Radioaktive Stoffe besitzen einen instabilen Atomkern, der spontan zerfällt. Dabei wird energiereiche Strahlung ausgesendet: Ionisierende Strahlung – umgangssprachlich radioaktive Strahlung. Der Mensch kann diese Strahlung mit seinen Sinnen nicht wahrnehmen: Man sieht, hört, riecht und schmeckt sie nicht. Das löst oft Unbehagen oder gar Angst aus.
Radioaktive Strahlung kann in der Tat sehr gefährlich sein. Das Krebsrisiko steigt mit der Strahlendosis. In der Schweiz gelten strenge Grenzwerte, um jegliches Risiko zu minimieren. Die Gefahr, die von der Radioaktivität ausgeht, ist der Grund dafür, dass wir unsere radioaktiven Abfälle sicher entsorgen müssen. Nur so können wir Mensch und Umwelt schützen.
Entdeckung und Erforschung
So gefährlich radioaktive Strahlung sein kann: Sie ist auch sehr gut erforscht, was einen sicheren Umgang damit ermöglicht. Der Begriff «Radioaktivität» wird bereits seit dem Jahr 1898 verwendet: Das Ehepaar Marie Curie und Pierre Curie (im Bild) haben den Begriff geprägt. Das Ehepaar erhielt 1903 eine Hälfte des Physik-Nobelpreises «für ihre gemeinsamen Arbeiten über die von H. Becquerel entdeckten Strahlungsphänomene». Die zweite Hälfte des Nobelpreises ging an ebendiesen Henri Becquerel, der die Radioaktivität im Jahr 1896 entdeckt hatte.
Bald wurde die Strahlung nützlich für die Medizin: Am 23. Januar 1896 wurde das erste Röntgenbild einer Hand veröffentlicht. Nur wenig später wurde der erste Krebspatient behandelt. Dank den vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten in der Medizin, aber auch in der Industrie und der Forschung, hatte die Radioaktivität einen hohen Reiz für Forscherinnen und Forscher. Aus diesem Grund wissen wir heute sehr viel über darüber.
Die drei wichtigsten Arten der Strahlung sind:
- Alpha- und Beta-Strahlung: Sowohl Alpha- wie auch Beta-Strahlung entsteht bei der spontanen Umwandlung eines instabilen Atomkerns in einen anderen Kern.
- Gamma-Strahlung: Sie entsteht, wenn der Atomkern überschüssige Energie abstrahlt.
In drei Minuten: Was ist Radioaktivität?
Radioaktivität nimmt mit der Zeit ab
Durch den radioaktiven Zerfall nimmt die Radioaktivität ständig ab. Dadurch sinkt auch die Strahlung der radioaktiven Stoffe und somit der radioaktiven Abfälle, bis sie mit der Zeit unbedenkliche Werte erreicht. Deshalb sollen die Abfälle zum Schutz von Mensch und Umwelt in einem geologischen Tiefenlager entsorgt werden. Sicherheitsbarrieren schliessen die Abfälle dort zuverlässig ein.
Radioaktive Stoffe können über die Atemwege oder mit der Nahrung aufgenommen werden und dann im Körperinnern zerfallen (innere Bestrahlung). Vor innerer Bestrahlung schützt man sich, indem man die Aufnahme von Radionukliden vermeidet.
Radioaktive Strahlung kann Zellen im Körper schädigen. Das führt zu Krebs. Gleichzeitig kann die Betastrahlung in der Medizin auch dazu genutzt werden, Krebszellen zu zerstören (Radiotherapie).
Radioaktivität in der Natur
Eine geringe Menge an natürlicher Radioaktivität kommt überall vor: Im Boden, in Baustoffen, in unserer Nahrung und in der Atemluft. Wir nehmen somit kontinuierlich eine kleine Menge an radioaktiven Stoffen in unseren Körper auf. Beispielsweise sogenanntes Kalium-40, das bevorzugt in Muskelgewebe eingebaut wird.
Die natürlichen radioaktiven Stoffe wurden ursprünglich in explodierenden Sternen (Supernovae) gebildet. Einige dieser Stoffe wurden quasi in unsere Erde «eingebaut» als diese entstand. Durch ihren Zerfall tragen die Stoffe wesentlich zur Erdwärme bei. Zu einem kleinen Teil entstehen natürliche radioaktive Stoffe auch heute noch in der Atmosphäre durch die Wechselwirkung mit der kosmischen Strahlung.
Von oben und von unten
Die durchschnittliche Strahlenbelastung beträgt für einen Menschen in der Schweiz knapp 6 Millisievert pro Jahr. Mit 4,3 Millisievert ist ein Grossteil davon natürliche Strahlung. Dazu gehört die kosmische Strahlung aus dem Weltall, die von der Höhe des Wohnortes über dem Meeresspiegel abhängt.
