Dies erfolgte als Reaktion auf Bedenken hinsichtlich der Effekte
ionisierender Strahlung auf die menschliche Gesundheit unddie Umwelt, da zu jener Zeit der radioaktive Niederschlag vonoberirdischen Kernwaffenversuchen die Menschen über Luft,
Wasser und Lebensmittel erreichte. Der erste UNSCEAR-Bericht
schuf das wissenschaftliche Fundament, auf dem 1963 das Atomteststoppabkommen mit dem darin enthaltenen Verbot oberirdischer Kernwaffenversuche ausgehandelt wurde.

STRAHLUNG Wirkungen und Quellen

1955 richtete die Generalversammlung der Vereinten Nationen
den Wissenschaftlichen Ausschuss der Vereinten Nationen zur
Untersuchung der Auswirkungen atomarer Strahlung [United
Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation(UNSCEAR)] mit der Aufgabe ein, Informationen zu den Höhen
und den Auswirkungen ionisierender Strahlung zu sammeln und
auszuwerten.

STRAHLUNGEFFEKTE UND QUELLEN

Was ist Strahlung?
Wie wirkt sich Strahlung auf uns aus?
Woher kommt Strahlung?

Diese Publikation soll den aktuellen Wissensstand in Bezug auf
Strahlungshöhen und -wirkungen auf allgemein verständliche
Weise darstellen. Sie basiert auf den wissenschaftlichen Berichten
von UNSCEAR, die als Hauptinformationsquelle gedient haben.
›1 000 mSv

Dosis in der Strahlentherapie

100 mSv

Dosis eines Astronauten(4 Monate)

10 mSv

Abdomen-CT-Untersuchung

1 mSv

Dosis eines Beschäftigten in der
Nuklearindustrie (1 Jahr)

0,1 mSv

Röntgenaufnahme des Brustkorbs
oder Flugreise (20 Stunden)

0,01 mSv

Zahnärztliche Röntgenaufnahme

0,001 mSv

Paranüsse (30 g)

Umweltprogramm der Vereinten Nationen

STRAHLUNGEFFEKTE UND QUELLEN

Was ist Strahlung?
Wie wirkt sich Strahlung auf uns aus?
Woher kommt Strahlung?

Umweltprogramm der Vereinten Nationen

HAFTUNGSAUSSCHUSSERKLÄRUNG
Diese Veröffentlichung basiert zu einem großen Teil auf den Ergebnissen desWissenschaftlichen Ausschusses der Vereinten Nationen zur Untersuchung derAuswirkungen atomarener Strahlung (UNSCEAR). Es handelt sich hierbei um
einen Ausschuss der Generalversammlung der Vereinten Nationen, für den das
Umweltprogramm der Vereinten Nationen das Sekretariat stellt. Diese Veröffentlichung gibt nicht notwendigerweise die Auffassungen des Wissenschaftlichen
Ausschusses oder des Umweltprogramms der Vereinten Nationen wieder.
Die verwendeten Bezeichnungen und die Darstellung des Materials in dieser Veröffentlichung stellen keinerlei Meinungsäußerung seitens des Umweltprogramms
der Vereinten Nationen hinsichtlich des rechtlichen Status irgendwelcher Länder,
Territorien, Städte oder Gebiete oder ihrer Behörden oder hinsichtlich ihrer politischen oder geografischen Grenzen dar.
Eine Vervielfältigung dieser Veröffentlichung in Auszügen für Bildungs- oder andere
nicht der Gewinnerzielung dienende Zwecke ist ohne gesonderte Genehmigung der
Urheberrechtsinhaber unter Nennung der Quelle gestattet. Das Umweltprogramm derVereinten Nationen bittet um Übersendung eines Exemplars jeder auf dieser Broschüre als Quelle basierenden Veröffentlichung.
Eine Nutzung dieser Veröffentlichung zum Weiterverkauf oder für andere kommerzielle Zwecke jeglicher Art ist ohne vorherige schriftliche Genehmigung desUmweltprogramms der Vereinten Nationen nicht gestattet.
Das Umweltprogramm der Vereinten Nationen setzt sich für umweltverträgliche Praktiken sowohl global als auch in seiner eigenen Arbeit ein. Diese Veröffentlichung wurde
auf vollständig chlorfreiem Recyclingpapier gedruckt. Die Vertriebspolitik des Umweltprogramms der Vereinten Nationen strebt eine möglichst gute Klimabilanz an.
Katalogeintrag: Strahlung: Effekte und Quellen, Umweltprogramm der Vereinten
Nationen, 2016
ISBN: 978-92-807-3602-1
Job No.: DEW/2038/NA
Copyright © Umweltprogramm der Vereinten Nationen, 2016
Elektronische Version

STRAHLUNGEFFEKTE UND QUELLEN

Was ist Strahlung?
Wie wirkt sich Strahlung auf uns aus?
Woher kommt Strahlung?

Umweltprogramm der Vereinten Nationen

DANKSAGUNG
Diese Broschüre basiert zu einem großen Teil auf den Ergebnissen des Wissenschaftlichen Ausschusses der Vereinten Nationen zur Untersuchung der Auswirkungen atomarer Strahlung und auf der erstmals 1985 und 1991 erschienenen Veröffentlichungdes Umweltprogramms der Vereinten Nationen „Radiation: doses, effects, risks“bearbeitet von Geoffrey Lean.
Diese Broschüre ist ursprünglich auf Englisch erschienen. Die Übersetzung wurde
freundlicherweise vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und
Reaktorsicherheit (Deutschland) bereitgestellt. Bei Widersprüchen ist die ursprüngliche Fassung maßgeblich.
Technische Redaktion: Malcolm Crick und Ferid Shannoun
Sprachliche Redaktion: Susan Cohen-Unger und Ayhan Evrensel
Grafik und Layout: Alexandra Diesner-Kuepfer
Darüber hinaus danken wir den folgenden Personen für ihre wertvollen Beiträge undKommentare zu dieser Broschüre:
Laura Anderson, John Cooper, Susan Cueto-Habersack, Emilie van Deventer, Gillian
Hirth, David Kinley, Vladislav Klener, Kristine Leysen, Kateřina Navrátilová-Rovenská,
Jaya Mohan, Wolfgang-Ulrich Müller, Maria Pérez, Shin Saigusa, Bertrand Thériault,
Hiroshi Yasuda und Anthony Wrixon.

VORWORT
Hiroshima, Nagasaki, Three Mile Island,
Tschernobyl und Fukushima-Daiichi: Diese Orte
stehen für die Furcht der Menschen vor Strahlung,sei es durch Kernwaffen oder durch Unfälle in
Atomkraftwerken. Tatsächlich ist jedoch die tägliche Strahlenbelastung des Menschen aus einer
Vielzahl anderer Quellen, darunter atmosphärischer und terrestischer Strahlung sowie Strahlung
aus medizinischen und industriellen Anwendungen, weitaus höher.
1955 kamen aufgrund von Kernwaffentestsöffentliche Bedenken hinsichtlich der Auswirkungen radioaktiver Strahlung auf Luft, Wasser
und Lebensmittel auf. Als Reaktion richtete die Generalversammlung der Vereinten
Nationen den Wissenschaftlichen Ausschuss der Vereinten Nationen zur Untersuchung der Auswirkungen atomarer Strahlung [United Nations Scientific Committee
on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR)] mit der Aufgabe ein, Informationen
zur Höhe und zu den Auswirkungen von Strahlenexposition zu sammeln und auszuwerten. Der erste Bericht des Ausschusses schuf die wissenschaftliche Grundlage für die Aushandlung des Atomteststoppabkommens im Jahr 1963, mit dem
oberirdische Kernwaffenversuche verboten wurden. Seither erstellt der Ausschussfundierte Berichte über Strahlenbelastungen, darunter Berichte über Strahlenbelastungen aufgrund der Störfälle in den Kernkraftwerken Tschernobyl und Fukushima-Daiichi. Die Arbeiten des Ausschusses waren durchweg von größtem wissenschaftlichen und politischen Wert.
Die von Wissenschaftlern veröffentlichten Informationen zu Strahlungsquellen
und -auswirkungen sind oftmals zu fachspezifisch und für die Öffentlichkeit möglicherweise auch zu schwer verständlich, sodass die Bevölkerung eher verunsichert
als informiert wurde, was zu einer Verfestigung jahrzehntealter Befürchtungen undFehlinformationen geführt hat. Diese Publikation soll die aktuellen wissenschaftlichen Informationen von UNSCEAR in Bezug auf Strahlungsarten, -quellen und -auswirkungen auf Mensch und Umwelt ausführlich und für einen allgemeinen Leserkreis verständlich darstellen.
Das UNSCEAR-Sekretariat ist mit dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen(UNEP), das Staaten bei der Umsetzung einer umweltverträglichen Politik und entsprechender Praktiken unterstützt, verbunden. Die Aufklärung der Bevölkerung über Strahlung und ihren Einfluss auf das Leben auf der Erde ist Teil der Kernaufgabe von UNEP.

Es ist mir eine große Freude, allen an dieser Publikation Beteiligten sowie den
Mitgliedern des Ausschusses und ihren Delegationen, die in den vergangenen
sechzig Jahren mit so großem Engagement an diesen wichtigen Themen gearbeitet
haben, meinen besonderen Dank auszusprechen.

Achim Steiner
UNEP Exekutivdirektor und
Untergeneralsekretär der Vereinten Nationen

INHALT
EINLEITUNG

1

1. WAS IST STRAHLUNG?

3

1.2. Etwas Grundlagen
				Radioaktiver Zerfall und Halbwertszeiten
				Strahlungseinheiten

4
6
7

1.1.

1.3.

Zur Geschichte

Durchdringungsvermögen von Strahlung

39

2. WIE WIRKT SICH STRAHLUNG AUF UNS AUS?

11

2.2. Auswirkungen auf Tiere und Pflanzen

222.3. Zusammenhang zwischen Strahlendosis und -wirkung

24

2.1. Auswirkungen auf den Menschen				Frühe Gesundheitseffekte				Verzögerte Gesundheitseffekte				Auswirkungen auf Nachkommen

13
14
15
18

3. WOHER KOMMT STRAHLUNG?

27

3.2. Künstliche Quellen				Medizinische Anwendungen
				Kernwaffen
				Kernreaktoren
				Industrielle und andere Anwendungen

32
33
37
39
48

3.3. Durchschnittliche Strahlenexposition von			Bevölkerung und Beschäftigten

55

3.1. Natürliche Quellen
				Kosmische Quellen
				Terrestrische Quellen
				Quellen in Lebensmitteln

28
28
29
32

EINLEITUNG
Zunächst ist zwischen ionisierender und nichtionisierender Strahlung zu unterscheiden. Ionisierende Strahlung besitzt genügend Energie, um aus einem Atom
Elektronen freizusetzen. Nichtionisierende Strahlung wie beispielsweise Radiowellen, sichtbares Licht oder UV-Strahlung ist hierzu nicht in der Lage. Diese Publikation behandelt die Auswirkungen von Strahlenbelastung sowohl aus natürlichen als
auch aus künstlichen Quellen. Wenn im Folgenden von Strahlung gesprochen wird,
ist immer ionisierende Strahlung gemeint.

Beispiele einiger Anwendungen mit Einsatz von Strahlung4Radiospektrum

Mikrowellen

Sichtbares
Licht

Infrarot

Ultraviolett

Röntgen- Gamma- Kosmischestrahlen strahlung Strahlung(eV) (Hz)

Nichtionisierende Strahlung

Frequenz

104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013

Ionisierende Strahlung

1014 1015 1016 1017 1019 1021 1023

Energie

10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1

1

101

102

104

106 108 1010

Nichtionisierende Strahlung besitzt nicht genügend – in Elektronenvolt (eV) ausgedrückte –Energie, um Atome oder Moleküle zu verändern.

Heute ist mehr über die Quellen einer Strahlungsexposition und deren Auswirkungen als über fast jeden anderen Gefahrenstoff bekannt, und die Wissenschaft
aktualisiert und analysiert ihren Kenntnisstand fortwährend. Den meisten Menschen
ist die Nutzung von Strahlung in Kernkraftwerken zur Stromerzeugung oder in medizinischen Anwendungen bekannt. Eine Vielzahl weiterer Nutzungen von Kerntechnik
in Industrie, Landwirtschaft, Bauwirtschaft sowie der Forschung und weiteren Gebieten ist demgegenüber kaum bekannt. Wer erstmals etwas über dieses Thema liest,
wird erstaunt feststellen, dass die Strahlungsquellen, von denen die stärkste Strahlenbelastung für die Bevölkerung ausgeht, nicht unbedingt auch die bekanntestensind. So geht die Strahlenexposition tatsächlich in erster Linie von natürlichen, inder Umwelt allgegenwärtigen Quellen aus, und die wichtigste künstliche Strahlungsquelle ist die Nutzung von Strahlung in der Medizin. Darüber hinaus kann auch im
EINLEITUNG

1

alltäglichen Leben, beispielsweise auf Flugreisen und in gut isolierten Häusern inbestimmten Regionen der Welt, eine stark erhöhte Strahlenbelastung auftreten.
Mit dieser Publikation wollen das Umweltprogramm der Vereinten Nationen(UNEP) und das Sekretariat des Wissenschaftlichen Ausschusses der Vereinten
Nationen zur Untersuchung der Auswirkungen atomarer Strahlung (UNSCEAR)über die Quellen, den Umfang und die Effekte einer Exposition durch ionisierende
Strahlung aufklären und diesbezüglich mehr Verständnis schaffen. UNSCEAR wurde
1955 von der Generalversammlung der Vereinten Nationen als Gruppe führenderWissenschaftler aus 27 Mitgliedstaaten der Vereinten Nationen ins Leben gerufen,
um Fragen zu Strahlenexposition, -effekte und -risiken weltweit zu untersuchen,ohne jedoch Sicherheitsstandards aufzustellen oder zu empfehlen. Vielmehr stellt
der Ausschuss wissenschaftliche Informationen bereit, die von nationalen Behörden
und anderen Stellen hierfür als Grundlage genutzt werden. Die wissenschaftlichen
Veröffentlichungen von UNSCEAR in den letzten sechzig Jahren bilden die wichtigste
Informationsquelle für diese Publikation.

2

1. WAS IST STRAHLUNG?
Um über Höhe, Auswirkungen und Risiken einer Strahlenexposition sprechen zu
können, bedarf es zunächst etwas Grundlagenwissens über Strahlung und die Wissenschaft davon. Sowohl Radioaktivität als auch die dadurch erzeugte Strahlung existierten lange vor dem Entstehen von jeglichen Lebens auf der Erde. So sind sie seit dem
Anfang des Universums im All vorhanden, und radioaktives Material war schon bei ihrer
Entstehung Teil der Erde. Der Mensch hat dieses elementare, universelle Phänomen
jedoch erst in den letzten Jahren des 19. Jahrhunderts erkannt, und noch heute werden
immer neue Formen seiner Nutzung entdeckt.

1.1. Zur Geschichte
1895 entdeckte der deutsche Physiker Wilhelm Conrad Röntgen Strahlen – vonihm selbst als X-Strahlen bezeichnet –, die den Blick in den menschlichen Körper
ermöglichen. Diese Entdeckung markiert den Beginn der seither ständig fortschreitenden medizinischen Nutzung von Strahlung. In Anerkennung seiner außerordentlichen Verdienste für die Menschheit erhielt Röntgen 1901 den ersten Nobelpreis für
Physik. Ein Jahr nach Röntgens Entdeckung legte der französische Wissenschaftler
Henri Becquerel einige Fotoplatten in eine Schublade, in der sich kleinste Teile eines
uranhaltigen Minerals befanden. Als er die Platten entwickelte, stellte er zu seinerÜberraschung fest, dass sie sich durch die Strahlung geschwärzt hatten. Dieses alsRadioaktivität bezeichnete Phänomen ist die Folge einer spontanen Freisetzung
von Energie aus einem Atom. Die heutige Maßeinheit ist Becquerel (Bq) nach dem
Entdecker Henri Becquerel. Schon kurz danach führte die junge Chemikerin Marie
Skłodowska-Curie die Forschungen weiter und prägte als Erste den Begriff „Radioaktivität“. 1898 machte sie gemeinsam mit ihrem Ehemann Pierre Curie die Entdeckung, dass sich Uran bei der Freisetzung von Strahlung auf unerklärliche Weise inzwei Elemente aufspaltet, von denen sie das eine nach ihrer polinischen Heimat„Polonium“ und das andere „Radium“, das „strahlende“ Element, nannte. Marie

Wilhelm C. Röntgen (1845–1923)

Marie Curie (1867–1934)

Henri Becquerel (1852–1908)

WAS IST STRAHLUNG?

3

Curie erhielt den Nobelpreis für Physik 1903 gemeinsam mit Pierre Curie und Henri Becquerel. 1911 war sie die erste Frau, die den Nobelpreis zum zweiten Mal erhielt, dieses
Mal für ihre Entdeckungen auf dem Gebiet der Strahlenchemie.

1.2. Etwas Grundlagen
Die Suche der Wissenschaftler galt dem Verständnis des Atoms und genauer nochseiner Struktur. Heute ist bekannt, dass Atome einen winzigen, positiv geladenen Kernbesitzen, der von einer Wolke negativ geladener Elektronen umgeben ist. Der Kern ist
etwa nur ein Hunderttausendstel so groß wie das ganze Atom, jedoch so dicht, dass ernahezu die gesamte Masse des Atoms ausmacht.
Der Kern besteht allgemein aus einem Cluster von Teilen, den Protonen und Neutronen, die eng aneinanderhaften. Protonen besitzen eine positive, Neutronen keineelektrische Ladung. Chemische Elemente werden durch die Anzahl der Protonen in
ihren Atomen bestimmt (so hat beispielsweise das Boratom 5, das Uranatom 92 Protonen). Elemente mit derselben Anzahl von Protonen, aber unterschiedlicher Anzahl
von Neutronen werden als Isotope bezeichnet (so unterscheiden sich beispielsweise Uran-235 und Uran-238 dadurch, dass der Kern von Uran-238 drei Neutronen
mehr aufweist). Ein Atom ist in seiner Gesamtheit normalerweise weder positiv nochnegativ geladen, da es über dieselbe Anzahl negativ geladener Elektronen wie positiv geladener Protonen verfügt.

