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Atomare Strahlung
... was ist das?

Um der Kernkraft und der Radioaktivität etwas von der Mystik zu nehmen, möchte ich hier anhand von Zahlen, Fakten und Zusammenhängen jedem die Möglichkeit zu einer umfassenden Information geben.

Grundsätzliches

Radioaktive Strahlung wirkt in sehr unterschiedlicher Art und Weise auf unsern Körper. Einerseits können spontan direkte Schädigungen an Teilen und Funktionen unseres Körpers auftreten, andererseits kann es zu Schädigungen kommen, die sich langzeitig auswirken. Dazu gehören Beschädigungen der Erbinformation, der DNS (Desoxyribonukleinsäure), worin der Bauplan für die Regeneration unseres Körpers abgespeichert ist. Wenn hier Fehler auftreten, hat es entsprechende Folgen.

Allerdings besitzen wir ein Reparatursystem innerhalb der Zellverbände, das solche Fehler bis zu einem gewissen Maß ausgleicht. Innerhalb dieses Spektrums kann unser Körper Schäden beseitigen. Das könnte man für den Grenzwert einer Strahlenbelastung ansehen. Aber nun ist diese Grenze von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich und hängt wesentlich von seinem energetischen Leistungsvermögen ab. Und das wiederum wird von der Ernährung, dem energetischen Umfeld etc. etc. bestimmt.

Allein bis hier ist bereits ersichtlich, wie komplex die Vorgänge sind, wenn man von einer Strahlendosisgrenze spricht. Man muss auf den einzelnen bezogen vieles beachten. Dazu gehört auch das sonstige energetische Umfeld, welche Wirkung es auf den Menschen hat, ob positiv oder negativ, welche Nahrung er zu sich nimmt u. v. a. m. Hier geht es aber nur um die Radioaktivität. – Noch eine kurze Anmerkung: Das u steht bei Maßeinheiten für das griechische My und bedeutet Mikron.

Natürliche Strahlung - der Grundpegel

Grundsätzlich ist Radioaktivität etwas sehr Natürliches. Wir alle sind von ihr mehr oder weniger stark umgeben. Je nach geographischer Läge und den jeweiligen Bodenverhältnissen gibt es einen Grundpegel der Strahlung, dem wir nicht entkommen können, und woran sich die Menschheit über Jahrtausende gewöhnt hat.

Dieser Grundpegel beträgt z. B. in Norddeutschland bei sandigen Bodenverhältnissen ca. 0,1 uSv/h (Mikrosievert pro Stunde) und in der Eifel oder im Westerwald ca. 0,15 bis 0,25 uSv/h.

Geht man höher auf Berge hinauf, so steigt der Pegel weiter an, vor allem wegen der zunehmenden kosmischen Höhenstrahlung. In 9 000 Metern Höhe (= Flughöhe von Verkehrsmaschinen) kann man von bis zu 5 uSv/h ausgehen.

Und in Gegenden mit hohem Uranvorkommen beträgt der Grundpegel rund 0,5 bis 2 uSv/h.

Zu den natürlichen Grundpegeln gesellt sich weitere Strahlung aus dem uns umgebenden Umfeld hinzu, wie z. B. aus Baumaterialien von Häusern und vielen anderen Dingen. Wir sind also überall von Radioaktivität umgeben und nicht immer lässt sie sich als schädlich einstufen, zumal der Grenzwert, wie eingangs erwähnt, sehr individuell ist.

Ein sehr nützlicher Aspekt der Radioaktivität ist z. B., dass sie die für unsere energetische Leistungsfähigkeit so wichtigen Ladungsträger der Atemluft erzeugt. Die aber wiederum sind auch an dem Grenzwert für unsere Resistenz gegenüber solcher Strahlung beteiligt. Die Zusammenhänge sind also viel umfassender als manch einer denkt.

Was ist Radioaktivität

Grundsätzlich gehört die Radioaktivität ebenso wie die Röntgenstrahlung oder die kosmische Höhenstrahlung zu den hochenergetischen Strahlungen, deren energetischer Inhalt so hoch ist, dass diese Strahlung nicht nur viele Materialien durchdringt, sondern auch recht kräftig am Gefüge der Bausteine unseres Körpers rüttelt und bei entsprechend massivem Auftreten sogar zerstört.