Im Schweizer Mittelland liegt die natürliche Radioaktivität zum Beispiel bei etwa 0,1 Mikrosievert pro Stunde. Dieser ist man ständig ausgesetzt. Nach 10 Stunden erhält man so eine Strahlendosis von 1 Mikrosievert. Etwa die Hälfte davon stammt aus dem Weltall. Die andere Hälfte, die terrestrische Strahlung, stammt vom Gestein im Untergrund – zum Beispiel von uranhaltigem Granit.
Wer in Davos wohnt, ist demnach einer stärkeren kosmischen Strahlung ausgesetzt als im Mittelland. In der Höhe ist die schützende Schicht der Atmosphäre dünner. Das ist auch der Grund, weshalb wir beim Fliegen mehr Strahlung aufnehmen als am Boden. Wer in Locarno im Tessin wohnt, nimmt ebenfalls mehr natürliche Strahlung auf als jemand der in Zürich wohnt. Der Grund: Locarno ist auf uranhaltigem Gneis gebaut.
Radon ist Spitzenreiter
Die mit 3,3 Millisievert höchste Belastung verursacht allerdings das gasförmige Radon in Wohnräumen (vgl. Abbildung). Es dringt aus dem Untergrund über Naturkeller oder Risse ins Haus ein oder wird durch Baustoffe im Haus freigesetzt.
Daneben sind wir auch künstlich verursachter Strahlung ausgesetzt. Höhere Belastungen entstehen durch medizinische, weit niedrigere durch industrielle Anwendungen.
Wirkung auf den menschlichen Körper
Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlen gehören zu den ionisierenden Strahlen. Sie übertragen so viel Energie an die Atome und Moleküle der bestrahlten Materie, dass sich aus deren Atomhülle Elektronen herauslösen. Dies kann zum Aufbrechen chemischer Verbindungen und damit zur Schädigung von Zellen, Gewebe und Organen führen.
Die drei Strahlenarten dringen unterschiedlich tief in menschliches Gewebe ein. Alphastrahlung hat eine kurze Reichweite und kann nur Bruchteile eines Millimeters in die oberste Hautschicht eindringen. Betastrahlung hat eine Eindringtiefe von einigen Millimetern und kann so die Hautschichten durchdringen. Die energiereiche Gammastrahlung durchdringt den menschlichen Körper ganz. Dabei schwächt sie sich etwas ab, streut aber gleichzeitig im Gewebe.
So schützt man sich vor Strahlung
Strahlung aus natürlichen und künstlichen Strahlenquellen unterscheidet sich nur durch ihre Entstehung, nicht aber durch ihre Eigenschaften und Wirkung. Vor einer Strahlenquelle ausserhalb des Körpers schützt man sich, indem man die Strahlenquelle abschirmt, ausreichend Abstand einhält und indem man die Aufenthaltsdauer in der Nähe der Strahlenquelle minimiert.
Abschirmen lassen sich Alpha- und Betastrahlen schon mit relativ kleinem Aufwand. Die durchdringende Gammastrahlung lässt sich hingegen erst durch einige Zentimeter Eisen oder wenige Meter Gestein oder Beton abschwächen.
In der Medizin
Ein Beispiel aus der Praxis, das vielen Menschen noch bekannt sein dürfte: die Röntgenschürze. Mit ihr werden alle Körperteile abgeschirmt, die keine Strahlung abbekommen sollen (Abschirmung). Das medizinische Personal schützt sich während des Röntgens üblicherweise, indem es den Raum verlässt oder sich hinter eine schützende Wand begibt (Abstand und Abschirmung). Übrigens: Die Röntgenschürze ist ein Auslaufmodell. Die Strahlenexposition beim Röntgen ist dank Fortschritten in der Technik deutlich gesunken. Heute kann sehr zielgerichtet geröntgt werden, Streustrahlung fällt kaum noch an.
Deutlich mehr Strahlung als beim Röntgen nimmt der Körper auf, wenn ein Tumor behandelt wird. Krebsbetroffene können mittels Radiotherapie behandelt werden. Eine Chemotherapie wirkt im gesamten Körper, eine Bestrahlung zielgerichtet an einem Ort. Die radioaktive Strahlung wird eingesetzt, um Krebszellen zu schädigen. Allerdings werden auch gesunde Körperzellen geschädigt.
Radioaktivität wird ständig gemessen
Die Nationale Alarmzentrale (NAZ) betreibt ein eigenes Radioaktivitäts-Messnetz. 76 in der ganzen Schweiz verteilte Sonden übermitteln alle zehn Minuten den aktuellen Messwert. Auf der NAZ-Website finden Sie die Tagesmittelwerte und Zeitverläufe.