5,6 mSv pro Jahr |
| Zwanzig Zigaretten täglich | ca. 8,8 mSv pro Jahr |
| Computertomographie des Rumpfs | ca. 10 mSv |
| Natürliche Strahlenexposition im Schwarzwald | 20 mSv pro Jahr |
| Natürliche Strahlenexposition in Kerala (Indien) | 80 mSv pro Jahr |
| Natürliche Strahlenexposition in Ramsar (Iran) | bis zu 200 mSv pro Jahr |
| Tödliche Einmaldosis | 5000 mSv |
Quelle: Forum Medizin und Energie
Natürliche Strahlenbelastung
Die Zusammensetzung des Untergrundes und die Höhenlage bestimmen die natürliche Strahlung.
Verschiedene Arten von Strahlung
Wenn instabile Atomkerne zerfallen, treten drei Arten von Strahlung auf: Alpha-, Beta- und Gammastrahlung. Bei der Alpha- und Betastrahlung sind Atomteilchen (Elektronen) beteiligt. Bei der Gammastrahlung dagegen handelt sich um sehr energiereiches Licht.
Alpha- und Betastrahlen haben geringe Reichweiten. Sie lassen sich gut abschirmen: Um die schweren Alphateilchen zu stoppen, reicht ein Blatt Papier oder die äussere Hautschicht aus abgestorbenen Zellen. Bei Betastrahlung sind dazu zehn Blätter Papier oder eine Aluminiumfolie nötig. Gammastrahlung hingegen ist sehr energiereich und durchdringend. Zur Abschirmung sind Bleiplatten oder Betonwände nötig.
Ein Spezialfall ist die Neutronenstrahlung. Künstlich erzeugt, ist sie beispielsweise für den Betrieb von Kernreaktoren sehr wichtig. Wie Gammastrahlung ist sie sehr durchdringend. Auch in der Natur entsteht Neutronenstrahlung, zum Beispiel in den oberen Schichten der Atmosphäre: Wenn Teilchen aus dem Weltraum auf Luftmoleküle prallen, schleudern sie aus deren Atomkernen Neutronen heraus.
Wird der menschliche Körper mit Alpha-, Beta- oder Gammastrahlung bestrahlt, so wird dieser selbst nicht radioaktiv – genauso wie ein Patient nach einer Röntgenaufnahme selbst nicht strahlt.
3 Arten von Strahlung
- Alphastrahlung
- Betastrahlung
- Gammastrahlung
Halbwertszeit: extrem kurz bis extrem lang
Die Zeitdauer, die verstreicht, bis die Hälfte einer gegebenen Menge instabiler Atome zerfallen ist und sich damit auch die radioaktive Strahlung halbiert hat, nennt man Halbwertszeit.
Jede radioaktive Atomsorte (Isotop) hat eine eigene Halbwertszeit
Es gibt in der Natur Isotope mit einer Halbwertszeit von einem Sekundenbruchteil und andere mit Halbwertszeiten von Milliarden von Jahren. Die Uranisotope haben zum Teil sehr lange Halbwertszeiten. Deshalb sind das Uran-235 und besonders das extrem langlebige Uran-238 heute noch auf der Erde vorhanden.
| Variante | Halbwertszeit | Aktivität | Strahlungsart |
| Uran-238 | 4’468’000’000 Jahre | 12 Bq/mg | Alpha- und Gammastrahlen |
| Uran-235 | 703’800’000 Jahre | 80 Bq/mg | Alpha- und Gammastrahlen |
| Uran-234 | 245’500 Jahre | 216’000 Bq/mg | Alpha- und Gammastrahlen |
| Plutonium-239 | 24’110 Jahre | 2’307’900 Bq/mg | Alpha- und Gammastrahlen |
| Cäsium-137 | 30 Jahre | 3’300’000’000 Bq/mg | Beta- und Gammastrahlen |
| Iod-131 | 8 Tage | 4’600’000’000’000 Bq/mg | Beta- und Gammastrahlen |
Die Anzahl Zerfälle pro Sekunde gibt die Strahlungsintensität resp. Aktivität eines radioaktiven Stoffs an. Sie wird in der Einheit Becquerel (Bq) angegeben. Viele Umwandlungen pro Sekunde bedeuten eine hohe Anzahl Becquerel, wenige Umwandlungen eine tiefe.
Hoch radioaktive Stoffe wandeln sich schnell und mit vielen radioaktiven Zerfällen pro Sekunde um (hohe Anzahl Becquerel). Entsprechend kurz ist ihre Halbwertszeit. Schwach radioaktive Stoffe wie das Uran-235 und Uran-238 zeigen dagegen nur wenige radioaktive Zerfälle pro Sekunde (tiefe Anzahl Becquerel) und haben daher sehr lange Halbwertszeiten – im Fall von Uran-238 entspricht die Halbwertszeit dem gegenwärtigen Alter der Erde. Aus den Halbwertszeiten und den heute noch vorhandenen Anteilen dieser Isotope lässt sich wiederum auf das Alter der Erde schliessen. Denn alles ursprünglich vorhandene Uran entstand – wie alle anderen Elemente – vor der Entstehung unseres Sonnensystems.
Selbst wenn sehr lange Halbwertszeiten beeindrucken mögen, so sind sie kein Anlass zur Sorge. Wo selten Zerfälle stattfinden, gibt es auch wenig Strahlung. Nicht aktiviertes Uran, so wie es in frischen Brennelementen ins Kernkraftwerk geliefert wird, ist deshalb strahlentechnisch unbedenklich und braucht keine spezielle Abschirmung.
Zerfallsgesetz
Strahlung baut sich zu Beginn stark ab. Nach jeder Halbwertszeit hat sich die Strahlung halbiert. Das kann je nach Isotop Bruchteile von Sekunden bis Milliarden von Jahren betragen.
Interview mit dem Kernphysiker Walter Rüegg
Er erklärt uns, was Radioaktivität ist, wo sie vorkommt und wie sie auf Menschen wirken kann.
