Sievert (Einheit)

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Physikalische Einheit
Einheitenname Sievert
Einheitenzeichen \mathrm{Sv}
Physikalische Größe(n) Äquivalentdosis
Formelzeichen H,D
Dimension \mathsf{L^2\;T^{-2} }
System Internationales Einheitensystem
In SI-Einheiten \mathrm{1 \, Sv = 1 \; \frac{J}{kg} = 1 \; \frac{m^2}{s^2} }
Benannt nach Rolf Sievert
Abgeleitet von Joule, Kilogramm
Siehe auch: Becquerel, Gray

Das Sievert (Einheitenzeichen: Sv, nach dem schwedischen Mediziner und Physiker Rolf Sievert) ist die Maßeinheit verschiedener gewichteter Strahlendosen. Sie dient zur Bestimmung der Strahlenbelastung biologischer Organismen und wird bei der Analyse des Strahlenrisikos verwendet. Das Sievert wird als Einheit herangezogen für:

Da eine Äquivalentdosis von 1 Sv ein sehr großer Wert ist, werden die üblicherweise vorkommenden Werte mithilfe eines Vorsatzes für Maßeinheiten (SI-Präfix) in Millisievert (1 mSv = 0,001 Sv = 10−3 Sv) oder Mikrosievert (1 μSv = 0,000 001 Sv = 10−6 Sv) angegeben. In Ausnahmefällen werden die Angaben auch in Nanosievert (1 nSv = 0,000 000 001 Sv = 10−9 Sv) angegeben.

Strahlenbelastung und Grenzwerte[Bearbeiten]

Man unterscheidet deterministische und stochastische Strahlenschäden:

  • Wenn bei Überschreitung einer bestimmten Schwellendosis genügend viele Körperzellen absterben, kommt es sicher (determiniert) zu schädlichen Effekten. Die Schwere des Schadens steigt proportional zu der Dosis.
  • Stochastische Strahlenschäden treten dagegen aufgrund von Zellveränderungen auf. Für sie gibt es vermutlich keine Schwellendosis. Die Wahrscheinlichkeit des Eintretens eines solchen Schadens steigt nach gängiger Annahme proportional zur Dosis. Daher ist einer der Grundsätze des Strahlenschutzes: „Alle Strahlenexpositionen oder Strahlungsrisiken müssen so niedrig wie vernünftigerweise möglich gehalten werden (ALARA-Prinzip).“

Deutschland[Bearbeiten]

Als Vergleich zur Beurteilung eines Strahlenrisikos kann die natürliche Strahlenbelastung dienen, in Deutschland wird für deren Äquivalentdosis H ein mittlerer Wert von 2,4 mSv pro Jahr zugrunde gelegt.[1] Die folgenden Grenzwerte gelten für Deutschland zusätzlich[2] zur natürlichen Strahlung:

Unbedenkliche Dosisleistung Eingreifrichtwert für langfristige Umsiedlung
0.01 mSv (1.000 µSv) pro Jahr[3] 0.0100 mSv (100.000 µSv) pro Jahr[4]
0.00,02 mSv (20 µSv) pro Woche 0.02 mSv (2.000 µSv) pro Woche
0.00,003 mSv (3 µSv) pro Tag 0.00,3 mSv (300 µSv) pro Tag
0.00,000 1 mSv (0,1 µSv) pro Stunde 0.00,01 mSv (10 µSv) pro Stunde
Klinische Symptome der Strahlenkrankheit
150 mSv (150.000 µSv) als integrierte Dosis[5]

Die maximale erlaubte Jahresdosis für beruflich strahlenexponierte Personen beträgt 20 mSv, über ein Berufsleben dürfen jedoch nicht mehr als 400 mSv zusammenkommen. Für die normale Bevölkerung beträgt die maximale Jahresdosis 1 mSv (ohne natürliche Strahlung und medizinische Maßnahmen). Ein ungeborenes Kind darf bis zu seiner Geburt keine höhere Strahlendosis als 1 mSv erhalten.[6]

Japan[Bearbeiten]

