Radioaktive Stoffe
Radioaktive Stoffe haben die Eigenschaft, spontan und ohne äußere Einwirkung Energie in Form von Strahlung auszusenden und sich dabei, oft über eine Reihe von Zwischenstufen, in andere Stoffe oder Isotope umzuwandeln. Radioaktive Stoffe dürfen nur mit Genehmigung der nach Landesrecht zuständigen Behörde verwendet werden.
Strahlung radioaktiver Stoffe
Die Strahlen radioaktiver Stoffe haben die Fähigkeit, auf ihren Wegen durch die Materie (Luft oder andere Stoffe) Atome unmittelbar oder mittelbar zu "ionisieren"; sie werden deshalb auch "ionisierende Strahlen"genannt. Auf dieser Eigenschaft der Ionisation beruht ein wesentlicher Teil der schädlichen Wirkung der Strahlen auf den menschlichen Organismus. Die Ionisation bewirkt eine Aufspaltung der elektrisch neutralen (nicht leitenden) Moleküle und Atome in positiv und negativ elektrisch geladene Teilchen, Ionen genannt. Hierdurch werden im Körpergewebe Ionenpaare erzeugt, wodurch sich neue chemische Verbindungen bilden, die auf Gewebe- und Organzellen wie Gift wirken. Bei zu starker, zu langer und zu häufiger Strahleneinwirkung werden schwere biologische Schädigungen hervorgerufen. Die Strahlen selbst sind weder sichtbar noch spürbar.
Unterschiedliche Arten von Strahlen radioaktiver Stoffe
Arten von Strahlen: Unterschieden wird in Alpha-, Beta- und Gamma- Strahlen. Welche Strahlenart ein radioaktiver Stoff aussendet, hängt von den Atomarten ab, aus denen er besteht. Alpha- und Beta-Strahlen sind sog. Teilchenstrahlen (Korpuskularstrahlen); Gamma-Strahlen sind elektromagnetische Wellen, die mit den Röntgenstrahlen vergleichbar sind. Alpha-Strahlen werden überwiegend von den natürlichen radioaktiven Elementen ausgesandt; die künstlichen radioaktiven Substanzen (Radio-Isotope) senden vor allem Beta- und Gamma-Strahlen aus.
Alpha-Strahlen haben eine geringe Reichweite, z. B. in Luft etwa 4 cm; auch die Eindringtiefe ist gering, z. B. in Hautgewebe nur Bruchteile von einem Millimeter. Zur Abschirmung der Strahlung würde bereits ein Blatt Papier genügen. Strahlung auf den Körper von außen ist daher relativ ungefährlich. Bei engster Berührung jedoch, beispielsweise durch Aufnahme (Inkorporation) von Staub oder Flüssigkeit in den Körper durch Mund und Nase, treten schwerwiegende Schäden ein. Natürliche Alpha-Strahler sind z. B. Uran 238, Radium 226, Thorium 230; ein künstlicher ist z. B. Plutonium 239.
Beta-Strahlen haben eine größere Reichweite, z. B. in Luft einige Meter (etwa bis 8 m). Auch die Durchdringung ist größer, z. B. im menschlichen Körper bis etwa einen Zentimeter. Zur Abschirmung der Strahlung sind dünne Metallplatten (z. B. Aluminiumblech) notwendig. Die Hauptgefahr besteht wiederum in der Aufnahme solcher Stoffe in den Körper. Beta-Strahler sind z. B. Strontium 90, Thallium 204, Phosphor 32, Thorium 234.
Gamma-Strahlen haben eine große Reichweite - in Luft mehrere hundert Meter - und ein starkes Durchdringungsvermögen. Der menschliche Körper wird wie bei Röntgenstrahlen völlig durchstrahlt. Zur wirksamen Abschirmung müssen Materialien von möglichst hoher spezifischer Dichte verwendet werden, z. B. Blei; die Schutzschichtdicke richtet sich nach der Energie und Stärke der Strahlung. Die Hauptgefahr liegt in der Strahleneinwirkung von außen auf den Körper. Gamma-Strahler sind z. B. Kobalt 60, Iridium 192, Radium 226 und Caesium 137.
Neben diesen drei Komponenten der "ionisierenden Strahlung" gibt es die Neutronen-Strahlung. Sie entsteht durch die bei der Kernspaltung freigesetzten Neutronen. Es sind dies vor allem die energiereichen sog. schnellen Neutronen. Sie ionisieren nicht selbst, sind aber durchdringend und lösen sekundär stark ionisierende Teilchen aus, wodurch sie einen hohen Schädigungseffekt haben.
