Sievert
Abgeleitete SI-Einheit · Größe: Äquivalent- und effektive Dosis
01 · Definition
Das Sievert ist die Energiedosis, multipliziert mit Faktoren, die die Strahlenart und die Empfindlichkeit der bestrahlten Organe berücksichtigen. Die Dimension ist dieselbe wie beim Gray, doch das Sievert antwortet nicht auf «wie viel Energie», sondern auf «wie gefährlich ist das».
Ein durchschnittlicher Erdbewohner erhält im Jahr etwa zweieinhalb Millisievert, und der größte Teil entfällt nicht auf Technik, sondern auf Radon, das aus dem Boden in Keller und Erdgeschosse sickert. Die medizinische Diagnostik fügt in Ländern mit entwickeltem Gesundheitswesen etwa ebenso viel hinzu. Unfälle, Kernenergie und Versuche zusammen ergeben Bruchteile eines Prozents — doch gerade sie prägen, wie die Einheit wahrgenommen wird.
Wichtungsfaktoren folgen nicht aus Gleichungen: die Internationale Strahlenschutzkommission legt sie fest, indem sie Daten über die Überlebenden von Hiroshima, über Bergleute in Uranminen und über Labortiere verallgemeinert. Die Kommission überprüft sie alle zehn bis zwanzig Jahre, und die Zahlen ändern sich: den Neutronen schrieb man einst eine Stufenskala zu, heute eine glatte Kurve mit einem Maximum bei etwa einem Megaelektronvolt. Das bedeutet: eine 1990 berechnete Dosis in Sievert und dieselbe Dosis nach heutigen Regeln sind verschiedene Zahlen bei ein und derselben Bestrahlung.
02 · Umrechnung
Geben Sie eine Dosis ein — das Blatt zerlegt sie nach Einheiten
Das Rem hielt sich in sowjetischen und amerikanischen Unterlagen bis in die neunziger Jahre, und ein Rem ist ein Hundertstel Sievert — dasselbe Verhältnis wie Rad zu Gray. Die Umrechnung aus Gray verlangt die Kenntnis der Strahlenart: für Photonen und Elektronen stimmen die Zahlen überein, für Alphateilchen unterscheiden sie sich um das Zwanzigfache.
Rem steht für «roentgen equivalent man» und erschien in den vierziger Jahren, als schon klar war, dass dieselbe Ionisation verschieden schadet. Das Sievert nahm 1979 seinen Platz ein und vergrößerte die Einheit um das Hundertfache — und das führte zu denselben Verwechslungen wie bei Rad und Gray: eine Zahl aus einem alten Protokoll, als heutige gelesen, verkleinert die Dosis um das Hundertfache. In den russischen Strahlenschutznormen war das Rem bis in die 2000er Jahre offiziell zugelassen, und in Unterlagen älterer Anlagen begegnet es noch immer.
| Einheit | Name | Wert | Wo es vorkommt |
|---|---|---|---|
| Sv | Sievert, die SI-Einheit | 0,0024 | Unfälle, akute Dosen |
| mSv | Millisievert | 2,4 | Normen, Medizin, Jahresdosen |
| µSv | Mikrosievert | 2400 | Aufnahmen, Flüge, Untergrund |
| nSv | Nanosievert | 2 400 000 | Dosisleistung, empfindliche Geräte |
| Gy | Gray bei Faktor 1 | 0,0024 | nur Photonen und Elektronen |
| Jahre | Jahre weltweiten Durchschnittsuntergrunds | 1 | wie viele Jahre Untergrund das kostet |
| rem | roentgen equivalent man, 1940er | 0,24 | UdSSR und USA bis in die 1990er |
| mrem | Millirem | 240 | Personendosimetrie |
| R | Röntgen in Luft, näherungsweise | 0,27273 | Ionisation der Luft, nicht des Gewebes |
| Rad | Rad bei Faktor 1 | 0,24 | Energiedosis, nicht Äquivalentdosis |
| Sv | Sievert | 0,0024 | die heutige Einheit |
Die Zeile mit Gray gilt nur für Röntgen- und Gammastrahlung, wo der Wichtungsfaktor gleich eins ist. Die Flugstunden sind für eine Reiseflughöhe von elf Kilometern in mittleren Breiten gerechnet.
03 · Größenordnungen
von der Banane bis zur NotfallschichtZweieinhalb Millisievert: das weltweite Durchschnittsjahr
04 · Messgeräte
Womit Sievert gemessen werden
Ein Siliziumdetektor in der Kitteltasche: er zählt Impulse, sammelt Dosis und warnt mit einem Piepton, wenn die Schwelle der Dosisleistung überschritten wird. Er zeigt nicht die effektive Dosis, sondern eine Messgröße — das, was ein Gerät tatsächlich messen kann.
Eine Polyethylenkugel von einem Viertelmeter Durchmesser mit einem Heliumzähler im Inneren. Die Hülle ist so gewählt, dass die Empfindlichkeit des Geräts der Kurve des Neutronen-Wichtungsfaktors folgt — das Gerät gibt sofort Sievert aus und nicht Zählimpulse.
Thermolumineszente Plättchen unter Fenstern aus Aluminium, Kupfer und Kunststoff. Aus dem Unterschied der Schwärzung unter den Filtern gewinnt man Energie und Strahlenart zurück und damit den Faktor — ohne den sich Zählwerte nicht in Sievert überführen lassen.