Denn immerhin liegt der energetische Inhalt je nach Strahlungsart in einem Bereich zwischen rund 10 000 eV (Elektronenvolt) bis weit hinauf über 10 Millionen eV. Dagegen nimmt sich der energetische Inhalt von normalem Licht mit ca. 3 eV oder Wärme mit ca. 1 eV eher bescheiden aus.

Welche Formen von Radioaktivität gibt es

Radioaktivität ist nicht nur Teil des Spektrums hochenergetischer Strahlung, sondern sie tritt auch gleich in mehreren Varianten auf, wovon jede eine andere Wirkung hat.

Alphastrahlung

Das ist eine reine Teilchenstrahlung. Sie besteht aus Kernen des Heliumisotops 4He mit je 2 Protonen und 2 Neutronen. Solche Teilchen werden dabei aus den Atomkernen herausgeschleudert. Und weil das mit einer ungeheuren Geschwindigkeit geschieht (mit bis zu 20 000 km/sec.), ergibt sich daraus z. B. beim Thorium 232 eine kinetische Energie (Bewegungsenergie) von 4,01 MeV (Megaelektronenvolt) oder beim Uran 238 von rund 4,19 MeV. Treffen solche Teilchen auf die Zellen unseres Körpers, dann sind Schäden unvermeidbar.

Die gute Nachricht ist, dass solche Teilchen nur eine geringe Reichweite haben. Sie beträgt z. B. beim Thorium 232 in freier Luft knapp 2,6 cm und im Gewebe unseres Körpers nur ca. 0,1 mm.

Damit können diese Teilchen zwar an der Oberfläche unseres Körpers Schaden anrichten, nicht aber in tiefergelegenen Schichten. Das trifft auch auf die Oberfläche von inneren Organen zu, falls wir solche Teilchen einatmen oder mit der Nahrung aufnehmen.

Da aber bereits ein normales Blatt Papier ausreicht, um diese Strahlung genügend zu reduzieren, ist Panik zumindest für die äußere Oberfläche unseres Körpers nicht angesagt. Die Gefahr liegt vielmehr im Einatmen und im Verzehr von derartigen radioaktiven Stoffen.

Betastrahlung

Sie entsteht durch Betazerfall radioaktiver Stoffe, wobei von den Atomen Elektronen mit Energien bis zu einigen MeV abgestrahlt werden. Die Betastrahlung ist somit ebenfalls eine Teilchenstrahlung ähnlich der Alphastrahlung, jedoch mit einer wesentlich größeren Reichweite. Diese beträgt z. B. beim Phosphor 32 in der Luft immerhin 6,1 Meter. Ausreichenden Schutz bietet normales Eisenblech, das bei 1,5 mm Stärke die Strahlung auf etwa 1/1000 reduziert.

Gammastrahlung

Diese besteht ebenso wie Licht aus elektromagnetischen Wellen, nur ist der energetische Inhalt dieser Strahlung wesentlich höher. Gammastrahlung entsteht sowohl beim Zerfall als auch bei der Reaktion von radioaktiven Stoffen. Der energetische Inhalt der Gammastrahlung liegt im Bereich von rund 100 KeV bis über 10 MeV. Die Reichweite in freier Luft beträgt mehrere Kilometer. Und um die Strahlung auf 1/1000 abzusenken, sind Bleiplatten von mindestens 10 cm Stärke oder Spezialbeton mit einer Wandstärke von über einem Meter nötig.

Das zeigt das hohe Durchdringungsvermögen von jeglicher Art Materie, auch was unsern Körper anbelangt. Dabei wirkt diese Strahlung auf die Zellen und ihre Teile, u. a. auf die Erbinformation, sodass hier bei einer intensiven und anhaltenden Strahlung erhebliche Schäden entstehen können. Wohingegen geringe Belastungen oder periodische Spitzen vom Reparatursystem der Zellen ausgeglichen werden.

