Auswirkung atomarer Bestrahlung auf den Körper. Amnestie für Bestrahlte mit niedrigen Dosen?

Essay , 2017 , 15 Pages , Grade: 1

Physics - Nuclear Physics

Dem Risiko ionisierender Strahlen könnte im niedrigen Dosisbereich durch Anregung von Radikalfängern, verstärkter RNA-Reparaturen oder letztendlich durch Suizid irreparabler Zellen in Grenzen begegnet werden. Diese Begegnung könnte bei nicht zu hohen Dosen sogar, so wird von einigen Experten versichert, zu einer Reduktion auch der Spontanrate, also zu einer Strahlenhormesis führen. Erst höhere Dosen überfordern diese Systeme und machen ein Strahlenrisiko erkennbar.

Ursprünglich wurde das Potential der Kernenergienutzung euphorisch begrüßt, aber der entsetzliche Einsatz 1945 von Kernwaffen der USA auf die bewohnten Städte Hiroshima und Nagasaki ernüchterte. Die Hinterlassenschaft noch lange – salopp gesagt eigentlich fast immer - strahlender in Reaktoren zur Stromerzeugung und auch zur Waffenproduktion eingesetzter Brennelemente tat ein Übriges. Können doch absorbierte ionisierende Strahlen auch noch Jahre später an Menschen zu Leukämien und anderen Krebsformen führen und schon ohne Strahlen auftretende reichliche Fälle erhöhen. Zeitlich und lokal schwankend und daher ein niedriges Strahlenrisiko verschleiernd liegt die registrierte Spontanrate der Krebsmortalität bei rund 25 Prozent, also bei einem Viertel aller Todesfälle. Etwa sechs bis acht Promille sind von spontaner Leukämiemortalität betroffen, sie ist aber deswegen nicht weniger gefürchtet. Die durchaus verursachte, dennoch häufig als „Spontanrate“ bezeichnete Krebsmortalität variiert je nach Vorliebe für den Tabakkonsum, falsche Ernährung, Übergewicht, Infektionen, Alkohol, UV-Strahlen der Sonne und Bewegungsmangel – um nur einige zu nennen. Dem Risiko ionisierender Strahlen könnte aber im niedrigen Dosisbereich durch Anregung von Radikalfängern, verstärkter RNA-Reparaturen oder letztendlich durch Suizid irreparabler Zellen in Grenzen begegnet werden.

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reduzieren würde, wie klein auch die Dosis sei, d.h. keine Dosis sei klein genug

um risikolos zu sein. Das wird aber auch durchaus bezweifelt.

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Strahlendosen und ihre Raten

Mit der Energiedosis ist die durch Strahlen in exponierten Stoffen pro

Masseneinheit (kg) geleistete Arbeit gemeint. Die Bezeichnung der

Dosiseinheit ,,Gray" (1Gy) erinnert an den Strahlenexperten Harold Gray, sie

wurde für das Verhältnis `1 Joule/kg` festgelegt. Wegen des durch Strahlen

verursachten Ausfalls zu vieler Körperzellen können hohe akute

Ganzkörperdosen von 4 oder 6 Gy für jeweils 50 oder 90 Prozent derart

Exponierter nach einer kurzen Latenzzeit von Tagen oder Monaten tödlich

enden. Für die diese Frist zunächst Überlebenden 50 oder 10 % ist eine über

die Spontanrate hinausgehende Bedrohung aber noch nicht ausgestanden.

Damit müssen mit entsprechend abnehmender Wahrscheinlichkeit aber auch

geringer Bestrahlte noch in Unsicherheit leben. Hört diese Unsicherheit erst bei

der Dosis Null auf oder doch schon darüber?