Das AtomOrdnungszahl
SymbolName

Elektron5

B- Elektronenzahl- Protonenzahl

BOR

ProtonNeutronEin Atom besteht aus einem Kern ungeladener Neutronen und positiv geladener Protonen
und ist von einer Wolke negativ geladener Elektronen umgeben. Bei ungeladenen Atomen
ist die Anzahl der Elektronen und Protonen gleich und gibt die Atomzahl des Elements an.

4Einige Atome sind von Natur aus stabil, andere nicht. Atome mit einem instabilen Kern, die spontan zerfallen und dabei Energie in Form von Strahlung freisetzen, werden als Radionuklide bezeichnet. Diese Energie kann mit anderen Atomeninteragieren und diese ionisieren. Als Ionisation bezeichnet man den Prozess, bei
dem Atome positiv oder negativ geladen werden, indem sie Elektronen aufnehmenoder abgeben. Ionisierende Strahlung enthält genügend Energie, um Elektronen
aus ihrer Kreisbahn zu entfernen. Hierbei entstehen als Ionen bezeichnete geladene Atome. Die Emission eines Teilchens, das aus zwei Protonen und zwei Neutronen besteht, wird als Alphazerfall, die Emission von Elektronen als Betazerfall
bezeichnet. Das instabile Nuklid ist häufig so energiereich, dass die Emission vonTeilchen nicht ausreicht, um es zu stabilisieren. Das Ergebnis ist eine Abstrahlung
von Energie als elektromagnetische Strahlung, genannt Gammastrahlung.

Röntgenröhre
Elektronenstrahl
Glas (Vakuum)

Anode

+

Kathode–––

Röntgenstrahlen

Eine weitere Form elektromagnetischer Strahlung sind die Röntgenstrahlen,jedoch ist diese Strahlung weniger energiereich. In einer Vakuumröhre lässt sich ein
Röntgenspektrum mit unterschiedlichen Energieniveaus erzeugen, indem ein voneiner Kathode emittierter Elektronenstrahl auf eine als „Target“ bezeichnete Anodegerichtet wird. Das Röntgenspektrum hängt vom Anodenmaterial und der Beschleunigungsenergie des Elektronenstrahls ab. Auf diese Weise lässt sich künstliche
Röntgenstrahlung präzise und bedarfsgerecht erzeugen, was sich in industriellen
und medizinischen Anwendungen gut nutzen lässt.

WAS IST STRAHLUNG?

5

Radioaktiver Zerfall und Halbwertszeiten
Zwar sind alle Radionuklide instabil, jedoch in unterschiedlichem Ausmaß. So
sind beispielsweise die Teilchen im Kern eines Uran-238-Atoms (mit 92 Protonen
und 146 Neutronen) gerade noch zur Clusterbildung in der Lage. Nach unterschiedlichen Zeitabschnitten bricht eine Gruppe aus zwei Protonen und zwei Neutronen aus
und verlässt das Atom als Alphateilchen. Hierbei wird das Uran-238 zu Thorium-234(mit 90 Protonen und 144 Neutronen). Thorium-234 ist jedoch auch instabil: Durch
Umwandlung eines Neutrons in ein Proton und ein Elektron, das seinerseits als Betateilchen emittiert wird, verwandelt sich das Thorium zu Protactinium-234 mit 91 Protonen und 143 Neutronen. Dieses wiederum ist ebenfalls äußerst instabil und zerfällt
recht schnell zu Uran-234, sodass das Atom weiterhin Teilchen abgibt und letztlichzu stabilem Blei-206 mit 82 Protonen und 124 Neutronen wird. Es existieren viele
derartige Umwandlungssequenzen, die als radioaktiver Zerfall bezeichnet werden.
Die Zeit, die vergeht, bis die Hälfte eines Elements zerfallen ist, ist die
Halbwertszeit. Nach der Halbwertszeit sind von einer Million Atomen im Durchschnitt 500 000 (Atome) zu etwas anderem zerfallen. Während der nächsten Halbwertszeit zerfallen weitere 250 000 Atome. Dieser Vorgang setzt sich so lange fort,
bis sämtliche Atome zerfallen sind. Nach zehn Halbwertszeiten ist nur noch etwa ein
Tausendstel (d. h. 0,1 %) der ursprünglichen Million übrig. Im obigen Beispiel dauert
es nur etwas länger als eine Minute, bis die Hälfte der Protactinium-234-Atome zu
Uran-234 zerfallen ist. Demgegenüber dauert es bei Uran-238 4,5 Milliarden Jahre

234U

1,17 Min.

80 000
Jahre
214Po

210Po

222Rn

3,8 Tage

ge

234Th

214Bi

6

214Pb

22
Jah
re

Unterschiedlichen Zerfallsarten undihre Halbwertszeiten

3 Min.

210Bi

in.

Alphazerfall Betazerfall Gammazerfall

27 M

218Po

age
138 T

1 602 Jahre

5 Ta

226Ra

in.
ec

230Th

s
160 μ

24
Tag
e

4,5 M

234Pa

250 000 Jahre

19,7
M

en
illiard

238U

Jahre

Uran-238 – radioaktive Zerfallsreihe

210Pb

206Pb stabil

(4 500 000 000), bis die Hälfte der Atome zu Thorium-234 zerfallen ist. Allerdings
kommen nur relativ wenige Radionuklide natürlich in der Umgebung vor.

Strahlungseinheiten
Heute weiß man, dass Strahlungsenergie lebendes Gewebe schädigen kann. Die
Menge der in lebendem Gewebe abgelagerten Energie wird in einer als Dosis bezeichneten Dimension ausgedrückt. Die Strahlendosis kann ihren Ursprung in jedem Radionuklid oder in mehreren Radionukliden haben. Diese können sich außerhalb desKörpers befinden oder beispielsweise durch Einatmen oder Verschlucken in den Körper gelangen und von dort aus strahlen. Dosen werden auf unterschiedliche Weiseangegeben, je nachdem, wie viele und welche Teile des Körpers bestrahlt werden, ob
eine oder mehrere Personen betroffen sind und wie lang die Expositionsdauer ist(beispielsweise akute Exposition).
Die Menge der pro Kilogramm Gewebe aufgenommenen Strahlungsenergie wird
als absorbierte Dosis bezeichnet und in der Einheit Gray (Gy) nach dem englischen
Physiker und Pionier der Strahlungsbiologie Harold
Gray ausgedrückt. Dies ist allerdings dahingehend
einzuschränken, dass eine Dosis Alphateilchen weitaus schädlicher sein kann als dieselbe Dosis Betateilchen oder Gammastrahlen. Um die absorbierten
Dosen unterschiedlicher Strahlungsarten vergleichen zu können, müssen diese mit ihrem jeweiligen
Potenzial, bestimmte Arten biologischer Schäden zu
verursachen, gewichtet werden. Diese gewichtete
Dosis wird als Äquivalentdosis bezeichnet und in derEinheit Sievert (Sv) nach dem schwedischen Wissenschaftler Rolf Sievert ausgedrückt. Ein Sievert entspricht 1 000 Millisievert, ebenso wie 1 Liter 1 000
Millilitern und 1 Meter 1 000 Millimetern entspricht.

Harold Gray (1905–1965)
Rolf Sievert (1896–1966)

Zu berücksichtigen ist auch, dass nicht alle Teiledes Körpers gleich verletzlich sind. So kann beispielsweise dieselbe Äquivalentstrahlendosis eher
Lungen- als Leberkrebs auslösen, und die Fortpflanzungsorgane sind aufgrund der Gefahr von Erbgutschäden besonders zu schützen. Um daher Strahlenbelastungsdosen unterschiedlicher Gewebe undOrgane vergleichen zu können, werden die Äquivalentdosen der verschiedenen Teile des Körpers
ebenfalls gewichtet. Das Ergebnis ist die gleichfalls
in Sievert (Sv) ausgedrückte effektive Dosis. Die
WAS IST STRAHLUNG?

7

effektive Dosis ist allerdings ein Indikator für die Wahrscheinlichkeit von Krebs undgenetischen Schädigungen aufgrund geringerer Dosen, ohne jedoch als Maß für die
Schwere von Folgen bei höheren Dosen zu dienen.
Dieses komplizierte System von Strahlungsgrößen ist erforderlich, um eine einheitliche Struktur zu schaffen, anhand derer Strahlenschutzfachleute individuelle Doseneinheitlich und vergleichbar darstellen können. Dies ist insbesondere für Personen
wichtig, die mit Strahlung umgehen und somit berufsbedingt exponiert sind.

Strahlungsgrößen
Physikalische Größe
Aktivität

Die Anzahl der Kernumwandlungen mit Energiefreisetzung pro Zeiteinheit. Sie wird in Zerfällen pro Sekundegemessen und in Becquerel (Bq) ausgedrückt.

Absorbierte Dosis

Die Menge von durch Strahlung in eine Masseeinheit
eines Materials, beispielsweise ein Gewebe oder
Organ, abgegebene Energie. Sie wird in Gray (Gy)ausgedrückt, was Joule pro Kilogramm entspricht.

Berechnete MengeÄquivalentdosis

Absorbierte Dosis, multipliziert mit einem Strahlungsfaktor (wR), der berücksichtigt, wie die unterschiedlichen Strahlungsarten ein Gewebe oder Organ schädigen. Sie wird in Sievert (Sv) ausgedrückt, was Joule pro
Kilogramm entspricht.

Effektive Dosis

Äquivalentdosis, multipliziert mit Organfaktoren (wT),
die die Empfindlichkeit, unterschiedliche Gewebe
und Organe zu schädigen, berücksichtigen. Sie wirdin Sievert (Sv) ausgedrückt, was Joule pro Kilogramm
entspricht.

Kollektive effektive Dosis

Summe aller effektiven Dosen einer Strahlung ausgesetzten Population oder Bevölkerungsgruppe. Sie wird
in Personen-Sievert (Personen-Sv) ausgedrückt.

Hiermit werden allerdings nur Dosen für einzelne Personen beschrieben. Wenn
man sämtliche effektiven Dosen, denen jeder Mensch in einer Population ausgesetzt wurde, addiert, erhält man die kollektive effektive Dosis bzw. einfacher die
kollektive Dosis, ausgedrückt in Personen-Sievert (Personen-Sv). So beträgt die

8jährliche kollektive Dosis der Weltbevölkerung beispielsweise über 19 Millionen
Personen-Sv, entsprechend einer jährlichen durchschnittlichen Dosis von 3 mSv
pro Person.

1.3. Durchdringungsvermögen von Strahlung
Strahlung kann, kurz gesagt, als Teilchen (beispielsweise als Alpha- oder Betateilchen oder als Neutronen) oder als elektromagnetische Wellen (Gamma- undRöntgenstrahlung) und sämtlich mit unterschiedlichen Energiegehalten auftreten.
Die unterschiedlichen Emissionsenergien und Teilchentypen weisen ein jeweils
unterschiedliches Durchdringungsvermögen auf und haben somit auch unterschiedliche Auswirkungen auf lebendes Gewebe. Alphateilchen bestehen aus zwei
positiv geladenen Protonen und zwei Neutronen und transportieren daher auch die
größte Ladung aller Strahlungstypen. Aufgrund dieser stärkeren Ladung interagierensie auch stärker mit Atomen in ihrer Umgebung. Durch diese Wechselwirkung wird
nach und nach die Energie des Teilchens absorbiert und damit auch die Durchdringungsenergie reduziert. So können Alphateilchen beispielsweise von einem Blatt
Papier aufgehalten werden. Die negativ geladenen Betateilchen weisen eine geringere Ladung auf und haben daher auch ein stärkeres Durchdringungsvermögen als
Alphateilchen. Betateilchen durchdringen lebendes Gewebe bis zu einer Tiefe vonein bis zwei Zentimetern. Gamma- und Röntgenstrahlen weisen ein extrem starkes
Durchdringungsvermögen auf und durchdringen alle Materialien von geringerer
Dichte als dicke Stahlplatten. Aus einem instabilen Kern können überdies künstlicherzeugte Neutronen durch Atom- oder Kernspaltung freigesetzt werden. Neutronen

Durchdringungsvermögen unterschiedlicher Strahlungsarten

Alphateilchen

ElektronProtonNeutron

Betateilchen
Röntgenstrahlen
Gammastrahlen
Neutron
PapierKörper

Stahl

Beton

WAS IST STRAHLUNG?

9

können auch natürlich als Teil kosmischer Strahlung auftreten. Sie haben als elektrisch neutrale Teilchen bei der Wechselwirkung mit Material oder Gewebe ein sehrstarkes Durchdringungsvermögen.

10

2. WIE WIRKT SICH STRAHLUNG AUF UNS AUS?
Vor einer ausführlicheren Darstellung der Effekte einer Strahlenexposition soll
zunächst noch etwas näher auf die bereits zuvor vorgestellten Pioniere der Strahlenwissenschaft eingegangen werden. Schon bald nach Henri Becquerels Entdeckung musste er selbst die Kehrseite der Strahlung, nämlich die Auswirkungen auf
lebendes Gewebe, erfahren. Eine Phiole mit Radium, die er in seiner Tasche aufbewahrt hatte, hatte seine Haut geschädigt.
Wilhelm Conrad Röntgen, der 1895 die Röntgenstrahlen entdeckt hatte, starb
1923 an Darmkrebs. Marie Curie, die ihr gesamtes Arbeitsleben lang Strahlung ausgesetzt war, starb 1934 an einer Blutkrankheit.
Berichten zufolge sollen bis Ende der 1950er Jahre mindestens 359 Menschen,die zu Beginn der Strahlenwissenschaft mit Strahlung in Berührung gekommen
waren (überwiegend Ärzte und andere Wissenschaftler), an Strahlenschäden gestorben sein, da sie nicht um die Notwendigkeit geeigneter Schutzmaßnahmen Bescheidwussten.
Es erstaunt daher auch nicht, dass die ersten Empfehlungen zum Strahlenschutz
am Arbeitsplatz von Ärzten formuliert wurden, die Strahlung zur Behandlung vonPatienten einsetzten. 1928 wurde auf dem 2. Internationalen Kongress für Radiologie in Stockholm das „International X-ray and Radium Protection Committee“ gegründet und Rolf Sievert zu seinem ersten Vorsitzenden gewählt. Nach dem 2. Weltkrieg
wurde das Komitee vor dem Hintergrund neuer Anwendungen von Strahlung außerhalb der Medizin umstrukturiert und in „International Commission on RadiologicalProtection“ umbenannt. Später amtierte Rolf Sievert zwischen 1958 und 1960 als
vierter Vorsitzender von UNSCEAR, zu einer Zeit, als die genetischen Effekte derKernwaffenversuche auf den Menschen in den Mittelpunkt des Interesses rückten.
Mit zunehmendem Bewusstsein um die Gefahren der Strahlenexposition erlebte
das 20. Jahrhundert die Entwicklung intensiver Forschungen zu den Auswirkungen vonStrahlung auf Mensch und Umwelt. Die wichtigste Studie über strahlenbelastete
Bevölkerungsgruppen ist die Untersuchung von etwa 86 500 Überlebenden der Atombombenabwürfe über Hiroshima und Nagasaki am Ende des 2. Weltkriegs im Jahr 1945
(im Weiteren die Überlebenden der Atombombenabwürfe). Weitere zuverlässige
Daten zu diesem Thema stammen aus Erfahrungen mit Arbeitern nach Strahlenunfällen (beispielsweise nach dem Störfall im Kernkraftwerk Tschernobyl), mit strahlenbehandelten Patienten, sowie von Tier- und Zellversuchen im Labor.

WIE WIRKT SICH STRAHLUNG AUF UNS AUS?

11

Quellen von Erkenntnissen über die Effekte von Strahlung

Bevölkerungsstudien

Klinische Studien

Tierversuche

Zellexperimente

UNSCEAR wertet wissenschaftliche Informationen über die Auswirkungen vonStrahlung auf Mensch und Umwelt aus und versucht, die Auswirkungen unterschiedlicher Expositionshöhen mit größtmöglicher Zuverlässigkeit zu ermitteln. Wie bereits
erwähnt, hängt die Strahlenexposition von der Art der Strahlung, ihrer Dauer sowie der
im Material enthaltenen Energiemenge ab. Für die wissenschaftlichen Auswertungenverwendet UNSCEAR gegenwärtig den Begriff niedrige Dosis für eine Strahlung zwischen 10 mGy und 100 mGy sowie sehr niedrige Dosis bei Dosen weniger als 10 mGy.

Von UNSCEAR verwendete Dosenbandbreiten

12

Schwere Strahlungsunfälle(beispielsweise Feuerwehrleutenach dem Unfall in Tschernobyl)

Hohe Dosis

Über ~ 1 Gy

Mäßige Dosis~ 100 mGy bis ~ 1 Gy

Bergungsschaften nach dem
Unfall in Tschernobyl

Niedrige Dosis~ 10 mGy bis ~ 100mGy

Wiederholte Computertomografieuntersuchungen (CT-Scans)

Sehr niedrige
Dosis

Unter ~ 10 mGy

Konventionelle Radiografie (d. h.
ohne CT)

2.1. Auswirkungen auf den Menschen
In den mehr als einhundert Jahren seit der Entdeckung der Strahlung hat die
Forschung umfassendes Wissen über die biologischen Wirkungsmechanismen vonStrahlung auf die Gesundheit gesammelt. Es ist bekannt, dass sich Strahlung auf
zellularer Ebene auswirken und zum Tod oder zu Veränderungen von Zellen führen
kann. Dies geschieht in der Regel durch direkte Schädigung der Desoxyribonukleinsäurestränge (DNS-Stränge) in den Chromosomen. Sobald die Zahl geschädigter oder
abgetöteter Zellen ein gewisses Maß erreicht, kann dies zum Versagen von Organen
bis hin zum Tod führen. Darüber hinaus kann es auch zu anderen Schädigungen der
DNS kommen, ohne dass Zellen sterben. Derartige Schäden werden in der Regel vollständig repariert. Wenn dies jedoch nicht der Fall ist, besteht die daraus folgende
Veränderung, die Zellmutation, nach der Zellteilung weiter und führt letztlich möglicherweise zu Krebserkrankungen. Wenn es sich bei den veränderten Zellen um
Zellen handelt, die Erbinformationen an die Nachkommen weitergeben, kann es zu
genetischen Störungen kommen. Eine Quelle von Erkenntnissen über biologische
Mechanismen und Auswirkungen auf das Erbgut sind oftmals Laborversuche.

