Radioaktivität in der Technik und Medizin
In diesem Kapitel werden die wichtigsten Fakten
über die Entstehung von ionisierender Strahlung in der Medizin und ihrer
Wirkungen auf den Menschen dargestellt. Zusätzlich ist in einem Kapitel auf die
Wirkungen des Elektrosmogs- also von nicht ionisierender Strahlung, wie
Radio-TV-oder Handystrahlung- auf die Gesundheit des Menschen eingegangen worden.
Unter ionisierender Strahlung versteht man
Strahlung, die in Materie aufgrund ihrer Energie Ionen erzeugen kann. Dies
können elektromagnetische Wellen mit einer Energie oberhalb der von UV-Licht
sein, energiereiche Korpuskularstrahlen wie Alpha- oder Betastrahlen oder
Protonen, Neutronen, Pi-Mesonen u.ä..
Ionisierende Strahlung wird in der Medizin in
vielfältiger Weise angewandt, so beispielsweise:
- In der Röntgendiagnostik
werden die von Wilhelm Conrad Röntgen 1895 entdeckten Röntgenstrahlen zur
Erzeugung von Röntgenbildern oder für Röntgendurchleuchtungen verwendet.
Diese Strahlen hießen früher X-Strahlen; dieser Name hat sich im
Angelsächsischen unter der Bezeichnung X-Ray bis heute erhalten.
- In der Strahlentherapie
kommen entweder Bremsstrahlen oder Elektronen aus Beschleunigern oder,
seltener, Gammastrahlen aus Co60-Quellen zur Anwendung. Bei mehr
oberflächlich gelegenen Läsionen werden wegen der geringeren Eindringtiefe
auch Röntgenstrahlen aus speziellen Röntgentherapieröhren verwendet.
- In der Nuklearmedizin
werden ß+- und ß--Strahler mit der nachfolgenden -Strahlung verwendet. Die am
häufigsten verwendeten Strahler sind Tc99m, J123, J131 oder Tl201.
Wilhelm Conrad Röntgen
Physiker
*27.März1845in(Remscheid-)Lennep geboren
† 10. Februar 1923 in München
Das Bild wurde uns freundlicherweise vom
DeutschenRöntgenmuseum in Remscheid zur Verfügung gestellt.
Als Wilhelm Conrad Röntgen die nach ihm
benannten Strahlen entdeckte und auch gleich ihre möglichen Anwendungen
erprobte, begann ein neues medizinisches Zeitalter: Seit über 100 Jahren ist
'Röntgen' in Form der 'Röntgendurchleuchtung' und
'Röntgenaufnahme' die Grundlage fast jeder medizinischen
Untersuchung. Und die modernen medizinischen Diagnoseverfahren wie
Computertomographie, Emissions-Computertomographie, Magnetresonanztomographie,
Sonographie, Subtraktionsangiographie basieren letztlich auf Entwicklungen der
röntgenologischen Bildverarbeitung.
Nur wenige Entdeckungen haben die Medizin, aber
auch die Technik und Wissenschaft, so beeinflußt, wie die Röntgenstrahlen.
Röntgen hat sie bei seinen Forschungen mit Kathodenstrahlen am Abend des 8.
November 1895 entdeckt, und sie aufgrund ihrer unbekannten physikalischen
Eigenschaften Zeit seines Lebens 'X-Strahlen' genannt. In seiner
ersten Publikation über diese neuen Strahlen vom 28. Dezember 1895 für die
Physikalisch-Medizinische Gesellschaft an der Universität Würzburg und seinem
Vortrag vor der Gesellschaft am 23. Januar 1896 hatte er den Anstoß zur
medizinischen Auswertung gegeben, in dem er neben Aufnahmen technischer
Gegenstände als Demonstrationsobjekt auch seine Hand und sie seiner Frau Anna
Bertha (1839-1919) röntgenphotographisch darstellte. Und schon nach wenigen
Wochen des Jahres 1896 hatten die Arzte nahezu weltweit die möglichen
medizinischen Anwendungen der neuen Strahlen klar erkannt und begannen sie
trotz aller damals unzulänglichen technischen Mittel in ihre tägliche Praxis
einzubeziehen.
Röntgens ist die große Spanne seiner
experimentellen Arbeiten dargelegt, die alle von einem außerordentlichen
präzisionsphysikalischen Niveau gekennzeichnet sind.
Bequerel
Sein Namenskürzel (Bq) bezeichnet
die Aktivität einer radioaktiven Strahlenquelle.
Becquerel forschte als Physikprofessor an
der polytechnischen Schule in Paris. Bereits als 21jähriger entdeckte er
die Drehung der Polarisationsebene des Lichtes im Magnetfeld. Ab 1891
widmete er sich der Erscheinung, dass bestimmte Stoffe (z.B.
Uranverbindungen) nach kurzer Belichtung kurzzeitig nachleuchten
('Floureszenz').