Verwendung radioaktiver Substanzen
Bei der Verwendung radioaktiver Substanzen unterscheidet man umschlossene und offene radioaktive Stoffe. Umschlossene radioaktive Stoffe sind ständig von einer allseitig dichten, festen, nicht radioaktiven (inaktiven) Hülle umschlossen oder ständig so in festen inaktiven Stoffen eingebettet, dass bei üblicher betriebsmäßiger Beanspruchung ein Austritt radioaktiver Stoffe mit Sicherheit verhindert wird. Die Abmessung dieser Hülle oder Einbettung muss mindestens 0,2 cm betragen. Umschlossene radioaktive Stoffe werden z. B. eingesetzt zur Messung von Dicken und Flächengewichten laufender Bahnen aus Blech, Papier, Kunststoff und dgl., zu Füllstandsmessungen an Behältern, zur Ableitung elektrostatischer Aufladungen durch Ionisation der Luft und zur Kontrolle von Schweißnähten (zerstörungsfreie Materialprüfung).
Offene radioaktive Stoffe haben keine dichte Umhüllung; sie liegen in fester, flüssiger, gas-, dampf-, pulver- oder staubförmiger Form vor. Sie werden industriell verwendet als Indikatoren zur Markierung oder Kennzeichnung, z. B. zur Aufklärung von Reaktionsabläufen bei chemischen Prozessen, in der Metallurgie, in der Spurentechnik.
Jede Strahlenexposition oder Kontamination von Menschen und Umwelt durch radioaktive Stoffe ist auch unterhalb der Grenzwerte so gering wie möglich zu halten, jede unnötige Exposition oder Kontamination zu vermeiden. Die Grundregeln des Strahlenschutzes beim Umgang mit radioaktiven Stoffen sind:
- Abschirmung der Strahlenquelle durch geeignete Werkstoffe in ausreichender Dicke (Bleiziegel). Auch Schutzkleidung zählt dazu (Anzüge, Schürzen, Handschuhe usw.).
- Möglichst großer Abstand von der Strahlenquelle entsprechend der Reichweite des Strahlers in der freien Luft (Sicherheitsabstand). Es gilt das "quadratische Abstandsgesetz": Die Intensität der Strahlung nimmt mit dem Quadrat der Entfernung von der Strahlenquelle ab. Deshalb werden beim Umgang mit radioaktiven Stoffen langstielige Werkzeuge, Zangen, Transportbehälter mit langen Deichseln, Ferngreifer und dgl. verwendet.
- Möglichst kurzer Aufenthalt in der Nähe von radioaktiven Stoffen, damit die Dauer der Strahleneinwirkung auf das unbedingt notwendige Maß beschränkt ist.
Außerdem muss vermieden werden, dass radioaktive Stoffe in den Körper gelangen, z. B. über Mund und Nase (Inkorporation) oder durch die Haut (Kontamination).
Da die Radioaktivität weder sichtbar noch spürbar ist, muss jede Arbeit durch Strahlenschutz-Messgeräte überwacht werden. Die von den einzelnen Beschäftigten aufgenommene Strahlendosis muss laufend gemessen werden, z. B. mit Taschendosimetern und Filmplaketten an der Arbeitskleidung. Grenzwerte der zulässigen Jahresdosis werden in der Strahlenschutzverordnung geregelt.
Beruflich strahlenexponierte Personen sind Personen, die "Tätigkeiten" oder "Arbeiten" im Sinne der Strahlenschutzverordnung ausüben.
"Tätigkeiten" umfassen - vereinfacht ausgedrückt - den Umgang mit künstlich erzeugten radioaktiven Stoffen oder mit natürlich vorkommenden radioaktiven Stoffen, wenn dieser gewollt ist und gezielt erfolgt. "Arbeiten" umfassen Handlungen, die bei natürlich vorkommender Radioaktivität die Strahlenexposition oder Kontamination erhöhen können. Dies sind z. B. Arbeiten unter Tage in Bergwerken, bei denen Radon frei werden kann, Arbeiten mit thorierten Schweißelektroden und Gasglühstrümpfen sowie andere Arbeiten, bei denen mit Expositionen durch Uran oder Thorium und deren Zerfallsprodukten zu rechnen ist. Auch die Berufsausübung des fliegenden Personals (Exposition gegenüber kosmischer Strahlung) fällt unter diesen Begriff.
Zum Zweck der Kontrolle und arbeitsmedizinischen Vorsorge im erforderlichen Ausmaß sind Personen, die Tätigkeiten nach der Strahlenschutzverordnung ausüben, je nach Höhe der Strahlenexposition den Kategorien A und B zugeordnet (Abbildung).