Schädigungen des DNS-Strangs durch Strahlung
EinzelstrangbruchβγDoppelstrangbruchαα = Alphateilchen, β = Betateilchen und γ = Gammastrahlen

Abhängig vom Zeitpunkt ihres Auftretens nach der Exposition wird hier zwischen
frühen und verzögerten Gesundheitseffekten unterschieden. Grundsätzlich zeigen
sich frühe Effekte in der Diagnose klinischer Syndrome bei einzelnen Patienten,
während verzögerte Effekte wie beispielsweise Krebs in epidemiologischen Studien
durch Feststellung eines gehäuften Auftretens eines pathologischen Zustands ineiner Gruppe erkannt werden. Darüber hinaus wird hierbei besonders auf Auswirkungen auf Kinder und Embryos/Föten sowie auf Erbinformationen geachtet.
WIE WIRKT SICH STRAHLUNG AUF UNS AUS?

13

Frühe Gesundheitseffekte
Frühe Gesundheitseffekte werden durch extensiven Zelltod bzw. extensive Zellschädigungen ausgelöst. Dies können beispielsweise Hautverbrennungen, Haarausfall und Beeinträchtigung der Fruchtbarkeit sein. Diese Gesundheitseffekte treten nur dann auf, wenn innerhalb eines kurzen Zeitraums eine relativ hohe Schwelleüberschritten wird. Sobald diese überschritten ist, steigt die Schwere des Effekts mit
zunehmender Dosis an.
Allgemein führen Akutdosen von mehr als 50 Gy zu so starken Schädigungen desZentralnervensystems, dass der Patient innerhalb weniger Tage stirbt. Aber auch bei
Dosen unter 8 Gy treten Symptome von Strahlenkrankheit, auch als akutes Strahlensyndrom bezeichnet, auf und äußern sich unter anderem in Übelkeit, Erbrechen,
Durchfall, Darmkrämpfen, erhöhtem Speichelfluss, Dehydrierung, Müdigkeit, Apathie, Antriebslosigkeit, Schweißausbrüchen, Fieber, Kopfschmerzen und niedrigem
Blutdruck. Als „akut“ werden medizinische Probleme bezeichnet, die im Gegensatz
zu sich über längere Zeiten hinweg entwickelnden Problemen unmittelbar nacheiner Strahlenbelastung auftreten. Hierbei kann das Opfer durchaus zunächst überleben und stirbt erst eine oder zwei Wochen später an gastrointestinalen Schäden.
Niedrigere Dosen führen nicht notwendigerweise zu gastrointestinalen Schädigungen, können jedoch, hauptsächlich aufgrund von Schädigungen des roten Knochenmarks, nach einigen Monaten zum Tod führen. Bei noch niedrigeren Dosen treten
die Krankheitssymptome später auf und sind weniger schwer. Bei etwa der Hälfte

Unbeabsichtigte Exposition in der Medizin

Bei der Radiotherapie
werden die Patienten
hohen Dosen ausgesetzt.
Es ist daher wichtig,
akuten Auswirkungenvorzubeugen.

14der Menschen, die einer Dosis von 2 Gy ausgesetzt waren, kommt es nach etwa drei
Stunden zu Erbrechen. Bei Dosen unter 1 Gy tritt dies nur selten auf.
Wenn das rote Knochenmark und das übrige blutbildende System weniger als
1 Gy ausgesetzt sind, weisen diese eine beachtliche Regenerationsfähigkeit auf undkönnen sich vollständig erholen, wobei allerdings ein erhöhtes Risiko besteht, in
späteren Jahren an Leukämie zu erkranken. Wenn nur ein Teil des Körpers Strahlung ausgesetzt ist, bleibt in der Regel genügend Knochenmark ungeschädigt, um
geschädigte Teile zu ersetzen. Tierversuche weisen darauf hin, dass selbst dann,wenn nur ein Zehntel des aktiven Knochenmarks von Strahlung ver-schont bleibt,
die Überlebenschance fast 100 % beträgt.
Die Tatsache, dass Strahlung die Zell-DNS direkt schädigen kann, wird in derStrahlentherapie genutzt, um in der Behandlung von Krebs gezielt maligne Zellenabzutöten. Die in der Strahlentherapie eingesetzte Gesamtstrahlungsmenge richtet
sich nach der Art und dem Stadium der zu behandelnden Krebserkrankung. Typische Dosen für einen soliden Tumor reichen von 20 bis 80 Gy, was als Einzeldosis
für den Patienten gefährlich wäre. Für eine kontrollierte Behandlung werden daher
Strahlendosen in wiederholten Teildosen von maximal 2 Gy verabreicht. Durch diese
Fraktionierung können sich gesunde Zellen erholen, während Tumorzellen abgetötet
werden, da sie die strahlungsbedingten Schäden im Allgemeinen weniger gut reparieren können.

Verzögerte Gesundheitseffekte
Verzögerte Gesundheitseffekte treten erst lange Zeit nach einer Strahlenexposition auf. Generell sind die meisten verzögerten Gesundheitseffekte auch stochastisch, d. h. ihre Auftretenswahrscheinlichkeit hängt von der aufgenommenen Dosis
ab. Man vermutet, dass diese Auswirkungen auf die Gesundheit durch Veränderungen des Genmaterials der Zelle nach einer Strahlenexposition verursacht werden.
Beispiele für verzögerte Effekte sind solide Tumoren und Leukämie bei einer Strahlenbelastung ausgesetzten Personen sowie genetische Störungen bei ihren Nachkommen. Die Häufigkeit des Auftretens, nicht jedoch die Schwere dieser Effekte ineiner Population, scheint mit steigender Dosis zuzunehmen.
Für das Verständnis verzögerter Gesundheitseffekte nach einer Strahlenexpositionsind epidemiologische Studien von großer Bedeutung. Hierbei wird mithilfe statistischer Methoden das Auftreten eines Gesundheitseffekts (beispielsweise Krebs) ineiner belasteten Gruppe einer unbelasteten Gruppe gegenübergestellt. Wenn in derbelasteten Gruppe eine deutliche Zunahme festgestellt wird, kann dies mit der Strahlenbelastung der Bevölkerung insgesamt in Verbindung stehen.

WIE WIRKT SICH STRAHLUNG AUF UNS AUS?

15

Die wichtigste Langzeitauswertung von Strahlung ausgesetzten Gruppen ist die
epidemiologische Studie von Überlebenden der Atombombenabwürfe. Dies ist die
umfassendste jemals durchgeführte Studie, da eine große Zahl von im Wesentlichen
für die allgemeine Bevölkerung repräsentativen Menschen einer Vielzahl von Dosenmehr oder weniger gleichmäßig über alle Regionen des Körpers ausgesetzt war.
Auch die Schätzungen der Dosen, denen diese Gruppe ausgesetzt war, sind relativ
genau. Laut der Studie liegt die Zahl der festgestellten Krebsfälle um einige Hundertüber dem Wert, der in dieser Gruppe ohne die Strahlenexposition zu erwarten wäre.
Da viele Überlebende der Atombombenabwürfe noch heute leben, werden die Studien fortgesetzt, um die Auswertung abzuschließen.
Krebs
Krebs ist die Ursache von etwa 20 % aller Todesfälle und nach Herz-Kreislauf-Erkrankungen die zweithäufigste Todesursache in den Industriestaaten. In der allgemeinen Bevölkerung erkranken etwa vier von zehn Menschen auch ohne Strahlenbelastung an Krebs. Die häufigsten Krebsarten bei Männern sind in den letzten Jahren
Lungen-, Prostata-, Dickdarm-, Magen- und Leberkrebs, bei Frauen Brust-, Dickdarm-,
Lungen-, Gebärmutterhals- und Magenkrebs.
Die Entwicklung von Krebs ist ein komplexer Prozess, der in mehreren Stadien
abläuft. Ein auslösendes Phänomen, von dem höchstwahrscheinlich nur eine einzige
Zelle betroffen ist, scheint den Prozess in Gang zu setzen, jedoch ist vermutlich nocheine ganze Reihe weiterer Ereignisse nötig, damit eine Zelle bösartig wird und sich ein

Häufigkeiten

Auftreten von Krebs nach Strahlenbelastung

SolideTumoren(außerSchilddrüse)

Leukämie0

10

20
Jahre nach Exposition

16

30

40

Tumor entwickelt. Zwischen dem ersten Schaden und dem Auftreten von Krebs liegt einelange Latenzzeit. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Krebs nach einer Strahlenexposition ist Gegenstand großer Sorge und könnte für eine Gruppe berechnet werden,
wenn diese einer so hohen Strahlendosis ausgesetzt war, dass es zu einem so stark
erhöhten Auftreten von Krebs kommt, dass statistische und andere Unsicherheiten ausgeschlossen werden können. Ungeachtet dessen ist der tatsächliche Anteil von Strahlung an der Entstehung von Krebs noch unbekannt.
Leukämie sowie Schilddrüsen- und Knochenkrebs treten erstmals innerhalb
weniger Jahre nach einer Strahlenexposition auf, während die meisten anderen
Krebsarten erst zehn Jahre oder sogar mehrere Jahrzehnte nach Exposition festzustellen sind. Da jedoch keine einzige Krebsart ausschließlich durch Strahlung verursacht wird, ist eine Unterscheidung zwischen strahlungsinduzierten und durchandere Ursachen ausgelösten Tumoren nicht möglich. Gleichwohl ist es wichtig,
die Wahrscheinlichkeit abschätzen zu können, mit der sich Krebs nach bestimmten
Strahlendosen entwickelt, um eine aussagefähige wissenschaftliche Grundlage fürdie Festlegung von Expositionsgrenzen bereitzustellen.
Studien mit strahlenmedizinisch behandelten Patienten, mit Menschen berufsbedingter Exposition und vor allem mit Überlebenden der Atombombenabwürfe
bilden die Erkenntnisgrundlage für die Beziehungen zwischen Krebs und Strahlenexposition. Diese Studien erfassen große Stichproben von Menschen, die in vielen
Regionen des Körpers Strahlung ausgesetzt waren und die über angemessen lange
Zeiträume an Verlaufskontrollen teilnahmen. Einige Studien weisen jedoch erhebliche Nachteile auf, darunter in erster Linie eine andere Altersverteilung als die Normalbevölkerung und die Tatsache, dass viele dieser Patienten zum Zeitpunkt derStrahlenexposition bereits an Krebs erkrankt und in Behandlung waren.
Grundsätzlicher noch ist zu bedenken, dass fast sämtliche Daten auf Studien mit
Menschen basieren, die relativ hohen Strahlendosen von 1 Gy oder mehr als Einzeldosis oder über relativ kurze Zeiträume ausgesetzt waren. Über die Effekte geringer Dosen über lange Zeiträume liegen kaum Erkenntnisse vor. Nur wenige Studien
befassen sich mit den Auswirkungen von Strahlendosenbereichen, denen mit Strahlung arbeitende Personen im Normalfall ausgesetzt sind, und es existieren praktischkeine direkten Erkenntnisse über die Folgen der alltäglichen Strahlenbelastung derBevölkerung. Es wären Studien nötig, in denen eine große Zahl von Menschen übereinen langen Zeitraum beobachtet wird, und letztlich könnten selbst solche Studiensich als zu wenig aussagekräftig erweisen, um ein erhöhtes Auftreten von Krebs
gegenüber dem Grundrisiko feststellen zu können.
UNSCEAR hat umfassende Untersuchungen zum Auftreten von Krebs bei strahlenexponierten Gruppen durchgeführt und schätzt, dass das zusätzliche Krebsrisikoaufgrund von Strahlung über 100 mSv um 3 bis 5 % pro Sievert zunimmt.
WIE WIRKT SICH STRAHLUNG AUF UNS AUS?

17

Andere Gesundheitseffekte
Eine hohe Strahlenbelastung des Herzens bedeutet eine erhöhte Wahrscheinlichkeit kardiovaskulärer Erkrankungen (beispielsweise Herzinfarkt). Eine solche Belastung ist bei einer Strahlentherapie möglich, wobei das Herz allerdings bei heutigen
Behandlungstechniken geringeren Dosen ausgesetzt ist. Unabhängig davon gibt es
keinen wissenschaftlichen Beweis für die Vermutung, dass eine geringe Strahlendosis
kardiovaskuläre Erkrankungen verursacht.
UNSCEAR hat bei den Notfalleinsatzkräften in Tschernobyl ein erhöhtes Auftreten
von Katarakt festgestellt, was möglicherweise mit hohen Strahlendosen zusammenhängen kann. Darüber hinaus hat UNSCEAR auch die Auswirkungen von Strahlung auf
das Immunsystem von Überlebenden der Atombombenabwürfe, von Notfalleinsatzkräften im Kernkraftwerk Tschernobyl und von mit Strahlung behandelten Patienten
untersucht. Die Auswirkungen von Strahlung auf das Immunsystem werden durch
Abschätzung von Veränderungen der Zellzahl oder durch eine Vielzahl von Funktionsanalysen beurteilt. Hohe Strahlendosen unterdrücken das Immunsystem in erster
Linie durch Schädigung der Lymphozyten. Ein Rückgang der Lymphozytenzahl wird
heute als Frühindikator für die Bestimmung der Strahlendosis nach einer akuten Exposition verwendet.

Auswirkungen auf Nachkommen
Eine strahlungsbedingte Schädigung der Keimzellen – Spermien oder Eizellen –kann bei Nachkommen zu Erbgutschäden führen. Darüber hinaus kann Strahlung auchden bereits im Mutterleib heranwachsenden Embryo oder Fötus direkt schädigen. Unterschieden werden muss zwischen der Strahlenbelastung von Erwachsenen, Kindern und
Embryos/Föten. UNSCEAR hat die Gesundheitsfolgen einschließlich der Schädigungendes Erbguts für diese Gruppen umfassend untersucht.

Auswirkungen auf Kinder
Die Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit hängen von diversen körperlichen Faktoren ab. Strahlung wirkt sich bei Kindern und Erwachsenen unterschiedlich
aus aufgrund ihrer anatomischen und physiologischen Unterschiede. Da Kinder darüber hinaus kleiner sind und ihre inneren Organe durch weniger darüber liegendes
Gewebe geschützt werden, sind deren innere Organe bei gleicher Exposition höheren
Dosen ausgesetzt als bei Erwachsenen. Aufgrund ihrer geringeren Körpergröße sind
Kinder darüber hinaus gegebenenfalls höheren Strahlendosen von Radionukliden im
Boden ausgesetzt.

18

Da Kinder kleiner als Erwachsene sind und ihre inneren Organe enger beieinander liegen, strahlen in einem Organ angereicherte Radionuklide stärker in andereinnere Organe aus, als dies bei Erwachsenen der Fall ist. Daneben besteht eine
Vielzahl weiterer altersabhängiger Faktoren, die den Stoffwechsel und die Physiologie des Menschen betreffen und die für die unterschiedlichen Effekte von Strahlendosen auf Personen unterschiedlichen Alters maßgeblich sind. Hinsichtlich derStrahlenbelastung im Körper von Kindern sind einige Radionuklide besonders zu
beachten. Unfälle mit einer Freisetzung von radioaktivem Jod-131 können zu einer
erheblichen Belastung der Schilddrüse führen. Bei identischer Aufnahmemenge ist
die Schilddrüse von Kindern einer neun Mal so hohen Dosis wie die von Erwachsenen ausgesetzt. Studien des Unfalls im Kernkraftwerk Tschernobyl haben den
Zusammenhang zwischen Schilddrüsenkrebs und Jod-131, das sich überwiegend indiesem Organ ansammelt, bestätigt.
Epidemiologische Studien haben gezeigt, dass bei identischer Strahlenbelastung
junge Menschen unter 20 Jahren etwa doppelt so häufig wie Erwachsene an Leukämie
erkranken. Darüber hinaus sind Kinder unter 10 Jahren besonders empfindlich undhaben einigen anderen Studien zufolge ein drei bis vier Mal höheres Risiko, an Leukämie zu sterben als Erwachsene. Wieder andere Studien zeigen, dass junge Frauen,
die im Alter von weniger als 20 Jahren Strahlung ausgesetzt waren, ein etwa doppelt
so hohes Brustkrebsrisiko haben wie erwachsene Frauen. Die Wahrscheinlichkeit,
nach einer Strahlenexposition eine Krebserkrankung zu entwickeln, ist bei Kindern
höher als bei Erwachsenen. Es ist jedoch durchaus möglich, dass sich die Erkrankung
erst in dem Lebensalter bemerkbar macht, in dem sie normalerweise auftritt.

Besonders strahlungsempfindliche Organe bei Kindern
GehirnHaut

Schilddrüse
Brust

Knochenmark

Kinder, die im Alter vonweniger als 20 Jahren
Strahlung ausgesetzt waren,weisen bei identischer
Dosis ein etwa doppelt
so hohes Risiko vonGehirntumoren auf wie
Erwachsene. Ein ähnlicher
Zusammenhang wurdeauch in Bezug auf
das Brustkrebsrisiko
von Frauen festgestellt,
wenn diese im Altervon weniger als 20 Jahren
Strahlung ausgesetzt waren.

WIE WIRKT SICH STRAHLUNG AUF UNS AUS?