Das Risiko hängt neben der Dosishöhe von der sie verursachenden Strahlenart

ab, weil Neutronen- und die dichtionisierenden Alphastrahlen bei gleicher

Dosis ein höheres Krebsrisiko als die locker ionisierenden Beta-, Gamma- und

Röntgenstrahlen verursachen. Der Strahleneffekt hängt neben dem

Geschlecht ­ Frauen sind gefährdeter - auch vom Alter der exponierten

Person ab ­ je niedriger das Alter bei der Dosisaufnahme, desto höher das

Risiko. Auch fand sich an bestrahlten Organen eine unterschiedliche Tendenz

zur Bildung von Krebs. Weil medizinische Bestrahlungen meist einzelne oder

wenige Organe und Radon hauptsächlich die Lunge betreffen, ist es sinnvoll

das Risiko einer Teilkörperdosis als Ganzkörperäquivalent vergleichend

darzustellen was die Risikozuordnung vereinfacht.

Deshalb wurde für den Strahlenschutz eine ,,Effektivdosis" eingeführt. Ihre

Einheit ,,Sievert" (Sv) wurde nach dem schwedischen Strahlenschützer Ralph

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Sievert benannt. Ein Gray einer locker ionisierenden Strahlung wird hinsichtlich

des biologischen Effekts mit einem Sievert gewichtet, die Effektivität von

Neutronenstrahlen liegt pro Gray zwischen 5 und 20 Sv, abhängig von deren

Energie. Ist diese ungewiss, wird mit 10 Sv pro Gy gerechnet. Ein Gy einer

Alphastrahlung wird mit 20 Sv beurteilt.

Expositionen in der Größenordnung der Dosiseinheit und darüber kommen

außer in der Strahlentherapie und im Zentrum größerer Strahlenereignisse nur

selten vor während Promille der Dosiseinheit (Millisievert, mSv) die üblichen

Strahlenpegel bestimmen.

Die Rate (Leistung) einer Dosis ist die in einer bestimmten Zeit geleistete Arbeit.

Sie liegt neben Strahlenquellen aus dem Weltraum durch die auf der

Erdoberfläche unterschiedlich verteilte naturgegebene Hintergrundstrahlung

zwischen 1 und 260, häufig zwischen 2 und 4 Millisievert pro Jahr (mSv/a). Der

globale Mittelwert lag zu Beginn des Auftretens irdischer Lebensformen vor

dreieinhalb Milliarden Jahren bei geschätzten 7 mSv/a. Durch den teilweisen

radioaktiven Zerfall der ursprünglichen Radionuklide liegt er gegenwärtig

global bei nur mehr 2,4 mSv/a. In Deutschland wie in Japan bei 2,1, in

Österreich bei 2,8, in den USA bei 3,1, in der Schweiz bei 5,5 mSv/a und in

Finnland bei 7,6. Über 1 mSv/a liegende Werte des Strahlenbackgrounds

gehen überwiegend von den gebietsweise erheblich schwankenden

Konzentrationen des Radons aus. Besonders in Gebieten mit gegenüber dem

globalen Mittelwert deutlich höheren Dosisraten wie etwa 70 mSv/a an 70.000

Bewohnern in Indiens Kerala oder im iranischen Ramsar mit dem höchsten

gemessenen Wert in bewohnten Gebieten von 260 mSv/a. Ein erhöhtes

Krebsrisiko für die dort betroffene Bevölkerung war unerwartet nicht

nachweisbar und beschäftigt natürlich den Strahlenschutz sehr, spricht es

doch für eine Dosisschwelle.

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Mit steigender Tendenz kommen seit etwa hundert Jahren in entwickelten

Ländern erhöhte Dosisraten durch medizinisch vorteilhaft genutzte

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Strahlenquellen: jährlich in Österreich 1,3, in Deutschland 1,9, in den

Vereinigten Staaten 3 mSv/a (nachdem sie 1982 noch bei 0,5 mSv/a und

Person lag). Die seit etwa sechzig Jahren eingeführte Nukleartechnologie

exponiert durchschnittlich mit unter einem Prozent des mittleren natürlichen

Strahlenhintergrunds, was die Einen aufregt, Andere aber beruhigt.