Neutronenstrahlung

Diese tritt überwiegend bei der Kernspaltung und damit vor allem in Atomkraftwerken auf, denn die Kernspaltung läuft nur in Anwesenheit von Neutronenstrahlung ab. Sie hat je nach Teilchengeschwindigkeit einen energetischen Inhalt von ca. 1 KeV bis 10 MeV und wird im Reaktorgehäuse der Kernkraftwerke sorgsam durch spezielle Maßnahmen abgeschirmt, sodass sie kaum nach außen dringt.

Röntgenstrahlung

Wenn man von hochenergetischer Strahlung spricht, muss man auch die Röntgenstrahlung einbeziehen. Sie ist im Grunde nichts anderes als eine Gammastrahlung, die, im Gegensatz zur Gammastrahlung, auf elektrischem Wege mit Hilfe von speziellen Geräten erzeugt wird. Sie umfasst den Bereich von ca. 20 KeV bis ca. 100 KeV und entsteht auch in Bildröhren von Fernsehgeräten oder Computermonitoren, was derzeit wegen der LCD-Sichtgeräte nicht mehr so relevant ist.

Sowohl die Gammastrahlung als auch die Röntgenstrahlung haben ein hohes Durchdringungsvermögen. Damit gilt für den Schutz vor Röntgenstrahlen das Gleiche wie bei der Gammastrahlung, wohl aber in einer etwas abgemilderten Form, weil der energetische Inhalt etwas geringer ist.

Ab wann ist hochenergetische Strahlung schädlich?

Diese Frage ist gar nicht so leicht zu beantworten. Abgesehen von Schäden, die augenfällig durch sehr hohe Strahlungseinheiten auftreten, können Schädigungen durch hochenergetische Strahlung etwas sehr Langwieriges sein, und die Auswirkungen hängen sehr davon ab, in welchem Zustand sich unser Körper befindet. Zudem addiert unser Körper während eines ganzen Lebens Energieeinheit für Energieeinheit zueinander und vergisst dabei nichts.

Kommt es schließlich zu einem Schaden, z. B. an den Zellen oder in der Erbinformation, dann ist es immer eine Frage der energetischen Leistungsfähigkeit des Körpers, wie gut und wie schnell er solche Schäden ausgleicht.

Da es eine allgemeine Grundstrahlung gibt, die von den in der Natur vorhandenen radioaktiven Stoffen, Gasen etc und der kosmischen Höhenstrahlung ausgeht, haben wir zunächst einmal eine von der Natur vorgegebene Grenze. (In der Natur vorkommende Werte wurden bereits genannt.)

Und weil wir in unserm technischen Zeitalter vielfältig mit hochenergetischer Strahlung umgehen und auch anwenden, hat man für Herrn oder Frau Mustermann Grenzwerte festgesetzt, die jeweils den neusten Erkenntnissen angepasst werden.

Die Wirkung hochenergetischer Strahlung auf unseren Körper wird in Sievert angegeben, wobei die zusätzliche Angabe einer Zeiteinheit (Sekunden, Stunden etc,) nicht fehlen sollte, weil die Zeit, während der die Energie auf den Körper einwirkt, für die Gesamtdosis sehr wesentlich ist.

Sie darf z.B. für strahlenexponiertes Personal in Kernkraftwerken eine Dosis von 2,5 uSv/h (Jahresdosis 20 mSv) nicht übersteigen, denn ab ca. 500 mSv/h besteht akute Lebensgefahr! – Folglich sollte der absolute Grenzwert auch für jeden von uns 2,5 uSv/h nicht übersteigen, eher sollte er niedriger sein, wobei Spitzenwerte mit Minimumwerten verrechnet werden können. Die amtliche Festlegung für den normalen Bürger liegt sowieso bei nur rund 1/10 von diesem Wert.

Was ist Sievert – was ist Becquerel

Es sind Maßeinheiten für die Dosis hochenergetischer Strahlung. Der Unterschied besteht darin, dass bei Becquerel lediglich die Anzahl der gemessenen Strahlungspixel angegeben wird, was jedoch nichts über die Leistung der Dosis aussagt und damit über die Wirkung.

