Grundzüge des praktischen Strahlenschutzes (eBook)

Dr. Hans-Gerrit Vogt ist Leiter der Strahlenschutzkurse an der Universität Hannover.

1 Einleitung 14
2 Aufbau der Materie 16
3 Strahlungsarten 20
3.1 Materiestrahlung 20
3.2 Wellenstrahlung 20
3.3 Eigenschaften der Strahlung 21
4 Strahlungsquellen 24
4.1 Radioaktive Stoffe 24
4.1.1 Aktivität 24
4.1.2 Kernprozesse 24
4.1.3 Halbwertzeit 29
4.1.4 Natürliche und künstliche Radioaktivität 30
4.1.5 Aktivitäten bei Umwandlungsreihen 32
4.1.6 Kenngrößen radioaktiver Stoffe 35
4.1.7 Radioaktive Quellen 37
4.2 Strahlungsgeneratoren 38
4.2.1 Röntgenröhre 38
4.2.2 Teilchenbeschleuniger 40
4.2.2.1 Gleichspannungsfeld-Beschleuniger 41
4.2.2.2 Wechselspannungsfeld-Linearbeschleuniger 42
4.2.2.3 Ringbeschleuniger mit konstantem Magnetfeld 44
4.2.2.4 Ringbeschleuniger mit veränderlichem Magnetfeld 46
4.2.2.5 Strahlungsfelder an Beschleunigern 47
4.2.3 Kernreaktor 49
4.2.4 Störstrahler 50
5 Ausbreitung von Strahlung in Materie 54
5.1 Strahlungsfelder und Wechselwirkungen 54
5.2 Direkt ionisierende Strahlung 57
5.2.1 Alphastrahlung 59
5.2.2 Beta- und Elektronenstrahlung 60
5.3 Indirekt ionisierende Strahlung 60
5.3.1 Photonenstrahlung 60
5.3.2 Neutronenstrahlung 62
5.4 Kernreaktionen 63
5.5 Kernspaltungskettenreaktionen 65
5.6 Teilchenkaskaden 68
5.7 Änderung von Materialeigenschaften 69
6 Strahlungswirkungsgrößen 72
6.1 Dosis 72
6.1.1 Energiedosis 72
6.1.2 Ionendosis 72
6.1.3 Kerma 73
6.2 Dosisbegriffe im Strahlenschutz 75
6.2.1 Operative Größen 75
6.2.1.1 Äquivalentdosis 75
6.2.1.2 Ortsdosis 77
6.2.1.3 Personendosis 81
6.2.1.4 Bisher gebräuchliche Messgrößen 82
6.2.2 Schutzgrößen 83
6.2.2.1 Organdosis 83
6.2.2.2 Effektive Dosis 85
6.3 Dosisleistung 87
6.4 Potenzielle Alphaenergie-Exposition 88
7 Biologische Wirkung ionisierender Strahlung 92
7.1 Grundlagen 92
7.2 Deterministische Strahlenschäden 95
7.3 Stochastische somatische Strahlenschäden 98
7.4 Genetische Strahlenschäden 102
7.5 Natürliche und zivilisatorische Strahlungsquellen 104
7.6 Arbeiten in natürlichen Strahlungsfeldern 113
8 Strahlungsmessung 120
8.1 Messaufgaben 120
8.2 Strahlungsdetektoren 120
8.2.1 Ionisationskammer 120
8.2.2 Proportionalzählrohr 122
8.2.3 Auslösezählrohr 125
8.2.4 Szintillator 128
8.2.5 Photoemulsion 133
8.2.6 Lumineszenzdetektor 133
8.2.7 Halbleiterdetektor 134
8.2.8 Festkörper-Kernspurdetektor 142
8.2.9 Sonstige Detektoren 143
8.3 Strahlenschutzmessgeräte 144
8.3.1 Einsatzweise von Messgeräten 144
8.3.2 Personendosismessgeräte 145
8.3.2.1 Photonenstrahlung 145
8.3.2.2 Neutronenstrahlung 153
8.3.2.3 Beta- und Photonenstrahlung 156
8.3.2.4 Alphastrahlung 159
8.3.2.5 Anwendungshinweise 161
8.3.3 Ortsdosis- und Ortsdosisleistungsmessgeräte 161
8.3.3.1 Photonenstrahlung 162
8.3.3.2 Neutronenstrahlung 169
8.3.3.3 Beta- und Photonenstrahlung 172
8.3.3.4 Anwendungshinweise 173
8.3.4 Oberflächenkontaminations-Messgeräte 175
8.3.4.1 Mobile Geräte 175
8.3.4.2 Stationäre Geräte 180
8.3.4.3 Anwendungshinweise 181
8.3.5 Aktivitätsmessgeräte 182
8.3.5.1 Messung an Festsubstanzproben 182
8.3.5.2 Messung an Flüssigkeiten 185
8.3.5.3 Messung an Luft 187
8.3.5.4 Messung inkorporierter radioaktiver Stoffe 190
8.3.5.5 Anwendungshinweise 193
8.3.6 Messsysteme der Spektrometrie 195
8.3.6.1 Aufbau von Impulshöhenanalysatoren 195
8.3.6.2 Messungen mit Vielkanalanalysatoren 200
8.3.6.3 Messungen mit Bonnerkugeln 207
8.4 Berechnung von Aktivitäten aus Impulsraten 210
8.5 Statistische Messunsicherheit bei Impulszählungen 215
8.5.1 Messungen bei Vernachlässigung des Nulleffekts 215
8.5.2 Messungen bei Berücksichtigung des Nulleffekts 219
8.6 Erkennungsgrenze und Nachweisgrenze 220
9 Schutzmaßnahmen gegen Strahlungsfelder 224
