Sievert (Einheit)

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Physikalische Einheit
Einheitenname Sievert
Einheitenzeichen \mathrm{Sv}
Physikalische Größe(n) Körperdosis, Äquivalentdosis
Formelzeichen H\,, E\, oder D\,eff
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: Gray, Energiedosis, Äquivalentdosis

Das Sievert (Einheitenzeichen: Sv, nach dem schwedischen Mediziner und Physiker Rolf Sievert) ist die Maßeinheit verschiedener gewichteter Strahlendosen bei ionisierender Strahlung. 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 Dosis 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.

Definitionen und Bezüge[Bearbeiten]

Die biologische Wirksamkeit von ionisierender Strahlung ist abhängig von der Strahlenart und deren Energie und wird durch Strahlendosen quantifiziert. Weitere Abhängigkeiten sind die Eigenschaften der exponierten Organe und der zeitliche Expositionsverlauf.

Diese Abhängigkeiten können durch Wichtungsfaktoren beschrieben werden, die als dimensionslose Multiplikatoren in die zu ermittelnden Dosen eingehen. Die Wichtung hat den Zweck, Angaben von Strahlendosen bzgl. ihres Schädigungspotenzials miteinander vergleichen zu können, ohne zusätzliche Details zu kennen.

Basisgröße, die jeweils mit den Wichtungsfaktoren multipliziert wird, ist die Energiedosis, gemessen in der Maßeinheit J/kg mit der besonderen Einheitenbezeichnung Gray (Gy). Dass in einer Dosisangabe Wichtungsfaktoren enthalten sind, wird durch die besondere Einheitenbezeichnung Sievert (Sv) kenntlich gemacht. Die physikalische Maßeinheit bleibt unverändert das J/kg.

Körperdosen (Sammelbezeichnung für Organdosen und die effektive Dosis) sind solchermaßen gewichtete Strahlendosen. Sie dienen der Quantifizierung des Risikos für das Auftreten stochastischer Strahlenschäden (Krebs und vererbbare Defekte[2]). Bei Organdosen wird die mittlere Energiedosis eines Organs zur Berücksichtigung der Strahlenart mit dem Strahlungs-Wichtungsfaktor wR der Strahlenart multipliziert . Dieser Faktor berücksichtigt die relative biologische Wirksamkeit (RBW) der betrachteten Strahlenart im Vergleich zu Strahlung mit niedrigem linearen Energieübertragungsvermögen (LET). Im Rahmen der Ermittlung der effektiven Dosis und der damit verbundenen Aufsummierung der Organdosen werden diese mit den Gewebe-Wichtungsfaktoren wT der betroffenen Organe multipliziert. Diese Faktoren drücken die relative Empfindlichkeit der Organe untereinander bzgl. des Auftretens stochastischer Strahlenschäden aus .

Bzgl. der Größe der Strahlungs-Wichtungsfaktoren und der Gewebe-Wichtungsfaktoren siehe die Artikel Strahlungswichtungsfaktor bzw. Effektive Dosis.

Die Äquivalentdosis ist eine Messgröße für die Orts- und Personendosisüberwachung bei äußerer Strahlenexposition. Bei ihr wird als Wichtungsfaktor ein Qualitätsfaktor verwendet, der von der ICRU (International Commission on Radiation Units and Measurements) für ein standardisiertes Weichteilgewebe definiert ist. Ungeachtet der unterschiedlichen Wichtung wird auch hierfür das Sievert als Einheitenbezeichnung verwendet. Im praktischen Strahlenschutz ist dieser Unterschied ohnehin meist nicht maßgebend, so dass die Äquivalentdosis eine geeignete Messgröße darstellt, um bei äußerer Bestrahlung mit hinreichender Genauigkeit auf Körperdosen schließen zu können.

Bei innerer Bestrahlung durch Radionuklide, die dem Körper zugeführt und von ihm inkorporiert werden, beziehen sich Dosisangaben in Sievert auf Organ-Folgedosen und die effektive Folgedosis. In diese Dosen ist die andauernde Exposition durch die inkorporierten Radionuklide eingerechnet, die im Zeitraum ab ihrer Zufuhr stattfindet. Folgedosen (in Sievert) können bei Kenntnis von Radionuklid, zugeführter Aktivität (in Becquerel (Bq)), chemischer Form, Art und Weise der Zufuhr etc. mit Hilfe von Dosiskoeffizienten (in Sv/Bq) abgeschätzt werden. Diese Dosiskoeffizienten sind nuklidspezifisch, wodurch die Strahlenart bzw. deren Strahlungs-Wichtungsfaktor wR berücksichtigt ist, und sie berücksichtigen weiterhin die biokinetischen Eigenschaften des zugeführten radioaktiven Stoffs.