Die Internationale Strahlenschutzkommission ICRP, das Gutachtergremium an

dessen Empfehlungen sich die Industrienationen hinsichtlich der

entsprechenden Gesetzgebung zumeist orientieren, empfahl ungeachtet der

erwähnten Erfahrungen in stärker bestrahlten Gegenden neuerlich im Jahr

2007 in ihrer Publikation 103, dass die Bevölkerung keiner Dosisrate über

1 mSv/a zusätzlich zum Strahlenbackground oder medizinisch

gerechtfertigten Expositionen ausgesetzt werden sollte. Immerhin empfahl die

Kommission für im Beruf mit Dosimetern überwachte Strahlenexponierte einen

Grenzwert von 20 mSv/a, der nur dann bis 50 mSv/a erhöht werden darf,

wenn in einem Fünfjahreszyklus 100 mSv, also der Bereich niedriger Dosen

nicht überschritten wird.

Der wurde aber erheblich durch den Einsatz der Atombomben in Hiroshima

und Nagasaki überschritten und die Folgen beschäftigt siebzig Jahre danach

noch immer die

Life Span Study (LSS).

Am 6. August 1945 um 8:15 Uhr wurde über dem Zentrum des plan

ausgebreiteten Hiroshima eine für die Kettenreaktion ausreichende Masse an

stark angereicherten Uran-235 durch Beschuss von 25,6 kg einer Projektilmasse

auf 38,4 kg der Zielmasse in einem Rohr innerhalb der Bombe vereinigt.

Davon wurden 0,86 kg gespalten und 63 Billionen Joule, begleitet von einem

Lichtblitz der die Sonne 10-fach übertraf plötzlich frei. Die Luft erreichte im

Hypozentrum (Explosionszentrum) Sonnentemperaturen (6000 °C), am

Bodennullpunkt (ground zero) noch immer 4000 °C und brannte eine

Kreisfläche mit einem Radius von fast 1,4 km vom Nullpunkt nieder. Die vom

Zentrum mit 35 atm auslaufenden enormen Luftdruckwellen, ebneten die

Häuser weitgehend ein. Durch diese Wellen, der großen Hitze die einen

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Feuersturm entfachte und den teilweise hohen Strahlendosen starben bis zum

Jahresende die Hälfte der 245.000 Bewohner. Für den ground zero, 570 m

unter dem Explosionzentrum wurde eine Dosis von 165 Gy geschätzt. Die Dosis

fiel schon 1 km entfernt nach laufender Abschwächung durch die Luft auf 4,5

Gy und erreichte in 2,5 km den Milligraybereich. Deshalb waren die Bewohner

je nach der Distanz zum Nullpunkt innerhalb von 2,5 km unterschiedlichsten

Dosen ausgesetzt.

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Drei Tage später um 11:06 Uhr wurde 470 m über dem hügeligen Nagasaki

auch noch schnell - bevor Japan wohl nicht zuletzt wegen der

Kriegserklärung der Sowjetunion an Japan am 8. August die Kapitulation eine

Woche später unterzeichnete - alternativ eine kugelförmige Plutoniumbombe

gezündet. Durch die präzise Implosion einer Hohlkugel aus nur 6,2 kg

Plutonium-239 wurde die für dieses Isotop deutlich geringere kritische Masse

auf engstem Raum für das Einsetzen der Kettenreaktion erreicht. Letztere

wurde durch das Verdampfen der Bombe vorzeitig gestoppt, dennoch

wurden 1,2 kg gespalten und 83 Billionen Joule freigesetzt. Für den Nullpunkt

wurde eine Dosis von 350 Gy geschätzt, sie fiel 1 km entfernt auf 8,7 Gy.

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Der

Explosion nur einer Bombe erlag ein Viertel der 280.000 Bewohner Nagasakis ­

etwa die Hälfte am ersten Tage, der Rest bis Mitte 1946. Die gemittelte Dosis

der über 5 mGy exponierten Bevölkerungen beider Städte lag bei 0,2 Gy.