Der obere Grenzwert für alle beruflich strahlenexponierten Personen beträgt für die effektive Dosis maximal 20 mSv im Kalenderjahr, für die Organdosis 150 mSv (Augenlinse), 500 mSv (Haut, Hände, Unterarme, Füße, Knöchel), 50 mSv (Keimdrüsen, Gebärmutter, Knochenmark), 300 mSv (Schilddrüse, Knochenoberfläche) und für weitere Organe 150 mSv. Für Personen unter 18 Jahren und schwangere Frauen gelten geringere Werte. Für Einzelpersonen der allgemeinen Bevölkerung beträgt der obere Grenzwert der effektiven Dosis innerhalb und außerhalb des Betriebsgeländes 1 mSv im Kalenderjahr.
Vor Aufnahme einer Tätigkeit mit radioaktiven Stoffen sind für beruflich strahlenexponierte Personen der Kategorie A arbeitsmedizinische Vorsorgeuntersuchungen vorgeschrieben. Jährliche ärztliche Kontrolluntersuchungen schließen sich an. Die Berufslebensdosis darf 400 mSv nicht überschreiten.
Wichtig ist die Abgrenzung und Kennzeichnung der verschiedenen Strahlenschutzbereiche (u. a. mit dem entsprechenden Warnzeichen (Abbildung)) und die Kontrolle der in diesen Bereichen zulässigen Dosisgrenzwerte. Strahlenschutzbereichewerden unterschieden in Kontrollbereiche, Sperrbereiche und Übergangsbereiche (Abbildung).
In allen Strahlenschutzbereichen ist die Ortsdosis/Ortsdosisleistung oder die Konzentration radioaktiver Stoffe in der Luft oder die Kontamination der Arbeitsplätze zu messen. An Personen, die sich in Kontrollbereichen aufhalten, ist die Körperdosis zu messen, unabhängig davon, ob es sich um beruflich strahlenexponierte Personen handelt oder nicht. Beim Verlassen von Kontrollbereichen, in denen offene radioaktive Stoffe vorhanden sind, müssen Personen auf Kontamination überprüft werden (Hand-Fußmonitore an den Ausgängen).
Beschäftigte, die in Sperr- oder Kontrollbereichen arbeiten, müssen vor Beginn der Arbeiten über die Arbeitsmethoden, die möglichen Gefahren und die Schutzmaßnahmen unterwiesen werden. Die Unterweisungen sind mindestens jährlich zu wiederholen.
Auch Fremdpersonal (z. B. Wartungs-, Reparatur- und Reinigungspersonal, Gastforscher, Leiharbeitnehmer) darf in Kontrollbereichen nur beschäftigt werden, wenn es Dosimeter zur Überwachung der Strahlendosis trägt. Außerdem muss es im Besitz eines behördlichen Strahlenpasses sein und diesen an der jeweiligen Arbeitsstelle vorlegen. In den Strahlenpass werden die an den verschiedenen Beschäftigungsorten aufgenommenen Strahlenbelastungen eingetragen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass alle Belastungen vollständig und lückenlos erfasst werden.
Bei "Arbeiten" nach der Strahlenschutzverordnung, bei denen natürlich vorkommende radioaktive Stoffe auftreten können, müssen die Strahlenexpositionen ebenfalls so gering wie möglich gehalten und für die restliche Strahlung Schutzmaßnahmen ergriffen werden.
So müssen Expositionen durch kosmische Strahlung, denen Flugzeugbesatzungen bei ihrer Arbeit ausgesetzt sind, kontrolliert und begrenzt werden. Bei einer effektiven Dosis von mehr als 6 mSv im Kalenderjahr müssen arbeitsmedizinische Vorsorgeuntersuchungen vor Beginn der Beschäftigung oder Weiterbeschäftigung und in einjährigem Abstand erfolgen. Auf Langstreckenflügen werden z. B. Strahlenexpositionen von 0,05 bis 0,1 mSv je Flug erreicht.
Zur Versorgung und ambulanten Überwachung von Personen, die einer erhöhten Strahlendosis ausgesetzt waren, haben die Unfallversicherungsträger regionale Strahlenschutzzentren eingerichtet (Verzeichnis der Zentren im Merkblatt: Erste Hilfe bei erhöhter Einwirkung ionisierender Strahlung). Erkrankungen auf Grund erhöhter Strahleneinwirkung sind meldepflichtige Berufskrankheiten.
Der Unternehmer (Betriebsinhaber, Arbeitgeber) ist Strahlenschutzverantwortlicher und muss für die Einhaltung aller Schutzvorschriften sorgen. Er bestellt - in erforderlicher Anzahl - Strahlenschutzbeauftragte für die praktische Durchführung des Strahlenschutzes, bleibt aber verantwortlich für die Erfüllung der gesetzlichen Pflichten. Der Strahlenschutzverantwortliche muss daher die Aufgabenerledigung des Strahlenschutzbeauftragten mit geeigneten Mitteln kontrollieren. Außerdem muss er eine Strahlenschutzanweisung erlassen, in der die in seinem Betrieb zu beachtenden Schutzmaßnahmen aufgeführt sind.
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