Nach der Reaktorkatastrophe von Fukushima in Japan vom 11. März 2011 wurde dort beschlossen, dass für die Schulkinder in der Region Fukushima eine Jahresbelastung von bis zu 20 mSv als unbedenklich einzustufen ist.[7] 20 mSv entspricht der Dosis einer Ganzkörper-Computertomographie[8] und der nach deutschem Recht maximal zulässigen Strahlenbelastung für beruflich strahlenexponierte Personen pro Kalenderjahr.[6] Für Mitarbeiter des von Tepco betriebenen Atomkraftwerks wurde nach dem Vorfall die zumutbare jährliche Äquivalentdosis von 100 mSv auf 250 mSv erhöht.[9]

Bezug zu anderen Einheiten[Bearbeiten]

Die unterschiedlichen Strahlenarten besitzen unterschiedliche kinetische Energien und Wirkungsquerschnitte, wodurch sie sich in ihren toxischen Wirkungen unterscheiden. Um die Energiedosis unterschiedlicher Strahlungsarten hinsichtlich der schädigenden Wirkung für Organismen besser vergleichen zu können, wird sie mit einem Gewichtungsfaktor multipliziert, dem Strahlungswichtungsfaktor. Dadurch wird die verschiedene biologische Wirkung der Strahlenarten (relative biologische Wirksamkeit) berücksichtigt. In Sievert angegebene Dosen sind daher ohne Kenntnis der Strahlenart miteinander vergleichbar.

Gray[Bearbeiten]

Die Einheit der Energiedosis, das Gray (Gy), entspricht wie das Sievert der Einheit Joule (J) pro Kilogramm (kg). Da der Strahlungswichtungsfaktor eine dimensionslose Zahl ist, haben die Äquivalentdosis und die Energiedosis gleiche Dimension. Um jedoch den Unterschied zwischen den Dosisgrößen für den praktischen Gebrauch hervorzuheben und da sich der Zahlenwert der Dosisgröße durch den Strahlungswichtungsfaktor auch ändern kann, werden für Energiedosen Gray verwendet, für gewichtete Dosisgrößen Sievert.

Rem (veraltete Einheit)[Bearbeiten]

Bis zum 31. Dezember 1985 war die offizielle Einheit der Äquivalentdosis das Rem (rem). 1 rem = 0,01 Sv = 10 mSv.

Becquerel[Bearbeiten]

Unter bestimmten Bedingungen (bekanntes Radionuklid, bekannte Art der Aufnahme des Strahlers etc.) ist mit Hilfe des Dosiskonversionsfaktors eine näherungsweise Ermittlung der Äquivalentdosis (in Sievert) aus der Aktivität des aufgenommenen Stoffes (in Becquerel) möglich.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. „Die (natürliche) effektive Lebensdosis liegt in Deutschland bei etwa 70 a × 2,4 mSv/a = ca. 170 mSv mit einer Schwankungsbreite zwischen ungefähr 100 mSv und 400 mSv“, siehe Radiologische Grundlagen für Entscheidungen über Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung bei unfallbedingten Freisetzungen von Radionukliden, Abschnitt 4.4 (Empfehlung der Strahlenschutzkommission).
  2. Strahlenschutzverordnung 2008, §2 (2)
  3. Strahlenschutzverordnung 2008, §5, § 46
  4. Radiologische Grundlagen für Entscheidungen über Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung bei unfallbedingten Freisetzungen von Radionukliden, Abschnitt 4.4.5 (Empfehlung der Strahlenschutzkommission).
  5. Radiologische Grundlagen für Entscheidungen über Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung bei unfallbedingten Freisetzungen von Radionukliden, Abschnitt 3.2 (Empfehlung der Strahlenschutzkommission).
  6. a b Bundesamt für Strahlenschutz (BfS): Grenzwerte im beruflichen Strahlenschutz, abgerufen am 29. Mai 2013.
  7. Japan Times: Moms rally around antinuke cause, 9.Juli 2011.
  8. Rebecca Smith-Bindman, Jafi Lipson, Ralph Marcus, Kwang-Pyo Kim, Mahadevappa Mahesh, Robert Gould, Amy Berrington de González, Diana L. Miglioretti: Radiation Dose Associated With Common Computed Tomography Examinations and the Associated Lifetime Attributable Risk of Cancer. Arch Intern Med. 2009;169(22):2078-2086.
  9. welt.de: Japan: Kaninchen ohne Ohren nahe Fukushima geboren, vom 5. Juni 2011.