Anwendungsbereich[Bearbeiten]

Bei den schädigenden Wirkungen ionisierender Strahlen wird zwischen stochastischen und deterministischen Strahlenschäden unterschieden. Siehe dazu die Artikel Strahlenschutz und Strahlenrisiko.

Körperdosen und Äquivalentdosis in Sievert werden als Dosisgrößen im Strahlenschutz in einem Dosisbereich bis zu einigen 100 mSv angewendet, wo stochastische Wirkungen bekanntermaßen auftreten oder (bei niedrigen Dosen) vermutet werden[3] und wo deterministische Wirkungen noch nicht maßgebend sind.

Bei deutlich höheren Dosen mit den dann maßgebenden deterministischen Wirkungen werden die Wichtungsfaktoren hingegen nicht mehr angewendet, sondern Strahlendosen werden allein in Form der Energiedosis in Gy angegeben. Ein typischer Anwendungsbereich neben dem Strahlenschutz ist hierfür beispielsweise die Strahlentherapie.

Beispiele für Strahlendosen in Sievert[Bearbeiten]

Zur Bewertung eines Strahlenrisikos kann ein Vergleich mit der natürlichen Strahlenexposition dienen. Eine in Deutschland lebende Person erhält eine mittlere effektive Dosis von 2,4 mSv pro Jahr. Weitere Einzelheiten dazu siehe den Artikel Strahlenexposition.

Zur Begrenzung der Strahlenexposition der Bevölkerung legt in Deutschland die Strahlenschutzverordnung zusätzlich zur natürlichen und medizinischen Strahlenexposition einen Grenzwert von 1 mSv pro Jahr für die effektive Dosis von Personen bei geplanten Expositionssituationen fest[4].

Für Notfall-Expositionssituationen ist ein Eingreifrichtwert der effektiven Dosis von 100 mSv in sieben Tagen für eine Evakuierung vorgesehen. Für das erste Jahr nach Eintritt eines Notfalls ist ein Referenzwert der effektiven Dosis von 100 mSv vorgesehen, der in dieser Zeit nicht überschritten werden darf. Weitere Einzelheiten dazu siehe den Artikel Radiologische Gefährdungslage.

Die maximale erlaubte effektive Jahresdosis für beruflich strahlenexponierte Personen beträgt in Deutschland 20 mSv[5] und über ein Berufsleben dürfen nicht mehr als 400 mSv[6] zusammenkommen. Ein ungeborenes Kind darf bis zu seiner Geburt keine höhere Strahlendosis als 1 mSv erhalten[7]. Schwellenwerte für deterministische Strahlenwirkungen werden damit nach heutigem Wissen deutlich unterschritten. Klinische Symptome der Strahlenkrankheit treten erst bei einer kurzzeitigen Ganzkörper- oder großvolumigen Teilkörperbestrahlung im Dosisbereich oberhalb von 1 Gray (Gy) auf[8].

Frühere Einheit[Bearbeiten]

Offizielle Einheit anstelle des Sievert war bis zum 1. Januar 1978 das Rem (rem). Ein Sievert entspricht 100 rem.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Tiefen-Personendosis Hp(10), Oberflächen-Personendosis Hp(0,07), Umgebungs-Äquivalentdosis H*(10), Richtungsäquivalentdosis H'(0,07,Ω) - siehe Verordnung über den Schutz vor Schäden durch ionisierende Strahlen (Strahlenschutzverordnung – StrlSchV) vom 20. Juli 2001 (BGBl. I S. 1714, ber. BGBl. 2002 I S. 1459), Anlage VI Teil A
  2. International Commission on Radiological Protection (ICRP): The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection, ICRP Publication 103, Ann. ICRP 37 (2-4), 2007, Deutsche Ausgabe herausgegeben vom Bundesamt für Strahlenschutz, Abschnitt 3.2
  3. ICRP 103, Ziffern 62 und 106
  4. Strahlenschutzverordnung § 46
  5. Strahlenschutzverordnung § 55
  6. Strahlenschutzverordnung § 56
  7. Grenzwerte im beruflichen Strahlenschutz des Bundesamt für Strahlenschutz (BfS)
  8. Radiologische Grundlagen für Entscheidungen über Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung bei Ereignissen mit Freisetzungen von Radionukliden, Abschnitt 3.3 (Empfehlung der Strahlenschutzkommission)