Ein Sessel in einem Raum mit Wänden aus altem Stahl und Blei, wo ein Detektor die Gammastrahlung von Isotopen einfängt, die ins Innere des Körpers gelangt sind. Er zählt Caesium und Kalium im Menschen unmittelbar und rechnet sie in die für die nächsten fünfzig Jahre erwartete Dosis um.
05 · Schreibregeln
Das Sievert immer mit der Angabe, wessen Dosis es ist
Das Zeichen wird mit großem S und kleinem v geschrieben. Im Alltag gibt man die Dosis fast immer in Millisievert und Mikrosievert an: ein ganzes Sievert bedeutet eine schwere Schädigung, und in normalen Lagen kommt eine solche Zahl nicht vor. Die Dosisleistung schreibt man in Mikrosievert je Stunde, und sie darf nie ohne die Zeit der Exposition genannt werden.
Die effektive Dosis ist zur Steuerung des Schutzes erdacht, nicht zur Bewertung des Schadens bei einem bestimmten Menschen: sie mittelt die Organempfindlichkeit über einen gedachten Menschen mittleren Alters und beiderlei Geschlechts zugleich. Sie im Nachhinein auf einen Betroffenen anzuwenden ist ein verbreiteter Fehler; dafür berechnet man die Dosis für das konkrete Organ. Und noch eine Regel: effektive Dosen aus verschiedenen Quellen darf man addieren, sie aber mit der Anzeige eines Haushaltsdosimeters zu vergleichen fast nie.
06 · Benachbarte Einheiten
Das Sievert schließt die strahlenkundliche Kette: das Becquerel zählt Zerfälle, das Gray die Energie, die den Stoff erreicht hat, das Sievert den erwarteten Schaden. Mit jedem Schritt kommt Information hinzu, die in der vorigen Einheit nicht steckt.
Die Gewebefaktoren sind ungleich verteilt: rotes Knochenmark, Lunge, Magen und Brustdrüse bekommen je zwölf Hundertstel, Haut und Knochen je ein Hundertstel. Von den Simetrium-Blättern grenzen an das Sievert das Gray, das Becquerel, das Curie sowie das Joule mit dem Kilogramm den Datenblättern von Simetrium an das Sievert grenzen Gray, Becquerel, Curie und Joule s dem Kilogramm am Fuß der Dimension.
07 · Historischer Teil
Wie man lernte, Energie in Risiko umzurechnen
Rolf Sievert leitete die physikalische Abteilung des Radiumhemmet und wurde einer der Gründer der internationalen Strahlenschutzkommission. Er baute auch die ersten Geräte zur Überwachung von Patientendosen und bestand darauf, dass eine Grenze eine Zahl sein müsse und keine Meinung des Arztes.
Arbeiten mit Reaktoren und Neutronen zeigten, dass dieselbe Ionisation verschieden schadet. Es erschien das Rem — eine Dosis, die in der Wirkung einem Röntgen entspricht — und mit ihm der Begriff der relativen biologischen Wirksamkeit.
Die Generalkonferenz für Maß und Gewicht führte das Sievert vier Jahre nach dem Gray ein und erkannte damit an, dass zwei Größen gleicher Dimension verschiedene Namen brauchen. Sonst war in Unterlagen nicht zu erkennen, von welcher die Rede ist.
Die Kommission ersetzte die Stufenskala für Neutronen durch eine glatte Kurve, änderte die Gewichte von Brustdrüse und Keimdrüsen und führte einen eigenen Faktor für Protonen ein. Alle nach den Regeln von 1990 berechneten Dosen mussten als mit den neuen unvergleichbar erklärt werden.
Die einzige SI-Einheit, die sich nicht messen lässt
Die effektive Dosis misst kein Gerät und kann es grundsätzlich nicht: sie ist als Summe über die Organe eines lebenden Menschen definiert, gewichtet mit Faktoren, die eine Kommission aus Gründen des Schutzes festlegt. Damit die Dosimetrie arbeitsfähig bleibt, hat man Messgrößen erfunden — Umgebungs-Äquivalentdosis und Personen-Äquivalentdosis. Sie werden nicht für einen Menschen berechnet, sondern für eine gedachte Kugel aus gewebeäquivalentem Stoff von dreißig Zentimetern Durchmesser, und diese lassen sich bereits durch ein Normal darstellen und in den Geräteschein schreiben. Geräte werden auf diese Größen kalibriert, und die Kommission prüft gesondert, dass sie gegenüber der effektiven Dosis auf der sicheren Seite liegen. Heraus kommt ein dreistöckiger Bau: eine messbare Größe, eine berechnete Größe und Faktoren, die beide nach Übereinkunft verbinden, nicht nach einer Gleichung. Genau deshalb sind die Zahl vom Haushaltsdosimeter und die Zahl im Jahresdosisbericht nicht dieselbe Zahl, obwohl auf beiden dieselbe Einheit steht.
Katalog · Maßeinheiten
Ein Datenblatt für jede Größe
Sieben SI-Basiseinheiten, zweiundzwanzig abgeleitete mit eigenen Namen und die Einheiten außerhalb des Systems, ohne die weder Technik noch Alltag auskommen. Jede hat ihr eigenes Blatt: Definition, Umrechnung, Geräte, Schreibregeln. In 18 Sprachen.