19

Eine Untersuchung wissenschaftlichen Materials durch UNSCEAR hat ergeben,
dass das Auftreten von Krebs bei Kindern anders als bei Erwachsenen ist und vonder Tumorart sowie dem Alter und Geschlecht des Kindes abhängt. Insoweit bezeichnet der Begriff Strahlenempfindlichkeit in Bezug auf die Entstehung von Krebs die
Rate der durch Strahlung verursachten Tumoren. Untersuchungen hinsichtlich derunterschiedlichen Strahlenempfindlichkeit von Erwachsenen und Kindern habenergeben, dass Kinder anfälliger für das Entstehen von Schilddrüsen-, Gehirn-, Hautund Brusttumoren sowie von Leukämie sind.
Die Unterschiede bei frühen Gesundheitseffekten bei Kindern nach hohen Dosen(beispielsweise nach einer Strahlentherapie) sind komplex und erklären sich durch
Wechselwirkungen zwischen unterschiedlichen Gewebetypen und biologischen
Mechanismen. Einige Effekte (beispielsweise Hirnschädigungen, Katarakt und Schilddrüsenknoten) sind eher bei einer Belastung im Kindes- als im Erwachsenenalter zu
beobachten, wobei gegen einige Effekte ist kindliches Gewebe widerstandsfähiger(beispielsweise Lunge und Eierstöcke) .

Auswirkungen auf Ungeborene
Ein Embryo oder Fötus kann durch radioaktive Stoffe, die die Mutter über Lebensmittel aufgenommen hat (interne Exposition), oder direkt in Form einer externen
Exposition belastet werden. Da der Fötus von der Gebärmutter geschützt wird, istseine Strahlendosis in der Regel niedriger als die Dosis, der die Mutter ausgesetzt
ist. Andererseits sind Embryo und Fötus besonders empfindlich gegenüber Strahlung, und die gesundheitlichen Folgen einer Belastung können auch dann nochschwerwiegend sein, wenn sie einer niedrigeren Strahlendosis ausgesetzt sind als
die Mutter. Mögliche Folgen sind unter anderem Wachstumshemmung, Fehlbildungen, beeinträchtigte Hirnfunktionen und Krebs.
Die Entwicklung von Säugetieren in der Gebärmutter lässt sich ganz allgemein indrei Stadien unterteilen. Es ist bekannt, dass Strahlung für den Embryo in der Gebärmutter in der ersten Phase tödlich sein kann. Diese Phase umfasst beim Menschen
die ersten beiden Schwangerschaftswochen und dauert allgemein vom Zeitpunkt
der Empfängnis bis zum Zeitpunkt der Einnistung der Eizelle in der Gebärmutter. Was
in dieser Phase geschieht, ist sehr schwer zu untersuchen, jedoch bestätigen hauptsächlich Tierversuche die tödliche Wirkung von Strahlendosen ab einer gewissen
Höhe auf den frühen Embryo. In der sich anschließenden Phase, die beim Menschenvon der zweiten bis zur achten Woche dauert, liegt die größte Gefahr in Fehlbildungen der wachsenden Organe, was um den Zeitpunkt der Geburt herum tödlich sein
kann. Aus Tierversuchen ist bekannt, dass ein besonders hohes Risiko einer Fehlbildung von Organen (beispielsweise Augen, Hirn, Skelett) besteht, wenn sie während
ihrer Entwicklung Strahlung ausgesetzt werden.

20

Wege der Strahlungsexposition von Embryos

Interne Expositionüber die Mutter bei Verabreichungvon Radiopharmaka oderder Aufnahme radioaktiver(belasteter) Nahrungsmittel.
Externe Exposition
durch Belastung der Mutter mit
Röntgen- oder Gammastrahlen.

Röntgen- oder Gammastrahlen

Nach der achten Woche, mit Beginn der dritten und letzten Phase der Schwangerschaft, scheint die Schädigung des Zentralnervensystems am ausgeprägtesten
zu sein. Das Wissen um die Effekte einer Strahlenbelastung auf das Gehirn Ungeborener hat erheblich zugenommen. So wurden beispielsweise bei 30 von 1 600 Kindern von Überlebenden der Atombombenabwürfe, die vor ihrer Geburt einer Strahlung von 1 Gy ausgesetzt waren, schwerste geistige Behinderungen festgestellt.
Umstritten ist, ob eine Strahlenbelastung von Embryos im späteren Verlauf desLebens zu Krebs führen kann. In Tierversuchen konnte kein spezifischer Zusammenhang nachgewiesen werden. UNSCEAR hat versucht, die Gesamtrisiken für ungeborene Kinder für eine Reihe von Strahlungsfolgen – Tod, Fehlbildung, geistige Behinderung und Krebs – abzuschätzen. Insgesamt geht man davon aus, dass maximal
zwei von 1 000 lebend geborenen Kindern, die in der Gebärmutter einer Dosis von
1/100 Gy ausgesetzt waren, betroffen sein könnten. Dem stehen 6 % Kinder gegenüber, bei denen dieselben Schädigungen auch ohne vorherige Strahlenexposition
auftreten.

Schädigungen des Erbguts
Strahlung kann zur Veränderung von Erbinformationen übertragenden Zellen
und dadurch zu genetischen Störungen führen. Diese zu untersuchen, ist deshalb
schwer, weil nur sehr wenig darüber bekannt ist, welche genetischen Schädigungen der Mensch durch Strahlung erfährt. Dies ist unter anderem darin begründet,

WIE WIRKT SICH STRAHLUNG AUF UNS AUS?

21

dass sich einerseits das gesamte Ausmaß von Erbgutschädigungen erst im Verlauf
vieler Generationen herausstellt, und sich andererseits die unterschiedlichen
Effekte – beispielsweise bei Krebs – nur schwer von den auf anderen Ursachen beruhenden Auswirkungen abgrezen lassen.
Viele der schwer geschädigten Embryos und Föten überleben nicht. Schätzungenzufolge ist etwa die Hälfte aller Fehlgeburten auf eine abnormale genetische Konstitution zurückzuführen. Selbst wenn sie lebend geboren werden, ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie keine fünf Jahre alt werden, fünf Mal so hoch wie bei gesunden Kindern.
Erbgutschädigungen lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen, nämlich
Chromosomenaberrationen, d. h. eine abweichende Anzahl oder Struktur von Chromosomen, sowie Mutationen der Gene selbst. Sie können, müssen aber nicht injedem Fall in folgenden Generationen in Erscheinung treten.
Studien mit Kindern von Überlebenden der Atombombenabwürfe haben keinen
Hinweis auf feststellbare Schädigungen des Erbguts erbracht. Dies bedeutet allerdings nicht, dass keine Schädigung eingetreten ist, sondern lediglich, dass einemäßige Strahlenexposition selbst einer relativ großen Gruppe keine feststellbaren
Auswirkungen hat. Andererseits haben experimentelle Studien sowohl mit Pflanzen
als auch mit Tieren, die hohen Dosen ausgesetzt wurden, eindeutig nachgewiesen,dass Strahlung Auswirkungen auf das Erbgut haben kann. Der Mensch dürfte hierkaum eine Ausnahme bilden.
UNSCEAR hat sich ausschließlich auf schwere Schädigungen des Erbguts konzentriert und schätzt das Gesamtrisiko der ersten Generation nach einer Strahlenbelastung auf etwa 0,3 bis 0,5 % pro Gray, d. h. weniger als ein Zehntel der Auftretenswahrscheinlichkeit einer tödlichen Krebserkrankung.

2.2. Auswirkungen auf Tiere und Pflanzen
Den Auswirkungen von Strahlung auf Tiere und Pflanzen kommt heute mehr
Aufmerksamkeit zu als früher. In früheren Jahrzehnten besagte die vorherrschende
Meinung, dass ein angemessener Schutz für menschliches Leben gleichermaßen
auch für den von Pflanzen und Tieren sorgt. UNSCEAR hat die Auswirkungen vonStrahlung auf Pflanzen und Tiere ausgewertet und festgestellt, dass eine theoretische Dosis im Bereich von 1 bis 10 Gy kaum Auswirkungen auf Tier- und Pflanzenpopulationen hat und dass die Reaktionen auf eine Strahlenexposition von Fall zu
Fall unterschiedlich sind (so sind von allen Tieren Säugetiere am empfindlichsten).
Effekte, die auf Populationsebene vermutlich signifikant sind, betreffen Fruchtbarkeit, Sterblichkeit und die Auslösung von Mutationen. Reproduktive Veränderungen, beispielsweise in der Zahl der Nachkommen, sind ein aussagekräftigerer Indi-

22

kator für Strahlenfolgen als die Sterblichkeit.
Die Letaldosis ist die Dosis, die zum Tod von 50 % der exponierten Subjekte führen würde. Bei innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne (akut) exponierten Pflanzen
wurde ein Letaldosisbereich von weniger als 10 bis ca. 1 000 Gy beobachtet. Generell ist die Strahlenempfindlichkeit bei größeren Pflanzen höher als bei kleineren.
Die Letaldosis liegt zwischen 6 und 10 Gy bei kleinen und bei ca. 2,5 Gy bei größeren
Säugetieren. Einige Insekten, Bakterien und Viren können Dosen von über 1.000 Gyüberstehen.

Bandbreiten akuter tödlicher Dosen für einige Tiere und
Pflanzen
Viren
Bakterien
Insekten
Reptilien
FischeHöhere Pflanzen
Vögel
Säugetiere
1

10

100

1 000

10 000

Akute tödliche Dosis (Gy)Eine Hauptinformationsquelle waren Beobachtungen, die im Zusammenhang
mit der Strahlenbelastung von Tieren und Pflanzen in der Umgebung des Kernkraftwerks Tschernobyl gemacht wurden. UNSCEAR untersuchte Wege, auf denen die
Umweltbelastung erfolgte, und entwickelte neue Konzepte und Methoden zur Beurteilung der potenziellen Auswirkungen dieser Exposition.
Vor Kurzem hat UNSCEAR die Dosen und damit verbundenen Auswirkungen derStrahlenexposition für ausgewählte Tiere und Pflanzen nach dem Unfall im Kernkraftwerk Fukushima-Daiichi untersucht und kam zu dem Ergebnis, dass die Exposition
allgemein zu gering war, um akute Effekte feststellen zu können. Nicht ausschließen
ließen sich allerdings Veränderungen von Biomarkern, d. h. von Indikatoren für spezifische Erkrankungen oder physiologische Zustände von Organismen – insbesondere von Säugetieren –, ohne dass aber deren Tragweite für die Unversehrtheit derPopulation der betroffenen Organismen klar wurde.
WIE WIRKT SICH STRAHLUNG AUF UNS AUS?

23

Hierbei ist zu berücksichtigen, dass Schutz- und Abhilfemaßnahmen zur Reduzierung der Strahlenexposition von Personen erhebliche weiterreichende Folgen haben
können. Betroffen sein können beispielsweise Umweltgüter und -dienstleistungen,in der Land-, Forst- und Fischereiwirtschaft sowie im Tourismus eingesetzte Ressourcen und spirituelle, kulturelle und Erholungseinrichtungen.

2.3. Zusammenhang zwischen Strahlendosis und -wirkung
In einer zusammenfassenden Darstellung der Beziehungen zwischen Strahlendosen und Gesundheitseffekten weist UNSCEAR auf die Wichtigkeit einer Unterscheidung zwischen Beobachtungen bestehender Auswirkungen auf die Gesundheit belasteter Gruppen einerseits und theoretischen Hochrechnungen möglicher
zukünftiger Effekte andererseits hin. In beiden Fällen sind eventuelle Unsicherheiten und Ungenauigkeiten bei Strahlungsmessungen, statistischen Analysen oderanderen Faktoren zu berücksichtigen.
Nach derzeitigem Kenntnisstand können beobachtete Gesundheitseffekte verlässlich auf eine Strahlenexposition zurückgeführt werden, wenn frühe Effekte (beispielsweise Hautverbrennungen) nach hohen Dosen von mehr als 1 Gy bei Menschen
auftreten. Diese Dosen können die Folge von Strahlungsunfällen sein, beispielsweise im Fall der Notfalleinsatzkräfte während des Störfalls im Kernkraftwerk Tschernobyl oder bei Patienten als Folge von Unfällen während der Strahlentherapie.
Mithilfe epidemiologischer Methoden kann ein erhöhtes Auftreten verzögerter Gesundheitseffekte (beispielsweise Krebs) in einer mäßigen Strahlendosen
ausgesetzten Population mit Strahlung in Verbindung gebracht werden, wenn die
beobachtete Zunahme groß genug ist, um alle Unsicherheiten auszuräumen. Andererseits gibt es heute noch keine Biomarker, anhand derer unterschieden werdenkann, ob ein Krebs strahlungsbedingt ist oder nicht.
Im Fall einer geringen oder sehr geringen Strahlenbelastung – was bei einer
umwelt- oder berufsbezogenen Exposition eher der Fall ist – wurden in Anbetracht
statistischer und sonstiger Unsicherheiten keine Veränderungen im Auftreten verzögerter Gesundheitseffekte bestätigt. Ausschließen lassen sich diese Effekte jedoch
nicht.
Hinsichtlich möglicher zukünftiger Gesundheitseffekte bestehen übereinstimmende Konzepte zur Abschätzung der Auftretenswahrscheinlichkeit dieser Effekte
bei hohen und mäßigen Strahlendosen. Bei geringen und sehr geringen Dosen müssen jedoch Annahmen getroffen und mathematische Modelle angewandt werden,um die Wahrscheinlichkeit eventueller Auswirkungen auf die Gesundheit abschätzen zu können, was zu sehr unsicheren Werten führt. Für geringe und sehr geringe
Strahlendosen hat UNSCEAR daher aufgrund nicht hinnehmbarer Unsicherheiten in

24

WIE WIRKT SICH STRAHLUNG AUF UNS AUS?

25

100%

0%
GeringNatürlicher Hintergrund,berufsbedingte Dosen

Sehr gering

Biologisch plausibel

Schilddrüsendosen bei Kindern
nach Tschernobyl

Mäßig

Statistische Grenzen

Erhöhtes Krebsrisikoca. 5 % pro 1 Sv

In Populationen statistisch feststellbar(Epidemiologie)

Feuerwehrleutenach Tschernobyl

Hoch

Dosis

Klinisch bei Individuen
feststellbar

Verbrennungen,
Strahlenkrankheit und Tod

Zusammenhang zwischen Strahlungsdosis und Gesundheitsfolgen

Eintretenswahrscheinlichkeit

den Vorhersagen beschlossen, diese Modelle in seinen Abschätzungen und Hochrechnungen der gesundheitlichen Auswirkungen oder Todesfälle – beispielsweisenach den Unfällen in Tschernobyl und Fukushima-Daiichi – nicht anzuwenden. Ungeachtet dessen können diese Berechnungen für Vergleiche im öffentlichen Gesundheitswesen oder für Strahlenschutzzwecke hilfreich sein, sofern die Unsicherheiten
bedacht und die Grenzen unmissverständlich erläutert werden.

26

3. WOHER KOMMT STRAHLUNG?
Der Mensch ist ständig Strahlung aus einer Vielzahl von Quellen ausgesetzt. Alleauf der Erde lebenden Arten leben und entwickeln sich seit jeher in einer Umwelt, inder sie natürlicher Umgebungsstrahlung ausgesetzt sind. Aktuell ist das Leben auf
der Erde zudem Strahlung aus künstlichen Quellen ausgesetzt, die es erst seit ca.
einhundert Jahren gibt. Über 80 % der Strahlenbelastung stammt aus natürlichen
und lediglich 20 % aus vom Menschen geschaffenen künstlichen Quellen, vorwiegend aus Strahlungsanwendungen in der Medizin. In dieser Publikation wird nachden einzelnen Quellen von Strahlenexposition unterschieden und insbesondere
auf die Strahlenbelastung der Bevölkerung im Allgemeinen eingegangen. Aus ordnungsrechtlichen Gründen (beispielsweise für den Strahlenschutz) wird die Strahlenexposition nach unterschiedlichen Bevölkerungsgruppen differenziert betrachtet. Dies ist auch der Grund, warum diese Publikation zusätzliche Informationen fürmit Strahlung behandelte Patienten und für am Arbeitsplatz Strahlung ausgesetzte
Beschäftigte enthält.
Eine weitere Möglichkeit zur Klassifizierung von Strahlenexposition ist die Art
und Weise der Belastung. Der menschliche Körper kann radioaktiven Substanzen
und Umgebungsstrahlung von außen – extern – ausgesetzt sein, oder in der Luft enthaltene Substanzen werden eingeatmet, in Lebensmitteln und Wasser enthaltene
Substanzen werden aufgenommen oder über die Haut und durch Wunden absorbiert, sodass sie den Organismus von innen – intern – belasten. Global gesehensind die Dosen aus interner und externer Exposition in etwa gleich.

Weltweite Strahlungsexpositionsverteilung
Kün
stli
ch
e

Kosmisch | 13%

en

Qu
ell

Exte
rn

Boden | 16%

Medizin | 20%

osen
eD

Radon | 42%

Inte
r

Dosen
ne

Nahrungsmittel | 9%

WOHER KOMMT STRAHLUNG?

27

3.1. Natürliche Quellen
Seit der Entstehung der Erde ist sie Strahlung sowohl aus dem Weltall als auch
aus radioaktivem Material in der Erdkruste und dem Erdkern ausgesetzt. Eine Exposition gegenüber diesen natürlichen Quellen, die den größten Teil der Strahlenbelastung der Weltbevölkerung ausmachen, lässt sich in keiner Weise vermeiden.
Die globale jährliche effektive Dosis pro Person im Durchschnitt liegt bei 2,4 mSv
und reicht je nach Ort von etwa 1 bis über 10 mSv. Gebäude können ein bestimmtes
radioaktives Gas – Radon – einfangen, und auch einige Baustoffe selbst können
Radionuklide enthalten, die die Strahlenexposition erhöhen. Ungeachtet des Bestehens natürlicher Quellen kann man jedoch den Höhe der Belastung durch die Wahl
einer entsprechenden Lebensweise, des Wohnorts und der Ernährung beeinflussen.