Die in weniger als einer Sekunde akut aufgenommenen Dosen wurden

entsprechend dem jeweils vermehrten Wissensstand mehrmals nach 1957,

1965, 1986, 2002 (DS02), zuletzt in revidierter Form (DS02R1) erst vor kurzem neu

berechnet und publiziert. Die Dosen durch Neutronenaktivierung am Boden

radioaktiv gemachter Elemente, durch den Niederschlag (Fallout) der in den

Bomben hergestellten Spaltprodukte, sowie der Uran- und Plutoniumreste der

Bomben blieben nur abschätzbar. In Hiroshima sollen die Falloutdosen unter

1%, in Nagasaki unter 5% der akuten geblieben sein.

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Innerhalb von 2,5 km vom Nullpunkt exponierte 54.000 Überlebende denen

eine Dosis zugerechnet werden konnte, wurden hinsichtlich der Spätschäden

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mit 40.000, die zwischen 2,5 und 10 km vom Punkt Null entfernt mit Dosen

unter 5 mGy exponiert wurden von März 1947 an von der U.S. Atomic Bomb

Casualty Commission verglichen. 1975 wurde das Projekt in einer

Forschungsstiftung mit japanischer Beteiligung in der Radiation Effects

Research Foundation, RERF, reorganisiert.

Schon wenige Jahre nach den Explosionen fielen vermehrt Leukämien auf. Die

Leukämiemortalitätswelle kulminierte zehn Jahre nach der Explosion um sich in

vier Jahrzehnten wieder der Spontanrate anzunähern. Sie ist gegenwärtig bis

auf wenige Fälle abgeklungen. Von 1950 bis 2003 wurden in beiden Städten

310 Leukämietodesfälle registriert, 103 Fälle wurden der Strahlung

zugerechnet. Nach dem 14. Report von Kotaro Ozasa und Kollegen der RERF

von 2012 liegt das strahlenbedingte Leukämierisiko von 0,1 Gy bei rund 0,1 %,

bei der zehnfach höheren Dosis von 1 Gy aber bei rund 2 %, also 20-fach

höher, weil das Risiko mit der Dosis steiler als linear proportional ansteigt.

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Die

akute lymphatische und die chronisch myeloische Leukämie steigt mit der

Dosis zwar linear proportional, die akute myeloische Form aber mit dem

Quadrat der Dosis.

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Bis 2003, dem Abschluss des genannten Reports waren von den in die Studie

aufgenommenen 86.611 Überlebenden 58 % verstorben darunter 10.929 an

Krebs solider Tumore, aber nur 527 strahlenverursacht. Eine über die

Krebsspontanrate hinausgehende strahlenbedingte Erhöhung verzögerte sich

um fast ein Jahrzehnt um dann aber ständig anzusteigen. Das spontane

Krebsrisiko (von etwa 25 %) erhöht sich strahlenbedingt um 10 Prozent pro

Dosiseinheit, also auf etwa 35 % und bei linearer Proportionalität bliebe eine

Krebsrisiko von 1 % pro 0,1 Gy, also eine Erhöhung des mortalen Krebsrisikos

auf 26 %.

Nach Verwendung der von der RERF erhobenen Daten kamen Yehoshua

Socol und Ludwik Dobrzynski erst 2014 zu der Ansicht, dass das

strahlenbedingte Krebsmortalitätsrisiko nach einer Dosisschwelle (unterhalb

der kein Risiko nachweisbar sei) von 0,3 Sv mit der Dosis nicht linear

Häufig gestellte Fragen

Was ist die Energiedosis und ihre Einheit?

Die Energiedosis bezieht sich auf die durch Strahlung in exponierten Stoffen pro Masseneinheit (kg) geleistete Arbeit. Die Einheit der Dosis ist "Gray" (1Gy), was 1 Joule/kg entspricht.

Wie gefährlich sind hohe akute Ganzkörperdosen?

Hohe akute Ganzkörperdosen von 4 oder 6 Gy können für 50 oder 90 Prozent der Exponierten nach einer kurzen Latenzzeit tödlich enden. Auch für Überlebende besteht weiterhin ein erhöhtes Risiko.