9.1 Grundregeln für den Schutz gegen Strahlungsfelder 224
9.2 Begrenzung der Quellstärke 225
9.3 Beschränkung der Aufenthaltsdauer 225
9.4 Einhalten großer Abstände zur Quelle 225
9.4.1 Alphastrahlung 229
9.4.2 Beta- und Elektronenstrahlung 229
9.4.3 Gammastrahlung und monoenergetische Photonenstrahlung 230
9.4.4 Röntgen- und Bremsstrahlung 232
9.4.5 Neutronenstrahlung 233
9.5 Abschirmung von Strahlungsfeldern 235
9.5.1 Alphastrahlung und schnell bewegte Atomkerne 236
9.5.2 Beta- und Elektronenstrahlung 236
9.5.3 Gammastrahlung und monoenergetische Photonenstrahlung 237
9.5.4 Röntgen- und Bremsstrahlung 242
9.5.5 Neutronenstrahlung 243
9.6 Schutz gegen Oberflächenstreustrahlung 245
9.6.1 Photonenstrahlung 246
9.6.2 Neutronenstrahlung 247
10 Schutzmaßnahmen gegenKontaminationen 250
10.1 Gefährdung durch Kontaminationen 250
10.2 Grundregeln für den Schutz gegen Kontaminationen 256
10.2.1 Kontamination der Luft 256
10.2.2 Kontamination des Wassers 257
10.2.3 Kontamination von Oberflächen 258
10.2.4 Kontamination von Nahrungsmitteln 259
10.3 Abschätzung der Folgedosis 259
10.3.1 Inhalation 260
10.3.2 Ingestion 261
10.3.3 Permeation 261
10.4 Abschätzung der zugeführten Aktivität 262
10.4.1 Messung von Aktivitätskonzentration und spezifischer Aktivität 263
10.4.2 Ganzkörper- und Teilkörpermessung 263
10.4.3 Ausscheidungsmessung 264
10.5 Strahlenexposition bei kontaminierter Umgebung 266
10.5.1 Submersion und Immersion 266
10.5.2 Bodenkontamination 266
10.6 Strahlenexposition nach Aktivitätsfreisetzungin die Umgebung 267
10.6.1 Kurzzeitige Ausbreitung in der Atmosphäre 268
10.6.1.1 Aktivitätsverteilung in der Luft 268
10.6.1.2 Wirkungen von Aktivitätskonzentrationen 270
10.6.2 Langzeitige Ausbreitung in der Atmosphäre 273
10.6.3 Ausbreitung über die Nahrungskette 273
10.6.4 Ausbreitung durch Verschleppen bei Ortsveränderungen 274
11 Rechtsvorschriften im Strahlenschutz 276
11.1 Grundlagen 276
11.2 Rechtsvorschriften in Deutschland 278
11.3 Anwendungsbereich von StrahlenschutzundRöntgenverordnung 279
11.3.1 Strahlenschutzverordnung 279
11.3.2 Röntgenverordnung 282
11.4 Personengruppen 283
11.5 Grenzwerte beruflicher Strahlenexposition 285
11.5.1 Tätigkeiten 285
11.5.2 Arbeiten 287
11.6 Strahlenschutzbereiche 287
11.7 Personenüberwachung 292
11.8 Schutz der Bevölkerung 292
11.9 Organisatorische Schutzmaßnahmen 295
11.10 Beförderung radioaktiver Stoffe 296
11.11 Eichung von Strahlenschutzmessgeräten 301
12 Strahlenschutz in speziellenTätigkeitsbereichen 304
12.1 Umgang mit umschlossenen radioaktiven Stoffen 305
12.1.1 Allgemeine Gesichtspunkte 305
12.1.2 Mess- und Regeltechnik 309
12.1.3 Zerstörungsfreie Prüfung 312
12.2 Strahlungsgeneratoren 317
12.2.1 Röntgeneinrichtungen 317
12.2.1.1 Allgemeine Gesichtspunkte 317
12.2.1.2 Mess- und Regeltechnik 318
12.2.1.3 Zerstörungsfreie Prüfung 323
12.2.1.4 Prüfung, Erprobung, Wartung und Instandsetzung 327
12.2.2 Teilchenbeschleuniger 328
12.2.3 Störstrahler 335
12.3 Umgang mit offenen radioaktiven Stoffen 337
12.3.1 Allgemeine Gesichtspunkte 337
12.3.2 Arbeitsplanung und Handlungsweisen 341
12.3.3 Verhaltens- und Arbeitsregeln 344
12.3.4 Überwachungsmessungen 348
12.3.5 Abfallbehandlung 354
12.4 Kerntechnische Anlagen 355
12.5 Beförderung radioaktiver Stoffe 359
12.6 Maßnahmen bei Stör- und Unfällen sowieaußergewöhnlichen Ereignisabläufen 361
13 Pflichten nach Strahlenschutz- undRöntgenverordnung 364
Anhang 380
14 Anwendungsbeispiele 382
15 Tabellen und Diagramme 422
16 Fachverzeichnisse 534
16.1 Bezugsquellen für Literatur, Formblätter und Dienstleistungen 534
16.2 Online-Nukleardaten/Programm-Service 543
16.3 Computer-Programme 545
16.4 Literaturverzeichnis 548
Sachwortverzeichnis 590