Kosmische Quellen
Kosmische Strahlung ist eine wesentliche natürliche Expositionsquelle. Die
meisten dieser Strahlen kommen aus den Tiefen des Weltalls, andere stammen aus
Sonneneruptionen. Diese treffen unmittelbar auf die Erde, wo sie im Zusammenwirken mit der Atmosphäre unterschiedliche Arten von Strahlung und radioaktiven
Stoffen erzeugen. Diese sind die vorherrschende Strahlenquelle im Weltraum. Zwar
schwächen die Atmosphäre und das Magnetfeld der Erde die kosmische Strahlung
stark ab, jedoch sind nicht alle Regionen der Erde in gleichem Maß der Strahlung
ausgesetzt. Da die kosmische Strahlung vom Magnetfeld am Nord- und Südpol
abgelenkt wird, sind diese mehr Strahlung ausgesetzt als die Regionen am Äquator.

Jährliche Dosen aus kosmischer Strahlung*Space shuttle
Mount Everest~350 km
8,8 km300
mSv

20 mSvJumbojet~10 kmMont Blanc
4,8 km
3 mSv

Lhasa
Tibet
3,7 km
1,8 mSv

18 mSvMexikoStadt
2,3 km1 mSv

EmpireState Building
450 m
0,5 mSv

Meereshöhe
0m
0,36
mSv

* Angenommene Exposition an diesen Orten während eines Jahres.

28

Darüber hinaus nimmt die Stärke der Exposition mit zunehmender Höhe zu, dadie als Abschirmung wirkende Luftschicht dünner ist. Auf Meereshöhe beträgt die
durchschnittliche jährliche effektive Dosis aus kosmischen Quellen ca. 0,3 mSv.
Dies entspricht etwa 10 bis 15 % der Gesamtdosis aus natürlichen Quellen. In 2 000 m
Höhe ist die Dosis sieben Mal so hoch. Flugreisende sind gegebenenfalls noch höheren Dosen ausgesetzt, da die Strahlenexposition aus kosmischen Quellen nicht nur
von der Höhe, sondern auch von der Flugdauer abhängt. So liegt beispielsweise auf
Reiseflughöhe die durchschnittliche effektive Dosis bei einem zehnstündigen Flugbei 0,03 bis 0,08 mSv. Bei einem Flug von New York nach Paris und zurück beliefe
sich die Strahlenbelastung eines Passagiers auf ca. 0,05 mSv. Dies entspricht ungefähr der effektiven Dosis, der ein Patient bei einer routinemäßigen Röntgenuntersuchung ausgesetzt ist. Auch wenn die geschätzten effektiven Dosen, denen dieeinzelnen Passagiere auf einem Flug ausgesetzt sind, niedrig sind, können die kollektiven Dosen aufgrund der großen Zahl von Flugreisenden und Flügen weltweit
recht hoch sein.
STRAHLENEXPOSITION AM ARBEITSPLATZ
Dosen aus kosmischen Quellen sind besonders für Personen, die viel fliegen, d. h.
Piloten und Kabinenbesatzungen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Dosis vonca. 2 bis 3 mSv von Bedeutung. Auch für eine Reihe von Weltraummissionen wurden
Strahlendosen ermittelt. Bei kurzen Weltraummissionen wurden je nach Sonnenaktivität Dosen zwischen 2 und 27 mSv gemessen. Bei einem viermonatigen
Aufenthalt auf der Internationalen Raumstation ISS, die die Erde in einer Höhe von
350 km umkreist, ist ein Astronaut schon einer effektiven Dosis von ca. 100 mSv
ausgesetzt.

Terrestrische Quellen
Boden
Alles in und auf der Erde enthält primordiale Radionuklide. Diese im Boden vorkommenden, extrem langlebigen Radionuklide wie beispielsweise Kalium-40, Uran-238
und Thorium-232 sowie die Radionuklide, in die sie zerfallen, beispielsweise
Radium-226 und Radon-222, haben schon Strahlung freigesetzt, bevor die Erde ihre
heutige Gestalt annahm. UNSCEAR hat berechnet, dass jeder Mensch weltweit im
Durchschnitt einer externen Strahlenbelastung von einer jährlichen effektiven Dosis
von ca. 0,48 mSv aus terrestrischen Quellen ausgesetzt ist.
Die externe Exposition ist von Ort zu Ort sehr unterschiedlich. So zeigen beispielsweise Studien aus Frankreich, Deutschland, Italien, Japan und den Vereinigten Staaten von Amerika, dass etwa 95 % der jeweiligen Bevölkerung in Regionen leben, in
denen die durchschnittliche jährliche Dosis im Freien zwischen 0,3 und 0,6 mSv liegt.
WOHER KOMMT STRAHLUNG?

29

Allerdings gibt es in diesen Ländern auch Orte, an denen die jährliche Dosis über1 mSv betragen kann, und an anderen Orten auf der Welt liegt die Strahlenbelastungaus terrestrischen Quellen sogar noch über diesem Wert. So ist beispielsweise die
Bevölkerung an der Südwestküste des indischen Bundesstaats Kerala, einem dicht
besiedelten, 55 km langen Landstrich, einer jährlichen Dosis von durchschnittlich
3,8 mSv ausgesetzt. Andere Regionen mit starken natürlichen terrestrischen Strahlenquellen finden sich auch in Brasilien, China, Iran, Madagaskar und Nigeria.

Radon
Radon-222 ist ein gasförmiges Radionuklid, das auf natürliche Weise aus dem
Boden freigesetzt wird. Auf der Erde entsteht es in der Zerfallsreihe von in Fels und
Boden vorkommendem Uran-238. Beim Einatmen verbleiben einige der kurzlebigen
Zerfallsprodukte von Radon – in erster Linie Polonium-218 und Polonium-214 – inder Lunge und bestrahlen die Atemwegszellen mit Alphateilchen. Radon ist damit
eine primäre Ursache von Lungenkrebs sowohl bei Rauchern als auch bei Nichtrauchern, wobei Raucher allerdings aufgrund der starken Wechselwirkung zwischen
Rauchen und Radonbelastung deutlich anfälliger sind.
Radon ist in der Atmosphäre allgegenwärtig und kann durch Keller und Böden tiefin Gebäude eindringen, wo seine Konzentration, d. h. die Aktivität, ausgedrückt in
Zerfällen pro Zeiteinheit in einer gegebenen Luftmenge, zunehmen kann. Insbesondere beim Heizen von Gebäuden steigt die warme Luft nach oben und tritt dort durch
Fenster und undichte Stellen aus, sodass sich in Erdgeschoss und Keller ein Unterdruck einstellt. Dieser wiederum erzeugt eine aktive Sogwirkung, durch die Radon
aus dem Boden durch Risse und andere undichtichte Stellen an der Gebäudeunterkante (z.B. an Stellen, wo Versorgungsrohre eintreten) in das Gebäude gelangt.
Weltweit liegt die durchschnittliche Radonkonzentration in Innenräumen bei
etwa 50 Bq/m³, jedoch verbergen sich hinter diesem Durchschnittswert erhebliche
Unterschiede zwischen einzelnen Orten. Allgemein können die durchschnittlichen
Konzentrationen in den einzelnen Ländern stark schwanken und reichen von weniger als 10 Bq/m³ in Zypern, Ägypten und Kuba bis zu über 100 Bq/m³ in der Tschechischen Republik, Finnland und Luxemburg. In einigen Ländern, beispielsweisein Kanada, Schweden und der Schweiz, wurden in Häusern Radonkonzentrationen
zwischen 1 000 und 10 000 Bq/m³ gemessen. Der Anteil von Häusern mit derartig
hohen Konzentrationen ist jedoch sehr klein. Einige der für diese Schwankungenverantwortlichen Faktoren sind beispielsweise die lokale geologische Situation,
die Durchlässigkeit des Bodens sowie die Baumaterialien und die Lüftung vonGebäuden.

30

Eintrittswege von Radon in Gebäuden
LuftdruckRadon
im Boden
Spaltenin der Bodenplatte

Spalten undHohlräume

Rohre
und
Armaturen

Poröser
Untergrund

Ein Schlüsselfaktor ist insbesondere die vom jeweiligen Klima abhängige
Lüftung. Bei gut durchlüfteten Gebäuden, beispielsweise in tropischem Klima,
ist keine nennenswerte Ansammlung von Radon zu erwarten. Demgegenüber
können sich in gemäßigten oder kalten Klimazonen bei entsprechend geringerer
Lüftung beträchtliche Radonkonzentrationen ansammeln. Der Effekt einer eingeschränkten Lüftung ist daher bei der Planung und Konstruktion energieeffizienter
Gebäude zu bedenken. In vielen Ländern wurden umfangreiche Messprogrammedurchgeführt und bilden die Grundlage für die Maßnahmen zur Reduzierung derRadonkonzentration in Innenräumen.
Der Radongehalt im Wasser ist in der Regel sehr gering, jedoch werden an
einigen Orten – beispielsweise in Tiefbrunnen in Helsinki in Finnland sowie in Hot
Springs im US-amerikanischen Bundesstaat Arkansas – auch sehr hohe Konzentrationen gemessen. Radon im Wasser kann, insbesondere im Bad beim Duschen,zu einer Erhöhung der Radonkonzentration in der Luft führen. UNSCEAR ist aberzu dem Ergebnis gelangt, dass der Dosenbeitrag von mit dem Trinkwasser aufgenommenem Radon im Vergleich zum Anteil des Radons in der Atemluft gering
ist, und schätzt die durchschnittliche jährliche effektive Dosis durch Radon auf
1,3 mSv, was ungefähr der Hälfte dessen entspricht, dem die Bevölkerung aus
allen natürlichen Quellen ausgesetzt ist.

WOHER KOMMT STRAHLUNG?

31

STRAHLENEXPOSITION AM ARBEITSPLATZ
An bestimmten Arbeitsplätzen stellt Radon in der Atemluft die wichtigste Expositionsquelle der Beschäftigten dar. Radon ist darüber hinaus auch die Hauptexpositionsquelle in allen Untertagebauen. Die durchschnittliche jährliche effektive Dosis eines
Bergarbeiters liegt bei 2,4 mSv in Kohle- und bei etwa 3 mSv in anderen Bergwerken.
In der Nuklearindustrie liegt die durchschnittliche jährliche effektive Dosis bei etwa
1 mSv, wobei Radon in Uranbergwerken den größten Teil ausmacht.

Quellen in Lebensmitteln
Lebensmittel können primordiale und eine Reihe weiterer Radionuklide, hauptsächlich aus natürlichen Quellen, enthalten. Radionuklide, die in Felsgestein undMineralien in Boden und Wasser enthalten sind, können von Pflanzen aufgenommen und von diesen auf Tiere übertragen werden. Die Dosen schwanken daher inAbhängigkeit von den Radionuklidkonzentrationen in Lebensmitteln sowie von den
jeweiligen lokalen Ernährungsgewohnheiten.
So weisen beispielsweise Fisch und Krustentiere relativ hohe Gehalte an
Blei-210 und Polonium-210 auf, sodass Menschen, die große Mengen an Meeresfrüchten essen, etwas höhere Dosen aufnehmen als andere Teile der Bevölkerung.
Vergleichsweise höhere Dosen werden auch von Menschen in den arktischen
Regionen aufgenommen, die große Mengen an Rentierfleisch essen. In der Arktis
lebende Rentiere enthalten relativ hohe Konzentrationen von Polonium-210, dassich in den Flechten, die ihre Nahrung bilden, angesammelt hat. UNSCEAR schätzt
die durchschnittliche effektive Dosis aus natürlichen Quellen in Lebensmitteln auf
0,3 mSv, hauptsächlich aufgrund von Kalium-40 sowie Radionukliden der Uran-238und Thorium-232-Zerfallsreihen.
Radionuklide aus künstlichen Quellen können in Lebensmitteln ebenfalls
zusätzlich zu Radionukliden aus natürlichen Quellen vorkommen. Der Dosenbeitragaufgrund genehmigter Freisetzungen dieser Radionuklide in die Umwelt ist in derRegel jedoch sehr gering.

3.2. Künstliche Quellen
Die Anwendungen von Strahlung haben in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen, da die Wissenschaft gelernt hat, die Energie des Atoms für eine Vielzahl
von Zwecken zu nutzen, angefangen bei militärischen Anwendungen bis hin zum
Einsatz in der Medizin (beispielsweise in der Krebstherapie) und von der Stromerzeugung bis hin zu Anwendungen im Haushalt (beispielsweise in Rauchmeldern).

32Diese und weitere künstliche Quellen erhöhen die Strahlenbelastung aus natürlichen Quellen sowohl für den Einzelnen als auch für die Weltbevölkerung. Die Einzeldosen aus künstlichen Strahlungsquellen variieren stark. Die meisten Menschensind relativ geringen Dosen aus diesen Quellen ausgesetzt, andere hingegen einem
Vielfachen des Durchschnitts. Künstliche Strahlungsquellen unterliegen in der Regelsehr wirksamen Strahlenschutzmaßnahmen.

Medizinische Anwendungen
Strahlung spielt in der Medizin bei der Diagnose und Behandlung bestimmter
Krankheiten eine so wichtige Rolle, dass diese Anwendungen mittlerweile die bei
Weitem wichtigste künstliche Expositionsquelle weltweit darstellen. Auf sie entfallen durchschnittlich 98 % der Strahlenexposition aus sämtlichen künstlichen Quellen. Nach den natürlichen Quellen bilden sie die zweitgrößte Strahlenquelle für die
gesamte Weltbevölkerung und entsprechen rund 20 % der Gesamtemissionen. Diesefinden zum überwiegenden Teil in den Industriestaaten statt, wo für die medizinische
Versorgung mehr Ressourcen zur Verfügung stehen, sodass radiologische Geräte
entsprechend intensiver genutzt werden. In einigen Ländern hat auf diese Weise diejährliche durchschnittliche effektive Dosis aus medizinischen Anwendungen schon
einen ähnlichen Wert wie die Strahlung aus natürlichen Quellen erreicht.

Durchschnittliche effektive Dosen pro Person in den
Vereinigten Staaten von Amerika (2007)
Alle sonstigen 0,14 mSv
Interventionelle Radiologie
0,40 mSv

ex p o sr un
it i o n a u f gdmNuklearmedizin
0,80 mSv

Natürliche Quellen
3,1 mSvGe
samt

Diagnostische Radiografie
0,30 mSv

ed

izi

nis

ch e

r M a ß na h m e n 3

mSv

CT-Untersuchungen 1,5 mSv

Zwischen einer Exposition aufgrund medizinischer Maßnahmen und den meisten anderen Expositionsformen bestehen erhebliche Unterschiede. Bei einer Exposition für medizinische Zwecke wird in der Regel nur ein Teil des Körpers bestrahlt,
während bei anderen Formen der Exposition oftmals der ganze Körper betroffen ist.
WOHER KOMMT STRAHLUNG?

33

Darüber hinaus ist die Altersverteilung der Patienten normalerweise in höheren
Bereichen angesiedelt als die der allgemeinen Bevölkerung. Bei einem Vergleich
von Dosen aufgrund einer medizinischen Behandlung mit Strahlenexpositionen aus
anderen Srahlenquellen sollte unbedingt berücksichtigt werden, dass normalerweise die Strahlenbehandlung dem Patienten direkt nützt.
Die zunehmende Urbanisierung bedeutet in Verbindung mit der schrittweisen
Verbesserung der Lebensstandards, dass immer mehr Menschen Zugang zu medizinischer Versorgung haben. Dies wiederum bedeutet, dass die Strahlendosis derBevölkerung aufgrund medizinischer Maßnahmen weltweit steigt. UNSCEAR sammelt regelmäßig Informationen zu Diagnose- und Behandlungsverfahren. Gemäßseiner Studie für den Zeitraum von 1997 bis 2007 wurden weltweit jedes Jahr rund
3,6 Milliarden Bestrahlungen für medizinische Zwecke durchgeführt. Gegenüber derZahl von 2,5 Milliarden gemäß der für den vorhergehenden Zeitraum von 1991 bis
1996 erstellten Studie bedeutet dies eine Steigerung um nahezu 50 %.
Die wichtigsten allgemeinen Kategorien der medizinischen Anwendung vonStrahlung sind Radiologie (einschließlich interventioneller Verfahren), Nuklearmedizin sowie Radiotherapie. Weitere, von den regelmäßigen Auswertungen von
UNSCEAR nicht erfasste, Anwendungen sind Reihenuntersuchungsprogramme im
Gesundheitsbereich sowie die freiwillige Teilnahme an Programmen der medizinischen, biomedizinischen, diagnostischen oder therapeutischen Forschung.
Diagnostische Radiologie bezeichnet die Auswertung von mittels Röntgenstrahlen erzeugten Bildern mittels konventioneller Röntgentechnik (z.B. Aufnahmen desBrustkorbs oder der Zähne), Fluoroskopie (z.B. mit oral oder als Einlauf verabreichtem Bariumkontrasttmittel) und Computertomografie (CT). Bildgebende Verfahren,
die nichtionisierende Strahlung verwenden, darunter Ultraschallverfahren und Magnetresonanztomografie, werden von UNSCEAR nicht berücksichtigt. Die interventionelle Radiologie bedient sich minimalinvasiver, bildgestützter Verfahren zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten etwa zur Kontrolle eines Katheters in einem
Blutgefäß.
Aufgrund der zunehmenden CT-Untersuchungen und der beträchtlichen Dosis
pro Untersuchung hat sich die globale durchschnittliche effektive Dosis aufgrund
diagnostischer radiologischer Verfahren von 0,35 mSv im Jahr 1988 auf 0,62 mSv im
Jahr 2007 nahezu verdoppelt. Laut der jüngsten UNSCEAR-Studie entfallen mittlerweile 43 % der kollektiven Gesamtdosis aufgrund radiologischer Anwendungen auf
CT-Untersuchungen. Diese Zahlen sind von Region zu Region unterschiedlich. Etwa
zwei Drittel aller radiologischen Verfahren entfallen auf die in den Industrieländern
lebenden 25 % der Weltbevölkerung. Bei den übrigen 75 % der Weltbevölkerung ist
die jährliche Untersuchungshäufigkeit weitgehend konstant. Dies gilt auch für einfache zahnärztliche Röntgenaufnahmen.