Wovon hängt das Strahlenrisiko ab?

Das Risiko hängt von der Dosishöhe, der Strahlenart (Neutronen- und Alphastrahlen haben ein höheres Krebsrisiko als Beta-, Gamma- und Röntgenstrahlen), dem Geschlecht (Frauen sind gefährdeter) und dem Alter der exponierten Person ab (je jünger, desto höher das Risiko). Auch die betroffenen Organe spielen eine Rolle.

Was ist die Effektivdosis und ihre Einheit?

Für den Strahlenschutz wurde die "Effektivdosis" eingeführt, deren Einheit "Sievert" (Sv) ist. Sie berücksichtigt die unterschiedliche biologische Wirkung verschiedener Strahlungsarten.

Wie hoch ist die natürliche Hintergrundstrahlung?

Die natürliche Hintergrundstrahlung liegt zwischen 1 und 260 Millisievert pro Jahr (mSv/a), häufig zwischen 2 und 4 mSv/a. Der globale Mittelwert beträgt derzeit 2,4 mSv/a.

Was sind Beispiele für Gebiete mit erhöhter Hintergrundstrahlung?

Gebiete wie Indiens Kerala (70 mSv/a) oder das iranische Ramsar (260 mSv/a) haben deutlich höhere Dosisraten. Interessanterweise war in diesen Gebieten kein erhöhtes Krebsrisiko nachweisbar.

Welche Dosisgrenzwerte empfiehlt die Internationale Strahlenschutzkommission (ICRP)?

Die ICRP empfiehlt, dass die Bevölkerung keiner Dosisrate über 1 mSv/a zusätzlich zur natürlichen Hintergrundstrahlung oder medizinisch gerechtfertigten Expositionen ausgesetzt werden sollte. Für beruflich exponierte Personen liegt der Grenzwert bei 20 mSv/a.

Was geschah in Hiroshima und Nagasaki?

Am 6. August 1945 wurde Hiroshima durch eine Uranbombe zerstört, und am 9. August 1945 wurde Nagasaki durch eine Plutoniumbombe zerstört. Diese Ereignisse führten zu enormen Verlusten an Menschenleben und haben langfristige gesundheitliche Auswirkungen.

Welche Dosen wurden in Hiroshima und Nagasaki erreicht?

In Hiroshima wurde am Bodennullpunkt eine Dosis von 165 Gy geschätzt, während es in Nagasaki 350 Gy waren. Die gemittelte Dosis der exponierten Bevölkerungen lag bei 0,2 Gy.

Was ist die Life Span Study (LSS)?

Die Life Span Study (LSS) ist eine Langzeitstudie, die die Spätschäden der Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki untersucht.

Welche Krebsarten traten vermehrt nach den Atombombenabwürfen auf?

Vor allem Leukämie trat vermehrt auf, wobei die Leukämiemortalitätswelle zehn Jahre nach der Explosion kulminierte. Auch solide Tumore traten vermehrt auf.

Wie hoch ist das strahlenbedingte Leukämierisiko?

Laut dem 14. Report der RERF von 2012 liegt das strahlenbedingte Leukämierisiko von 0,1 Gy bei rund 0,1 %, bei 1 Gy aber bei rund 2 %.

Gibt es eine Dosisschwelle für das strahlenbedingte Krebsrisiko?

Yehoshua Socol und Ludwik Dobrzynski kamen 2014 zu dem Schluss, dass das strahlenbedingte Krebsmortalitätsrisiko nach einer Dosisschwelle von 0,3 Sv mit der Dosis nicht linear ansteigt.

• Grade: 1
• Author: Hans Grasmuk (Author)
• Publication Year: 2017
• Pages: 15
• Catalog Number: V385950
• ISBN (eBook): 9783668625082
• ISBN (Book): 9783668625099
• Language: German
• Tags: auswirkung, bestrahlung, körper, chancen, risiken