Will man von Becquerel auf die Leistung kommen, die auf unseren Körper einwirkt, dann müssen umfangreiche Berechnungen angestellt werden, wobei es nicht nur auf den jeweiligen Strahler ankommt, also auf den jeweiligen radioaktiven Stoff, sondern auch darauf, wo sich dieser Stoff im Körper einlagert und wie intensiv er dort seine Wirkung entfaltet.

So nimmt z. B. die Schilddrüse vorwiegend das Jod 131 auf, wenn es bei einem Reaktorstörfall irgendwo entwichen ist. Damit wirkt eine bestimmte Menge dieses Radionuklides konzentriert auf einen verhältnismäßig kleinen Raum. Die gleiche Menge löst somit bei einem Kind wegen der entsprechend kleineren Schilddrüse eine noch viel stärkere Wirkung aus als bei einem Erwachsenen. Deshalb sagt uns das Becquerel im Grunde sehr wenig, obwohl es für die Wissenschaft unerlässlich ist.

Wie lässt sich Strahlung nachweisen?

Es gibt aufwendige Methoden, die eher wissenschaftlichen Zwecken dienen, und es gibt relativ einfache, die zwar nicht so exakt sind, mit denen aber auch der geübte Laie einigermaßen umgehen kann, obwohl ihm eine wirklich relevante Beurteilung erst nach viel Übung gelingen wird. Eine Spontanbeurteilung höherer Strahlendosen hingegen, wie beispielsweise neben einem Castorbehälter, ist auch dem Ungeübten mit den handelsüblichen Strahlenmessgeräten möglich.

Andererseits gibt es manchmal aus dem Kosmos regelrechte Schauer kosmischer Strahlung, danach aber über längere Perioden nichts oder kaum etwas. Welche Beurteilung wird der Ungeübte also vornehmen und welche Relevanz hat sein Urteil?

Zudem sind die meisten käuflichen Geräte viel zu unempfindlich, um eine Messung im niedrigen Dosisbereich vornehmen zu können. Ein solches Gerät sollte schon eine Empfindlichkeit von ca. 0,01 uSv/h haben und sowohl Alpha-, Beta- und Gammastrahlung erfassen. Diese Geräte sind jedoch teuer und selten zu haben.

Atomkraft versus Umwelt

Zweifelsohne haben Atomkraftwerke ihre Brisanz, dennoch sollte man die positive Bilanz hinsichtlich der CO2-Emis-sionen nicht außer acht lassen. Zudem sprechen wir bei Verbrennungskraftwerken immer nur von den Emissionen, niemand redet vom Verbrauch der Unmengen des für uns lebenswichtigen Sauerstoffs. Woher bitte soll der noch in den benötigten Mengen kommen, wo wir doch auch die Wälder abholzen?

Hingegen kann beispielsweise 1 Kg Uran 235 die Verbrennung von rund 2 500 Tonnen Steinkohle ersetzen, was in etwa einer Leistung von rund 25 000 000 kWh (Kilowattstunden) entspricht.

Auch hier sollte man stets alle Fakten sorgsam gegeneinander abwägen, wobei die alternativen Energien eine bedeutsame Rolle spielen werden, obwohl auch da noch einige Fragen offen sind.

Vielleicht eröffnen sich ja in nicht allzu ferner Zukunft ganz andere Perspektiven zur Energiegewinnung, um nur die Kernfusions- oder Thoriumtechnik zu erwähnen. Oder wie wäre es beispielsweise mit der Neutrinotechnik?

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Ich hoffe, hier umfangreiche Informationen geliefert zu haben, sodass jeder für sich seine Schlussfolgerungen ziehen kann. Für weitere Informationen verweise ich auf mein Buch „Kernkraft ... Teufelszeug oder was?“

Wer eine längere Flugreise plant, sollte sich die entsprechende Strahlenbelastung einmal genau ansehen und mit den Grenzwerten für Reaktorpersonal vergleichen.

Bei genügend großem Interesse stelle ich ein Buch mit entsprechen Krankheitsbildern bei Strahlenbelastungen und Schutzmaßnahmen in Aussicht.

Übrigens: Ich gehöre weder der Atomlobby an, noch werde ich von dort bezahlt.

Impressum

Tag der Veröffentlichung: 26.03.2011

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