34

Exposition durch Radiologie weltweit (1988 bis 2008)
KOLLEKTIVE EFFEKTIVE DOSIS(1 000 Personen-Sv)

5 000
4 000

4 000
3 000
2 000

1 800

1 600

1988

1993

2 300

1 000
0
2000

2008

UNSCEAR-STUDIEIn der Nuklearmedizin werden dem Körper offene (d. h. lösliche und nicht verkapselte) radioaktive Stoffe zugeführt. Dies erfolgt, um Bilder zu erhalten, die Informationen über die Struktur oder Funktion von Organen liefern, und weniger zum Zweck
der Behandlung von Erkrankungen wie beispielsweise Schilddrüsenüberfunktion
und -krebs. Im Allgemeinen wird ein Radionuklid so verändert, dass es intravenös
oder oral als Radiopharmakon verabreicht werden kann. Es verteilt sich dann entsprechend physikalischer oder chemischer Eigenschaften so im Körper, dass eine

Exposition durch Nuklearmedizin weltweit (1988 bis 2008)
KOLLEKTIVE EFFEKTIVE DOSIS(1 000 Man-Sv)

250
202

200
160

150

1993

2000

150
100

74

50
0
1988

2008

UNSCEAR-STUDIEWOHER KOMMT STRAHLUNG?

35

Untersuchung per Scan möglich wird. Die vom Radionuklid innerhalb des Körpers
abgegebene Strahlung wird auf diese Weise analysiert, um Bilder für diagnostische
Zwecke zu erhalten, oder sie wird eingesetzt, um Erkrankungen zu behandeln.
Die Anzahl diagnostischer nuklearmedizinischer Verfahren ist weltweit vonca. 24 Millionen im Jahr 1988 auf ca. 33 Millionen im Jahr 2007 angestiegen. Das
Ergebnis war ein signifikanter Anstieg der jährlichen kollektiven effektiven Dosis
von 74 000 auf 202 000 Personen-Sv. Weiterhin nimmt auch die Zahl therapeutischer Anwendungen in der modernen Nuklearmedizin zu und betrifft mittlerweile ca.
0,9 Millionen Patienten jährlich weltweit. Auch hier verteilt sich der Einsatz nuklearmedizinischer Anwendungen sehr ungleichmäßig, finden doch 90 % der Untersuchungen in Industriestaaten statt.
In der Strahlentherapie (auch als Radiotherapie bezeichnet) dient Strahlung derBehandlung diverser Krankheiten, in der Regel Krebs, jedoch auch gutartiger Tumore.
Bei der externen Radiotherapie wird der Patient mit einer außerhalb seines Körpers
befindlichen Strahlungsquelle behandelt. Dieses Verfahren bezeichnet man als
Teletherapie. Hierbei kommt eine stark radioaktive Quelle (in der Regel Kobalt-60)
oder ein Hochspannungsgerät (z.B. ein Linearbeschleuniger) zur Erzeugung vonStrahlung zum Einsatz. Eine andere Form der Behandlung ist die vorübergehendeoder dauerhafte Einbringung metallischer oder umschlossener radioaktiver Quellenin den Körper des Patienten, ein als Brachytherapie bezeichnetes Verfahren.
Weltweit wurden im Zeitraum von 1997 bis 2007 jedes Jahr geschätzte 5,1 Millionen Patienten mit strahlentherapeutischen Verfahren behandelt. 1998 hatte sichdiese Zahl noch auf geschätzte 4,3 Millionen belaufen. Hierbei wurden rund 4,7 Millionen Patienten mit Tele- und 0,4 Millionen mit Brachytherapie behandelt. Die in
den Industrieländern lebenden 25 % der Weltbevölkerung erhielten 70 % der strahlen- und 40 % aller brachytherapeutischen Behandlungen weltweit.

STRAHLENEXPOSITION AM ARBEITSPLATZ
Entsprechend der starken Zunahme der Gesamtzahl medizinischer radiologischer
Verfahren während der letzten Jahrzehnte ist auch die Zahl des medizinischen
Personals auf über 7 Millionen, bei einer durchschnittlichen jährlichen effektiven
Dosis pro Person von ca. 0,5 mSv, angestiegen. In der interventionellen Radiologie
und in der Nuklearmedizin ist das medizinische Personal unter Umständen überdurchschnittlich hohen Dosen ausgesetzt.

36

Unfälle bei medizinischen Anwendungen
Bei einigen medizinischen Strahlungsanwendungen (z.B. Radiotherapie, interventionelle Radiologie und Nuklearmedizin) werden die Patienten hohen Dosenausgesetzt, die bei falscher Anwendung schwere Schäden verursachen oder sogar
tödlich wirken können. Diese Gefahr besteht nicht allein für die Patienten, sondern
auch für Ärzte und anderes Personal in der Nähe. Die meisten dieser Unfälle werden
durch menschliches Versagen verursacht, beispielsweise durch falsche Dosierungaufgrund von Fehlern bei der Behandlungsplanung, Fehlbedienung von Geräten,Bestrahlung des falschen Organs sowie manchmal auch des falschen Patienten.
Die Anzahl schwerwiegender Unfälle bei strahlentherapeutischen Maßnahmen
ist zwar gering, jedoch wurden immerhin über 100 Fälle berichtet. UNSCEAR hat 29
seit 1967 gemeldete Unfälle geprüft, bei denen 45 Menschen zu Tode kamen und
613 Personen verletzt wurden. Es ist allerdings auch möglich, dass einige Todes- undzahlreiche Verletzungsfälle nicht gemeldet wurden.
Nicht nur eine Über-, sondern auch eine Unterexposition kann schwerwiegende
Folgen nach sich ziehen, wenn nämlich der Patient eine zur Behandlung einer
lebensbedrohlichen Erkrankung zu geringe Dosis erhält. Mithilfe von Qualitätssicherungsprogrammen können hohe und einheitliche Standards aufrechterhalten
werden, um das Risiko derartiger Unfälle so gering wie möglich zu halten.

Kernwaffen
Während der Endphase des 2. Weltkriegs wurden über den beiden japanischen
Städten Hiroshima und Nagasaki am 6. und 9. August 1945 zwei Atombomben
abgeworfen. Die Explosionen der beiden Bomben töteten fast 130 000 Menschen.
Diese Ereignisse blieben der einzige Einsatz von Kernwaffen in kriegerischen Auseinandersetzungen. Ungeachtet dessen erfolgte seit 1945 eine Vielzahl oberirdischer Kernwaffenversuche, vorwiegend auf der nördlichen Halbkugel. Die meisten
Versuche fanden zwischen 1952 und 1962 statt. Insgesamt wurden über 500 Versuche mit einer freigesetzten Energie entsprechend 430 Megatonnen Trinitrotoluol(TNT) durchgeführt, letztmals im Jahr 1980. Auf der ganzen Welt wurden Menschen
dem radioaktiven Niederschlag (Fallout) dieser Versuche ausgesetzt. Als Reaktion
auf Sorgen bezüglich der Strahlenbelastung von Mensch und Umwelt erfolgte 1955
die Gründung von UNSCEAR.
Die geschätzte jährliche durchschnittliche effektive Dosis aufgrund des globalen Fallouts durch oberirdische Kernwaffenversuche erreichte im Jahr 1963 mit
0,1 mSv den höchsten Wert und ging anschließend auf den derzeitigen Wert von

WOHER KOMMT STRAHLUNG?

37

ca.0,005 mSv zurück. Diese Belastung wird künftig nur noch sehr langsam zurückgehen, da jetzt das langlebige Radionuklid Kohlenstoff-14 für den größten Teil derBelastung verantwortlich ist.

JÄHRLICHE EFFEKTIVE DOSIS (mSv)

Dosis pro Person aufgrund von Fallout von Kernwaffentests
im Weltdurchschnitt
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0

1945

1955

1965

1975

1985

1995

2005

JAHR

Die Hälfte des gesamten durch oberirdische Versuche verursachten Fallouts
blieben lokal auf einen Umkreis von ca. 100 km um das Versuchsgelände herum
beschränkt, sodass die dort lebenden Menschen dem lokalen Fallout ganz besonders ausgesetzt waren. Da diese Versuche jedoch in relativ abgelegenen, dünnbesiedelten Regionen durchgeführt wurden, waren nur wenige Menschen exponiert
und trugen in nicht signifikantem Umfang zur globalen kollektiven Dosis bei. Auf derwindabgewandten Seite der Versuchsgelände lebende Menschen waren allerdings
weit überdurchschnittlich hohen Dosen ausgesetzt.
Der erste UNSCEAR-Bericht wurde 1958 veröffentlicht und schuf die wissenschaftliche Grundlage für die Aushandlung des Vertrages über das Verbot vonKernwaffenversuchen in der Atmosphäre, im Weltraum und unter Wasser. Nach derUnterzeichnung des „Moskauer Atomteststoppabkommen“ -Vertrages im Jahr 1963
wurden jedes Jahr bis in die 1990er Jahre noch ca. 50 sowie auch später noch einige
wenige weitere unterirdische Tests durchgeführt. Die meisten dieser Tests hatten
eine niedrigere Energieausbeute als bei oberirdischen Tests, und die radioaktiven
Abfälle gelangten in der Regel nur dann in die Atmosphäre, wenn Gase austraten.
Bei diesen Tests wurden große Mengen an radioaktiven Abfällen erzeugt, mit denen
die Bevölkerung jedoch nicht in Berührung gerät, da die Tests in großer Tiefe stattfanden und die Abfälle weitgehend mit dem umgebenden Gestein verschmolzen.

38

Hinsichtlich einer Nachnutzung von Atomtestgeländen (z.B. als Weide- oderAckerland) bestehen Bedenken, da einige dieser Gelände gegenwärtig wieder
genutzt werden. Die Dosen aufgrund radioaktiver Rückstände können an einigen
Orten, etwa in begrenzten Gebieten des Versuchsgeländes Semipalatinsk im heutigen Kasachstan, erheblich sein, während die Dosen an anderen Orten, darunter
die Mururoa- und Fangataufa-Atolle in Französisch-Polynesien, nur einem Bruchteil
der normalen Umgebungsstrahlung entsprechen, denen die Menschen ausgesetzt
wären, wenn sie sich auf dem Gelände ansiedelten. An anderen Orten wie den Marshallinseln und Maralinga, wo die Vereinigten Staaten von Amerika bzw. Großbritannien einige ihrer Versuche durchgeführt hatten, hängt die Strahlenexposition derBevölkerung von den jeweiligen Ernährungs- und Lebensgewohnheiten ab.

Kernreaktoren
Beim Auftreffen von Neutronen auf bestimmte Uran- oder Plutoniumisotope wird
deren Kern durch einen als Kernspaltung bezeichneten Vorgang in zwei kleinere
Kerne gespalten. Hierbei werden Energie und zwei oder mehr Neutronen freigesetzt.
Die freigesetzten Neutronen können ihrerseits auf weitere Uran- oder Plutoniumkerne treffen und diese ebenfalls spalten, sodass noch mehr Neutronen freigesetzt
werden, die dann auch wiederum weitere Kerne spalten können. Dieser Vorgang wird
als Kettenreaktion bezeichnet. Diese Isotope können als Brennstoff in Kernreaktoren dienen, wo die Kettenreaktion kontrolliert wird, um nicht zu schnell abzulaufen.
Die bei der Kernspaltung in Kernreaktoren freigesetzte Energie kann zur Stromerzeugung in Kernkraftwerken genutzt werden. Daneben gibt es jedoch auch Forschungsreaktoren zum Testen von Kernbrennstoffen und diversen anderen Stoffen, für kernphysikalische und biologische Untersuchungen sowie zur Erzeugung
von Radionukliden zum Einsatz in Medizin und Industrie. Zwar bestehen Unterschiede zwischen den beiden Reaktortypen, jedoch sind beide auf industrielle
Prozesse wie Uranbergbau und Entsorgung radioaktiver Abfälle angewiesen, bei
denen sowohl die Beschäftigten als auch die Bevölkerung Strahlung ausgesetzt
werden können.

Kernkraftwerke
Das erste kommerzielle Kernkraftwerk im industriellen Maßstab ist das 1956 in
Großbritannien errichtete Kraftwerk Calder Hall. Seitdem hat die Stromerzeugung in
Kernkraftwerken beträchtlich zugenommen. Obwohl immer mehr ältere Reaktoren
stillgelegt werden, nimmt die Stromerzeugung aus nuklearen Quellen weiterhin zu.
Ende 2010 waren 440 Leistungsreaktoren in 29 Ländern in Betrieb und erzeugten ca.
10 % des weltweit hergestellten Stroms. Gleichzeitig wurden in 56 Ländern weltweit
240 Forschungsreaktoren betrieben.
WOHER KOMMT STRAHLUNG?

39

40

Mexiko: 2

Argentinien: 2

Vereinigte Staaten
von Amerika: 104

Kanada: 18

Kernkraftwerke weltweit (2010)

Brasilien: 2

Slowenien: 1

Südafrika: 2

Armenien: 1

Ungarn: 4

Spanien: 8
Schweiz: 5Großbritannien: 19
Niederlande: 1
Belgien: 7
Deutschland: 17
Frankreich: 58

Tschechische
Republik: 6

Slowakei: 4

Bulgarien: 2

Indien: 19

China: 19

Russische Föderation: 32

Pakistan: 2

Rumänien: 2

Ukraine: 15

Schweden: 10
Finnland: 4Japan: 54
Republik
Korea: 21

Obwohl die Stromerzeugung in Kernkraftwerken vielfach umstritten ist, tragen
diese im Normalbetrieb in nur sehr geringem Maß zur globalen Strahlenbelastungbei. Darüber hinaus ist das Maß der Strahlenexposition von Anlagentyp zu Anlagentyp sowie von Standort zu Standort und im Verlauf der Zeit sehr unterschiedlich.
Der Gesamtexpositionsgrad aufgrund normaler Freisetzungen aus Reaktoren
nimmt trotz zunehmender Stromerzeugung tendenziell ab. Dies liegt zum Teil an verbesserter Technik und zum Teil an verschärften Strahlenschutzmaßnahmen. Grundsätzlich sind die Strahlendosen aufgrund von Freisetzungen aus kerntechnischen
Anlagen sehr gering. Die jährliche kollektive Dosis der in der Nähe von Kernkraftwerken lebenden Bevölkerung wird auf 75 Personen-Sv geschätzt. Wer also in der Näheeines Kernkraftwerks lebt, ist im Durchschnitt einer jährlichen effektiven Dosis von
0,0001 mSv ausgesetzt.
Die überwiegende Quelle einer Strahlenexposition durch Kernenergie ist der Bergbau. Bei Uranabbau und -verarbeitung entstehen erhebliche Mengen an Rückständen
in Form erhöhter Mengen natürlicher Radionuklide enthaltenden Abraums. 2003 wurden weltweit insgesamt rund 2 Millionen Tonnen Uran abgebaut. Hierbei fiel Abraumvon mehr als 2 Milliarden Tonnen an. Die heutigen Abraumhalden werden gut unterhalten, jedoch existieren auch zahlreiche alte, aufgelassene Standorte, von denen
nur wenige saniert wurden. UNSCEAR schätzt die derzeitige jährliche kollektive Dosis
für in der Nähe von Bergwerken, Verarbeitungsbetrieben und Abraumhalden lebenden Menschen auf ca. 50 bis 60 Personen-Sv.
Abgebrannter Kernbrennstoff aus Reaktoren kann wiederaufbereitet werden,sodass eine Wiederverwertung des Urans und Plutoniums erfolgen kann. Der größte
Teil abgebrannter Kernbrennstoffe wird gegenwärtig zwischengelagert, und etwa ein
Drittel der bislang produzierten Mengen wurde inzwischen wiederaufbereitet. Die
jährliche kollektive Dosis aufgrund von Aufbereitungstätigkeiten wird auf etwa 20
bis 30 Personen-Sv veranschlagt.
Schwach- und einige mittelaktive Abfälle werden derzeit in oberflächennahen
Einrichtungen entsorgt, während in der Vergangenheit Abfälle bisweilen auch auf
See entsorgt wurden. Sowohl für hochaktive Abfälle aus Wiederaufbereitungsanlagen als auch für abgebrannte Kernbrennstoffe wird, soweit keine Wiederaufbereitung erfolgt, eine Endlagerung erforderlich werden. Bei geeigneter Entsorgung derAbfälle müsste eine Exposition von Menschen auch noch in ferner Zukunft ausgeschlossen sein.

WOHER KOMMT STRAHLUNG?

41

42

Tage oder Untertagebauen gewonnen.

Natürliches Uran wird überwiegend in

Durch Mahlen wird Uran aus Erz
gewonnen. Die Reste sind Abraum,
der langlebige Radionuklide in
geringer Konzentration enthält.

UF6

wird Uran zu Brennstoff
umgewandelt.

Durch Umwandlung,
Anreicherung und Raffination

Tiefe
geologische
Lagerstätten

Brennstäbe werden derzeit bis zur
Endlagerung an tiefen unterirdischen
Lagerstätten zwischengelagert.

Hochaktiver Abfall und abgebrannte

abgebrannten Brennstäben lassen sichnach Umwandlung und Anreicherung
wieder zu Brennstoff recyceln.

Wiederaufbereitetes Uran und Plutonium aus

Bei der Brennstoffherstellung
werden Brennstäbe in erster Linie
aus Uran in in Metallröhren
gekapselten Keramikpellets
hergestellt.

Die wichtigsten Prozesse in der NuklearindustrieOberflächennahe
undOberirdische Lagerung
mittlere Tiefe

wird überwiegend auf oberflächennahen
Deponien an Land entsorgt.