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Für Henri Becquerel war die Entdeckung der
Röntgenstrahlen im Jahre 1895 der Anlaß, die Uransalze näher zu
untersuchen. Durch Zufall entdeckte er, dass diese auch in völliger
Dunkelheit die vorbereiteten Photoplatten schwärzten.
Um sicher zu gehen, legte er zwischen dem
Salz und der Platte ein Kupferkreuz. Als sich dieses Kreuz auf der Platte
abbildete, hatte er den Beweis, dass Uransalze Strahlen aussenden.
Gemeinsam mit dem Ehepaar Curie erhielt
er dafür 1903 den Nobelpreis.
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Erklärung: Im
Beispiel links werden 15 Sekunden alle sogenannten
Kernumwandlungsereignisse innerhalb einer bestimmten Masse (z.B. 1 kg oder
auch 1 Liter) gezählt. Hier wurden 30 Kernumwandlungsereignisse gezählt.
Dividiert man nun 30 (Kernumwandlungsereignisse) durch 15 (Sekunden) erhält
man die Aktivität der Masse. 30 : 15 = 2 bq (Becquerel)
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Definition: 1 bq = 1
Umwandlung/Sekunde
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Otto Hahn, 1879 - 1968
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Otto Hahn wurde am 8.3.1879 in Frankfurt
am Main geboren. Nach seinem Studium der Chemie in Marburg entdeckte er
während seiner Zusammenarbeit mit den Wissenschaftlern Sir William Ramsey
und Ernest Rutherford verschiedene Elemente.
1906 kam er in das Kaiser-Wilhelm-Institut in Berlin, um sich seinen
Forschungen zum Thema 'Radioaktivität' zu widmen.
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Am 19.12.1938 gelingt Hahn mit seinem
Assistenten Fritz Straßmann zufällig die erste Kernspaltung. Dabei
beschossen Hahn und Straßmann Uran mit Neutronen und entdeckten
anschließend Bariumspuren im Material.
Nach Kriegsende wurde Otto Hahn als einer der führenden deutschen
Wissenschaftler im englischen Farmhall interniert.
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Radioaktive Stoffe
Das Atomgesetz definiert radioaktive Stoffe
folgendermaßen:
Radioaktive Stoffe sind
1. besonders spaltbare Stoffe (Kernbrennstoffe) in Form von
- Plutonium-239
und Plutonium-241
- Uran-233
- mit den Isotopen
235 oder 233 angereichertes Uran
- jeder Stoff, der einen oder mehrere der vorerwähnten Stoffe enthält
- Uran und uranhaltige Stoffe der natürlichen Isotopenmischung, die so rein
ist, dass durch sie in einer geeigneten Anlage (Reaktor) eine sich selbst
tragende Kettenreaktion
aufrechterhalten werden kann;
2. Stoffe, die, ohne Kernbrennstoffe
zu sein, ionisierende
Strahlen spontan aussenden (sonstige radioaktive Stoffe).
Radioaktive Erzeugnisse oder Abfälle
Radioaktive Materialien, die dadurch
hergestellt oder radioaktiv gemacht werden, dass sie einer mit dem Vorgang
der Herstellung oder Verwendung von Kernbrennstoffen
verbundenen Bestrahlung ausgesetzt werden, ausgenommen
a) Kernbrennstoffe,
b) Radioisotope außerhalb einer Kernanlage, die das Endstadium der
Herstellung erreicht haben, so dass sie für industrielle, kommerzielle,
landwirtschaftliche, midizinische, wissenschaftliche Zwecke oder zum Zweck
der Ausbildung verwendet werden können (Definition nach Atomgesetz).
Radioaktivität
Eigenschaft bestimmter Stoffe, sich ohne
äußere Einwirkung umzuwandeln und dabei eine charakteristische Strahlung
auszusenden. Die Radioaktivität wurde 1896 von Becquerel
am Uran entdeckt. Wenn die Stoffe - genauer gesagt, die Radionuklide - in
der Natur vorkommen, spricht man von natürlicher Radioaktivität. Sind sie
ein Produkt von Kernumwandlungen in Kernreaktoren oder Beschleunigern, so
spricht man von künstlicher Radioaktivität. Rund 2.200 Radionuklide sind
heute bekannt. Kennzeichnend für jedes Radionuklid ist seine Halbwertszeit
(das ist die Zeit, in der sich in einer vorgegebenen Menge die Hälfte der
Atomkerne umwandelt). Es sind Halbwertszeiten von mehreren Milliarden
Jahren (Uran-238) bis zu millionstel Sekunden (Po-212) bekannt.
Charakteristisch ist auch die beim Zerfall emittierte Strahlung und ihre
Energie; So zerfällt Radium-226 unter Aussendung von Alphastrahlen, während
Iod-131 Betastrahlen
emittiert.
Radiologie
Im weiteren Sinne 'medizinische
Strahlenkunde' bestehend aus theoretischer Radiologie
(Strahlenbiologie, medizinische Strahlenphysik) und klinischer Radiologie.
Radiologie im engeren Sinne umfaßt die Röntgendiagnostik und die
Strahlentherapie.
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