Gering- und mittelaktiver Abfall

Aufgrund radioaktiver
In Reaktoren erzeugte
Nebenprodukteist derRadioisotope können
Brennstoff weniger effizient.
zur Verwendung in
Nach 12 bis 24 Monaten
Medizin und Industriewerden die abgebrannten
separiert werden..
Brenstäbe aus dem Reaktor
entfernt.

in denen die Kerne von Uranatomen(Kernspaltung) gespalten werdenund so zum Erhitzen von Wasser
genutzte Energie freisetzen

Forschungs und Leistungsreaktoren,

STRAHLENEXPOSITION AM ARBEITSPLATZ
In der Nuklearindustrie ist die Freisetzung von Radon im Untertageuranbergbauen
für einen erheblichen Teil der berufsbedingten Strahlenbelastung verantwortlich.
Verbreitete Tätigkeiten sind hier der Abbau und die Verarbeitung radioaktiver Erzemit potenziell hohem Gehalt an Radionukliden. Die durchschnittliche jährliche effektive Dosis eines Beschäftigten in der Nuklearindustrie ist seit den 1970er Jahren vonehemals 4,4 auf jetzt 1 mSv zurückgegangen. Der Hauptgrund hierfür ist der starke
Rückgang des Uranbergbaus in Verbindung mit fortschrittlicheren Abbauverfahren
und besserer Wetterführung.

Unfälle in kerntechnischen Anlagen
Im Normalbetrieb ziviler kerntechnischer Anlagen ist die Strahlenbelastungäußerst gering. Andererseits kam es jedoch auch zu einigen schweren Unfällen,
die von der Öffentlichkeit stark beachtet und deren Folgen von UNSCEAR untersucht wurden. Hierzu gehören beispielsweise die Unfälle im Forschungsreaktor
des Instituts für Nuklearwissenschaften „Vinca“ im ehemaligen Jugoslawien im
Jahr 1958, im Kernkraftwerk Three Mile Island in den Vereinigten Staaten von Amerika im Jahr 1979 sowie in der Brennstoffaufbereitungsanlage Tokai-Mura in Japanim Jahr 1999.
Zwischen 1945 und 2007 ereigneten sich in kerntechnischen Anlagen 35
schwere Strahlungsunfälle mit tödlichem Ausgang oder mit schweren Verletzungenvon Beschäftigten. Bei sieben Zwischenfällen kam es zur Freisetzung radioaktiven
Materials außerhalb der Anlage sowie zu nachweisbarer Strahlenbelastung derBevölkerung. Weitere schwere Unfälle ereigneten sich in Anlagen in Verbindung
mit Kernwaffenprogrammen. Ohne die Unfälle in Tschernobyl im Jahr 1986 und in
Fukushima-Daiichi im Jahr 2011, auf die weiter unten eingegangen wird, sind 32
Todesfälle und 61 Fälle strahlungsbedingter, eine medizinische Behandlung erfordernder Verletzungen bekannt.
Vor dem Ereignis in Tschernobyl ereignete sich der schwerste Unfall in einer zivilen Anlage am 28. März 1979 im Kernkraftwerk Three Mile Island, wo eine Ereigniskette zu einer Teilschmelze des Reaktorkerns geführt hatte. Bei diesem Unfall kam
es zwar zur Freisetzung großer Mengen an Spaltprodukten und Radionukliden aus
dem zerstörten Reaktorkern in das Sicherheitsgebäude, jedoch nur relativ geringer
Mengen in die Umwelt, sodass die sich daraus ergebende Exposition der Bevölkerung sehr niedrig war.

WOHER KOMMT STRAHLUNG?

43

Der Unfall im Kernkraftwerk Tschernobyl
Der Unfall im Kernkraftwerk Tschernobyl am 26. April 1986 war nicht nur derschwerste Unfall in der Geschichte der zivilen Nutzung der Kernenergie, sondern
führte auch zur stärksten Strahlenbelastung der Bevölkerung. Die kollektive Dosis
aufgrund des Unfalls belief sich auf ein Vielfaches der kombinierten kollektiven
Dosis sämtlicher anderer Strahlungsunfälle.
Zwei Beschäftigte erlagen unmittelbar nach dem Unfall ihren Verletzungen, undweitere 134 litten an einem akuten Strahlensyndrom, das in 28 Fällen tödlich verlief.
Die Überlebenden litten in erster Linie an Hautverletzungen und strahlungsbedingtem Katarakt. Neben den Notfalleinsatzkräften waren anschließend noch mehrere
hunderttausend Menschen an Rettungsmaßnahmen beteiligt. Abgesehen von einer
offensichtlichen Zunahme von Leukämie- und Kataraktfällen bei den Personen, die1986 und 1987 hohen Strahlendosen ausgesetzt waren, liegen bis dato keine Nachweise weiterer strahlungsbedingter Gesundheitsfolgen in dieser Personengruppe vor.
Der Unfall führte zur größten jemals bei irgendeiner zivilen Nutzung festgestellten unkontrollierten Freisetzung von Radioaktivität in die Umwelt, als etwa zehn
Tage lang große Mengen radioaktiver Substanzen in die Umgebung gelangten.
Die durch den Unfall erzeugte radioaktive Wolke erstreckte sich über die gesamte
Nordhalbkugel und führte zur Ablagerung erheblicher Mengen radioaktiven Materials in weiten Teilen der ehemaligen Sowjetunion und anderen Regionen Europas
mit einer Kontamination von Land und Wasser vorwiegend im heutigen Weißrussland, der Russischen Föderation und der Ukraine sowie schweren sozialen undwirtschaftlichen Problemen für große Teile der Bevölkerung.
Die Belastung frischer Milch mit dem kurzlebigen Radionuklid Jod-131 (miteiner Halbwertszeit von acht Tagen) und die Unterlassung sofortiger Gegenmaßnahmen führten in Teilen der ehemaligen Sowjetunion insbesondere bei Kindern
zu sehr hohen Schilddrüsendosen. Seit Anfang der 1990er Jahre ist bei Erwachsenen, die im Kindes- oder Jugendalter Strahlung ausgesetzt waren, eine Zunahmeder Häufigkeit von Schilddrüsenkrebs in Weißrussland, der Ukraine und vier der
stärker betroffenen Regionen der Russischen Föderation festzustellen. Für den
Zeitraum von 1991 bis 2005 wurden über 6 000 Fälle gemeldet, von denen 15 tödlich verliefen.
Längerfristig war auch die allgemeine Bevölkerung Strahlung ausgesetzt, undzwar sowohl externer aus radioaktiven Ablagerungen als auch interner durch die
Aufnahme hauptsächlich mit Cäsium-137 (mit einer Halbwertszeit von 30 Jahren)
kontaminierter Lebensmittel. Die daraus resultierenden langfristigen Strahlendosen waren gleichwohl relativ niedrig und lagen im Durchschnitt der individuellen
effektiven Dosen während des Zeitraums von 1986 bis 2005 in den kontaminierten

44

WOHER KOMMT STRAHLUNG?

45

Brest

Rovno

Mogilev

Schytomyr

UKRAINE
Kiew

Kernkraftwerk
Tschernobyl

Gomel

WEISSRUSSLAND

Minsk

Tschernigow

KalugaTula<10 mGy

10–30 mGy

30–150 mGy

150–650 mGy>650 mGy

Orel

RUSSISCHE FÖDERATION
Brjansk

Durchschnittliche Schilddrüsendosis nach dem Unfall im Kernkraftwerk
Tschernobyl

Regionen von Weißrussland, der Russischen Föderation und der Ukraine bei 9 mSv.
Dass diese Dosis zu wesentlichen Gesundheitsfolgen in der allgemeinen Bevölkerung führt, ist nicht wahrscheinlich. Ungeachtet dessen hatte die schwerwiegende
Störung aufgrund des Unfalls zu ernsten sozialen und wirtschaftlichen Problemen
und großer Not für die betroffenen Menschen geführt.
UNSCEAR hat die radiologischen Auswirkungen des Unfalls in einer Reihe vonBerichten ausführlich untersucht. Die internationale Gemeinschaft hat bis dato einzigartige Anstrengungen unternommen, die Dimension und die Eigenschaften derFolgen des Unfalls im Allgemeinen und auf verschiedenen zentralen Gebieten abzuschätzen, um die radiologischen und sonstigen Folgen des Unfalls besser zu verstehen und zu deren Milderung beitragen zu können. So besagen die seit 1986 durchgeführten Studien im Kern, dass Personen, die im Kindesalter Jod-131 ausgesetzt
waren, sowie die hohen Strahlendosen ausgesetzten Notfall- und Rettungskräfte
ein erhöhtes Risiko strahlungsbedingter Folgen aufweisen. Andererseits waren die
meisten Bewohner der Region niedrigen Strahlendosen ausgesetzt, die der natürlichen jährlichen Umgebungsstrahlung vergleichbar waren oder nur um wenige Vielfache darüber lagen.

Der Unfall im Kernkraftwerk Fukushima-Daiichi
Nach dem schweren Erdbeben der Stärke 9,0 in Ostjapan und dem Tsunami an
der Ostküste von Nordjapan am 11. März 2011 wurde das Kernkraftwerk Fukushima-Daiichi schwer beschädigt, und es kam zur Freisetzung radioaktiven Materials in
die Umwelt. Als Vorsichtsmaßnahme wurden zwischen dem 11. und 15. März 2011
rund 85 000 Bewohner innerhalb eines Radius von 20 km um den Standort des Kernkraftwerks herum sowie in einigen benachbarten Regionen evakuiert, während derBevölkerung in einem Umkreis von 20 bis 30 km um das Kraftwerk herum geraten
wurde, das Haus nicht zu verlassen. Im April 2011 wurde dann noch aufgrund erhöhter Radionuklidgehalte am Boden die Evakuierung weiterer, weiter nordwestlich desKraftwerks lebender 10 000 Menschen empfohlen. Durch diese Evakuierungsmaßnahmen wurde der Expositionsgrad der potenziell betroffenen Menschen erheblich
reduziert. Der Konsum von Wasser und bestimmten Lebensmitteln wurde vorübergehend eingeschränkt, um die Strahlenexposition der Bevölkerung zu begrenzen. Bei
den Arbeiten zur Bekämpfung des Notfalls im Kernkraftwerk kam es zur Strahlenbelastung einiger Angehöriger des Betriebs- und Notfalleinsatzpersonals.
UNSCEAR hat eine Abschätzung der Strahlendosen und der damit verbundenen
Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt vorgenommen. Während der ersten 18
Monate nach dem Unfall waren ca. 25 000 Arbeiter mit Nothilfe- und anderen Maßnahmen am Kernkraft Fukushima-Daiichi beschäftigt. Diese Arbeiter waren einer
durchschnittlichen effektiven Dosis von ca. 12 mSv ausgesetzt. Sechs Arbeiter erhielten allerdings auch kumulative Dosen von mehr als 250 mSv. Hierbei lag die höchste

46

WOHER KOMMT STRAHLUNG?

47

GUNMA

NIIGATATOCHIGIMIYAGI

IBARAKI

FUKUSHIMAYAMAGATA

Kernkraftwerk
Fukushima-Daiichi

Auf Präfekturebene
nicht bewertete
RegionenGesondert bewertete
Regionen<10 mGy

10–30 mGy

30–50 mGy

50–70 mGy

Durchschnittliche Schilddrüsendosis bei Säuglingen nach dem Unfall im Kernkraftwerk Fukushima-Daiichi

für einen Arbeiter berichtete Dosis bei 680 mSv, in erster Linie aufgrund interner
Exposition (ca. 90 %). Zwölf Arbeiter nahmen schätzungsweise Schilddrüsendosen im Bereich zwischen 2 und 12 Gy auf. Bei den Arbeitern, die unfallbedingter Strahlung ausgesetzt waren, wurden keine strahlungsbedingten Todesfälle oderakuten Erkrankungen beobachtet.
Die durchschnittliche effektive Dosis bei Erwachsenen aus evakuierten Regionen der Präfektur Fukushima lag im ersten Jahr nach dem Unfall zwischen 1 mSv und
ca. 10 mSv. Die effektiven Dosen für ein Jahr alte Kinder wurden auf etwa den doppelten
Wert geschätzt. In nicht evakuierten Regionen der Präfektur Fukushima sowie in benachbarten Präfekturen waren die Dosen niedriger.
Schätzungen der durchschnittlichen Schilddrüsendosen dieser am stärksten
exponierten Personen, in erster Linie durch Jod-131, lagen zwischen 35 Gy bei Erwachsenen und bis zu 80 mGy bei ein Jahr alten Kindern. Die jährliche Schilddrüsendosis, in erster Linie durch externe natürliche Strahlungsquellen, liegt in der Regel bei
1 mGy. UNSCEAR kam zu dem Ergebnis, dass ein erhöhtes Risiko von Schilddrüsenkrebs bei der am stärksten strahlenbelasteten Gruppe von Kindern theoretisch möglich ist. Andererseits ist Schilddrüsenkrebs im frühen Kindesalter selten, sodass indieser Gruppe statistisch keine feststellbaren Auswirkungen erwartet werden.
Zwar werden Vergleiche mit der Katastrophe von Tschernobyl angestellt, jedoch
unterschied sich der Atomunfall von Fukushima-Daiichi durch den Reaktortyp, den
Unfallverlauf, die Freisetzungseigenschaften der Radionuklide sowie deren Ausbreitung und die ergriffenen Schutzmaßnahmen. In beiden Fällen wurden große Mengenan Jod-131 und Cäsium-137 – den beiden bezüglich der Exposition nach Nuklearunfällen signifikantesten Radionukliden – in die Umwelt freigesetzt. Im Vergleich zum Unfall
von Tschernobyl wurden im Fall von Fukushima-Daiichi ca. 10 bzw. 20 % der Mengen an
Jod-131 und Cäsium-137 freigesetzt.

Industrielle und andere Anwendungen
Strahlungsquellen kommen in einer Vielzahl industrieller Anwendungen zum
Einsatz. Hierzu gehören industrielle Bestrahlungsverfahren zur Sterilisierung medizinischer und pharmazeutischer Produkte, Konservierung von Lebensmitteln oderBekämpfung von Insektenbefall, industrielle Radiografie zur Prüfung von Schweißnähten auf Fehler, Alpha- oder Betaquellen in Leuchtverbindungen in Nachtsichtgeräten sowie als schwach leuchtende Lichtquellen für Ausgangsschilder und Landkartenbeleuchtungen, radioaktive Quellen oder Mini-Röntgengeräte im Brunnenbau
zur Messung geologischer Eigenschaften in Bohrlöchern bei der Erkundung vonMineralien-, Öl- oder Gasvorkommen, radioaktive Quellen in Geräten zur Messung
von Materialdicke, -feuchtigkeit, -dichte und -menge sowie sonstige umschlosseneradioaktive Quellen in der Forschung.

48

Die Produktion von Radionukliden zum Einsatz im industriellen und medizinischen Bereich ist zwar weit verbreitet, führt jedoch nur zu einer sehr geringen Exposition der allgemeinen Bevölkerung. Im Fall eines Unfalls kann es jedoch zur Kontamination eher begrenzter Bereiche und zu erheblicher Strahlenbelastung kommen.

STRAHLENEXPOSITION AM ARBEITSPLATZ
Die Anzahl der Beschäftigten in Bereichen mit industriellen Anwendungen vonStrahlung lag zu Beginn dieses Jahrtausends bei etwa einer Million bei einer jährlichen durchschnittlichen effektiven Dosis pro Person von 0,3 mSv.

Dickenmessgerät auf Strahlungsbasis
WalzenRadioaktive
QuellePapierStrahlensensor
zur Steuerung
der Walzen

Natürlich vorkommendes radioaktives Material
Weltweit gibt es diverse Arten von Anlagen, die zwar nicht mit der Nutzung vonKernenergie in Verbindung stehen, aber für die Bevölkerung dennoch eine Strahlenexposition hervorrufen können, weil ihre Industrie- und Nebenprodukte sowie
ihr Abfall erhöhte Konzentrationen natürlich vorkommenden radioaktiven Materials
enthalten. Die wichtigsten Anlagen dieser Art sind Bergwerke und Mineralien verarbeitende Betriebe.
Aktivitäten in Verbindung mit Erzabbau und -verarbeitung können ebenfalls zu
erhöhten Konzentrationen natürlich vorkommenden radioaktiven Materials führen.
WOHER KOMMT STRAHLUNG?

49

Hierzu gehören beispielsweise Erzbergbau und -verhüttung, Phosphatproduktion,
Kohlebergbau und -verstromung, Öl- und Gasförderung, Seltene-Erden- und Titanoxidindustrie, Zirkonium und Keramikindustrie sowie natürlich vorkommende Radionuklide (in erster Linie Radium- und Thoriumisotope) verwendende Anwendungen.
So enthält Kohle beispielsweise Spuren primordialer Radionuklide. Bei der Verbrennung werden diese Radionuklide in die Atmosphäre freigesetzt und können
so zu Exposition von Menschen führen. Pro Gigawatt von in den Kohlekraftwerken
weltweit erzeugten Stroms nimmt daher die kollektive Dosis der Weltbevölkerung
jährlich um schätzungsweise ca. 20 Personen-Sv zu. Darüber hinaus wurde die (alsVerbrennungsrückstand anfallende) Flugasche zur Bodenaufschüttung und im Straßenbau eingesetzt, wobei sie jedoch im Hausbau sowohl durch direkte Strahlung
als auch durch Einatmen von Radon zu Strahlenexposition führen kann. Abgesehen
davon kann die Entsorgung von Flugasche auf Deponien die Strahlenbelastung inder Umgebung erhöhen.
Die Nutzung von Erdwärme ist eine weitere Quelle für eine Strahlenexposition
der Bevölkerung. Hierbei werden unterirdische Dampf- und Heißwasservorkommen
zur Stromerzeugung oder zum Heizen von Gebäuden genutzt. Nach Schätzungender Emissionen aufgrund der Nutzung dieser Technologie in Italien und den Vereinigten Staaten von Amerika werden hierbei ca. 10 % der kollektiven Dosis pro
Gigawatt-Jahr von in Kohlekraftwerken erzeugtem Strom freigesetzt. Erdwärme hält
derzeit einen relativ geringen Anteil an der Weltenergiegewinnung und mithin an
der Exposition.

Nutzung von Erdwärme

Kraftwerk

Kaltwasser
Dampf undHeißwasser

50Daneben können noch weitere menschliche Aktivitäten wie beispielsweise derEinsatz von Klärschlämmen aus Wasseraufbereitungsanlagen in der Landwirtschaft
zur Freisetzung natürlich vorkommenden radioaktiven Materials führen. Der Expositionsgrad der Bevölkerung ist jedoch extrem gering und liegt in einer Größenordnung von weniger als einigen Tausendstel Millisievert pro Jahr.
Ein Nebenprodukt der Urananreicherung ist abgereichertes Uran, das weniger radioaktiv als natürliches Uran ist. Abgereichertes Uran wird seit vielen Jahren sowohl fürzivile als auch für militärische Zwecke genutzt und eignet sich dank seiner hohen Dichte
als Strahlungsabschirmung oder als Gegengewicht in Flugzeugen. Die militärische Nutzung abgereicherten Urans, insbesondere in panzerbrechender Munition, hat Bedenken bezüglich einer möglichen Restkontamination ausgelöst. Mit Ausnahme einiger
weniger spezifischer Umstände wie beispielsweise dem Umgang mit abgereichertem
Uran über längere Zeiträume ist die Strahlenexposition äußerst gering. Vielmehr geht
die größte Gefahr von der chemischen Toxizität des Materials aus.

Verbrauchsgüter
Eine Reihe von Alltagsgütern enthält geringe Mengen von eigens wegen ihrer
chemischen oder radioaktiven Eigenschaften zugegebenen Radionukliden. Radium226 war historisch das wichtigste, in leuchtenden Konsumgütern eingesetzte Radionuklid. Seine Verwendung endete vor etlichen Jahrzehnten, als es durch das weniger
radiotoxische Promethium-147 oder Wasserstoff-3 (Tritium) ersetzt wurde. Ungeachtet dessen können aus Tritiumverbindungen enthaltenden Uhren gewisse Mengen

Rauchmelder auf Strahlungsbasis
Ionisierungskammer

Bildschirm
Metallplatte+

Rauchpartikel
Metallplatte

+

–

α

–

α

α

Batterie

AlphateilchenRadioaktive Quelle (beispielsweise Americium)

WOHER KOMMT STRAHLUNG?

51

von Tritium austreten, da dieses sehr mobil ist. Allerdings setzt Tritium nur äußerst
schwache Betateilchen frei, die nicht in der Lage sind, die Haut zu durchdringen,sodass eine Strahlenexposition nur dann eintritt, wenn es in den Körper gelangt.
Einige moderne Rauchmelder bestehen aus Ionisationskammern mit kleinen
Folien aus Americium-241, die Alphateilchen emittieren und einen konstanten Ionenstrom erzeugen. Die Umgebungsluft kann ungehindert in die Detektoren einströmen,sodass in den Melder eintretender Rauch den Strom unterbricht und dadurch den
Alarm auslöst.
Die Radioaktivität der Americiumquelle im Rauchmelder ist sehr gering. Americium zerfällt mit einer Halbwertszeit von etwa 432 Jahren sehr langsam. Dies bedeutet, dass der Rauchmelder nach Ablauf seiner Lebensdauer von zehn Jahren noch
fast seine gesamte Aktivität aufweist. Solange die Americiumquelle im Rauchmelder
verbleibt, ist die Strahlenbelastung vernachlässigbar. Sie kann zwar mit entsprechend empfindlichen Geräten nachgewiesen werden, jedoch ist die Belastung aufgrund derartiger Produkte extrem niedrig. Wer sich täglich acht Stunden lang in einer
Entfernung von 2 m vom Rauchmelder aufhält, erhält eine Jahresdosis von geschätzt
weniger als 0,0001 mSv.

Industrieunfälle
Obwohl Unfälle mit industriellen radioaktiven Quellen häufiger als Unfälle in Kernkraftwerken sind, kommt ihnen in der Regel nicht dieselbe öffentliche Aufmerksamkeit
zu, wenngleich auch sie zu erheblicher Strahlenexposition sowohl für Beschäftigte alsauch die Bevölkerung führen können.
Zwischen 1945 und 2007 wurden ca. 80 Unfälle in Industrieanlagen unter Beteiligung von Strahlungsquellen, Beschleunigern und Röntgeneinrichtungen gemeldet. In
Verbindung mit diesen Unfällen wurden neun Todesfälle gemeldet, und 120 Beschäftigte erlitten Verletzungen, von denen einige ein akutes Strahlensyndrom entwickelten. Häufig betroffene Regionen waren die Hände, wobei oftmals eine Amputation
erforderlich wurde. UNSCEAR vermutet, dass einige tödlich verlaufende Unfälle
sowie Unfälle mit Verletzungsfolgen in Industrieanlagen nicht gemeldet wurden.
Derartige Unfälle haben viele und sehr unterschiedliche Ursachen und Folgen.
An dieser Stelle sollen lediglich zwei Beispiele geschildert werden. 1978 erlitt inLouisiana in den Vereinigten Staaten von Amerika ein Röntgenassistent beim Arbeiten auf einem Schiff vermutlich aufgrund einer Dosimeterfehlfunktion eine Strahlenverletzung der linken Hand durch eine 3,7-TBq-Iridium 192-Quelle. Nach etwa drei
Wochen war seine Hand gerötet und angeschwollen, und später entwickelten sichHautblasen, die jedoch nach fünf bis acht Wochen abheilten. Sechs Monate später
musste jedoch ein Teil des Zeigefingers amputiert werden. 1990 wurden im chinesi-52schen Shanghai sieben Arbeiter in einer Industrieanlage aufgrund unzureichender
Sicherheitsmaßnahmen Strahlung aus einer Kobalt-60-Quelle ausgesetzt. Ein Arbeiter, dessen Dosis schätzungsweise 12 Gy betragen hatte, verstarb 25 Tage nach dem
Unfall. Ein weiterer Arbeiter, dessen Dosis schätzungsweise 11 Gy betragen hatte,
verstarb 90 Tage nach dem Unfall. Die anderen Arbeiter waren Dosen zwischen
geschätzten 2 und 5 Gy ausgesetzt und erholten sich nach ärztlicher Behandlung.

Herrenlose Strahlenquellen
Zwischen 1966 und 2007 wurden 31 Unfälle auf verlorene, gestohlene oder aufgegebene Strahlenquellen, auch als herrenlose Strahlenquellen bezeichnet, zurückgeführt. Diese Unfälle haben nach gesicherten Angaben zum Tod von 42 Menschen,darunter auch Kindern, geführt. Darüber hinaus mussten sich hunderte Menschen
aufgrund eines akuten Strahlensyndroms, schwerer lokaler Verletzungen, interner
Kontamination oder psychologischer Probleme in ärztliche Behandlung begeben.
Sechs Unfälle standen mit außer Betrieb genommenen Medizingeräten für strahlentherapeutische Anwendungen in Verbindung.
Die genaue Zahl herrenloser Strahlenquellen weltweit ist nicht bekannt, jedoch
wird davon ausgegangen, dass es sich um mehrere Tausend handelt. Der Nuclear
Regulatory Commission der Vereinigten Staaten von Amerika zufolge haben Unternehmen in den USA zwischen 1996 und 2008 fast 1 500 radioaktive Quellen aus
den Augen verloren. Hiervon wurde über die Hälfte nie wieder aufgefunden. Eine
Studie der Europäischen Union schätzt, dass in Europa jedes Jahr bis zu 70 Quellender behördlichen Kontrolle entgehen. Zwar stellt die Mehrzahl dieser Quellen keine
wesentliche Strahlungsgefahr dar, jedoch sind Unfälle ein wesentlicher Anlass zur
Besorgnis in Bezug auf herrenlose Quellen.

Schätzungen schwerer Strahlungsunfälle weltweit*
Art des Unfalls

1945–1965

1966–1986

1987–2007

Unfälle in kerntechnischen Anlagen

19

12

4

Industrieunfälle

2

50

28

Unfälle mit herrenlosen Strahlungsquellen

3

15

16

Unfälle an Universitäten/Forschungseinrichtungen

2

16

4

unbekannt

18

14

Unfälle in der Medizin* Grundlage: offiziell gemeldete bzw. veröffentlichte Unfälle. Die Zahl der nicht
gemeldeten Unfälle, insbesondere in der Medizin, dürfte wesentlich höher sein.

WOHER KOMMT STRAHLUNG?

53

Schrotthändler können sich für versiegelte Quellen oder deren Behälter interessieren, da diese aus wertvollem Metall zu sein scheinen und nicht in jedem Fall mit
einem Warnzeichen für Strahlung versehen sind. Fälle, in denen nichtsahnende
Arbeiter oder auch normale Bürger mit Quellen hantiert haben, haben zu schweren
Verletzungen, bisweilen sogar mit tödlichem Ausgang, geführt, so beispielsweise
1987 im brasilianischen Goiânia. Dort wurde ein außer Betrieb genommenes Teletherapiegerät mit einer hochradioaktiven (50,9 TBq) Cäsium-137-Quelle gestohlen und
die Kapsel der Strahlenquelle aufgebrochen. Im Verlauf der folgenden zwei Wochenverteilte sich lösliches Cäsiumchloridpulver über einen Schrottplatz und die Häuser
in dessen Umgebung. Etliche Menschen entwickelten Krankheiten und Hautläsionen,und über 110 000 Menschen mussten auf radioaktive Kontamination untersucht werden, wobei bei vielen von ihnen eine interne Kontamination mit Cäsium-137 festgestellt wurde. Der Unfall führte zum Tod von vier Menschen, darunter eines Kindes.

54

3.3. Durchschnittliche Strahlenexposition von Bevölkerung und Beschäftigten
Die Exposition der Bevölkerung durch Strahlung aus natürlichen Quellen stellt
allgemein den größten Anteil an der Gesamtexposition dar. UNSCEAR schätzt die
durchschnittliche jährliche effektive Dosis eines Menschen auf ca. 3 mSv. Im Durchschnitt beläuft sich die jährliche Dosis aus natürlichen Quellen auf 2,4 mSv, wovon
zwei Drittel auf radioaktive Substanzen in der Atemluft, in der Nahrung und im Trinkwasser entfallen. Die Hauptexpositionsquelle aus künstlichen Quellen ist in derMedizin genutzte Strahlung mit einer individuellen durchschnittlichen jährlichen
effektiven Dosis von 0,62 mSv. Die Strahlenexposition durch medizinische Anwendungen ist je nach Region, Land und Gesundheitssystem unterschiedlich. UNSCEAR
schätzt die durchschnittliche jährliche effektive Dosis durch medizinische Strahlungsanwendungen in Industriestaaten auf 1,9 mSv und in nicht industrialisierten
Staaten auf 0,32 mSv, wobei diese Werte jedoch erheblich schwanken können (z.B.
3 mSv in den Vereinigten Staaten von Amerika und lediglich 0,05 mSv in Kenia).

Durchschnittliche Belastung der Bevölkerung nach Quellen*

Natürliche Quellen | 2,4 mSv

Künstliche Quellen | 0,65 mSv

Nahrungsmittel

0,29 mSv

Kernkraftwerke

0,0002 mSv

Kosmisch

0,39 mSv

Unfall vonTschernobyl

0,002 mSv

Boden

0,48 mSv

Fallout vonKernwaffentests

0,005 mSv

Nuklearmedizin

0,03 mSv

Radiologie

0,62 mSv

Radon

1,3 mSv* (Gerundete) Schätzungen der effektiven Dosis pro Person in einem Jahr (Durchschnitt weltweit)

Bis in die 1990er Jahre konzentrierte sich die Aufmerksamkeit bezüglich derExposition am Arbeitsplatz auf künstliche Strahlungsquellen. Mittlerweile ist jedochbekannt, dass eine sehr große Zahl von Beschäftigten – insbesondere im Bergbau –auch natürlichen Strahlungsquellen ausgesetzt ist. Bei bestimmten Tätigkeiten im
Bergbau ist eingeatmetes Radongas die wichtigste Expositionsquelle am Arbeitsplatz. Während die Freisetzung von Radon in Untertageuranbergwerken einen
wesentlichen Anteil an der berufsbedingten Exposition in der Nuklearindustrie hat,
WOHER KOMMT STRAHLUNG?

55

ist die jährliche durchschnittliche Dosis eines dort Beschäftigten insgesamt von
4,4 mSv in den 1970er Jahren auf heute ca. 1 mSv zurückgegangen. Die durchschnittliche jährliche effektive Dosis eines Bergarbeiters liegt jedoch immer nochbei 2,4 mSv in Kohlebergwerken und bei etwa 3 mSv in anderen Bergwerken.
Die Gesamtzahl überwachter Arbeitskräfte wird aktuell auf etwa 23 Millionen
weltweit geschätzt, von denen etwa 10 Millionen künstlichen Quellen ausgesetzt sind. Drei von vier künstlichen Quellen ausgesetzten Beschäftigten sind
im Medizinbereich tätig. Die jährliche effektive Dosis pro Beschäftigtem beträgt
hierbei 0,5 mSv. Eine Auswertung der Trends der durchschnittlichen jährlichen
effektiven Dosis pro Beschäftigtem zeigt eine Zunahme der Belastung aus natürlichen Quellen überwiegend aufgrund von Bergbautätigkeiten sowie eine rückläufige Belastung aus künstlichen Quellen in erster Linie dank der erfolgreichen
Umsetzung von Strahlenschutzmaßnahmen.

Trends der Strahlenbelastung von Beschäftigten
weltweit (mSv)*
Jahrzehnt

1970er1980er1990er2000erFlugpersonal

—

3,0

3,0

3,0

Kohlebergbau

—

0,9

0,7

2,4

Anderer Bergbau**

—

1,0

2,7

3,0

Andere

—

6,0

4,8

4,8

Summe

—

1,7

1,8

2,9

0,8

0,6

0,3

0,5

Nuklearindustrie

4,4

3,7

1,8

1,0

Andere Industrien

1,6

1,4

0,5

0,3

Andere

1,1

0,6

0,2

0,1

Summe

1,7

1,4

0,6

0,5

Natürlich Quellen

Künstliche Quellen
Medizinische
Anwendungen* Geschätzte durchschnittliche effektive Dosis pro Beschäftigtem in einem Jahr.
** Uranbergbau ist in der Rubrik „Nuklearindustrie“ enthalten.

56

UNSCEAR-PUBLIKATIONEN
Seit seiner Gründung hat der Wissenschaftliche Ausschuss der Vereinten
Nationen zur Untersuchung der Auswirkungen atomarer Strahlung (UNSCEAR)über 25 maßgebliche Berichte mit mehr als 100 wissenschaftlichen Anhängen
veröffentlicht. Diese werden als wichtige Quellen relevanter Auswertungen zur
Untersuchung der Strahlenexposition durch Kernwaffenversuche und Nutzung
der Kernenergie zur Stromerzeugung, medizinische Anwendungen von Strahlung,berufliche Strahlungs- sowie natürliche Quellen geschätzt. Darüber hinaus wertet der Ausschuss auch detaillierte Studien zu strahlungsinduziertem Krebs undstrahlungsinduzierten Erbkrankheiten aus und begutachtet die radiologischen
Folgen von Unfällen für Gesundheit und Umwelt. Die UNSCEAR-Berichte und wissenschaftlichen Anhänge werden als kostenpflichtige Veröffentlichungen der
Vereinten Nationen (unp.un.org) sowie gratis als elektronische Dokumente (unscear.org) zur Verbreitung der Ergebnisse zum Nutzen der UN-Mitgliedstaaten, derwissenschaftlichen Gemeinschaft sowie der Öffentlichkeit herausgegeben.
Rückmeldungen und Kommentare zu dieser Veröffentlichung werden erbeten an:
UNSCEAR-Sekretariat
Vienna International Centre
Postfach 500
1400 Wien, Österreich
E-mail: unscear@unscear.org

Dies erfolgte als Reaktion auf Bedenken hinsichtlich der Effekte
ionisierender Strahlung auf die menschliche Gesundheit unddie Umwelt, da zu jener Zeit der radioaktive Niederschlag vonoberirdischen Kernwaffenversuchen die Menschen über Luft,
Wasser und Lebensmittel erreichte. Der erste UNSCEAR-Bericht
schuf das wissenschaftliche Fundament, auf dem 1963 das Atomteststoppabkommen mit dem darin enthaltenen Verbot oberirdischer Kernwaffenversuche ausgehandelt wurde.

STRAHLUNG Wirkungen und Quellen

1955 richtete die Generalversammlung der Vereinten Nationen
den Wissenschaftlichen Ausschuss der Vereinten Nationen zur
Untersuchung der Auswirkungen atomarer Strahlung [United
Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation(UNSCEAR)] mit der Aufgabe ein, Informationen zu den Höhen
und den Auswirkungen ionisierender Strahlung zu sammeln und
auszuwerten.

STRAHLUNGEFFEKTE UND QUELLEN

Was ist Strahlung?
Wie wirkt sich Strahlung auf uns aus?
Woher kommt Strahlung?

Diese Publikation soll den aktuellen Wissensstand in Bezug auf
Strahlungshöhen und -wirkungen auf allgemein verständliche
Weise darstellen. Sie basiert auf den wissenschaftlichen Berichten
von UNSCEAR, die als Hauptinformationsquelle gedient haben.
›1 000 mSv

Dosis in der Strahlentherapie

100 mSv

Dosis eines Astronauten(4 Monate)

10 mSv

Abdomen-CT-Untersuchung

1 mSv

Dosis eines Beschäftigten in der
Nuklearindustrie (1 Jahr)

0,1 mSv

Röntgenaufnahme des Brustkorbs
oder Flugreise (20 Stunden)

0,01 mSv

Zahnärztliche Röntgenaufnahme

0,001 mSv

Paranüsse (30 g)

Umweltprogramm der Vereinten Nationen