Sievert
Afgeleide SI-eenheid · grootheid: equivalente en effectieve dosis
01 · Definitie
De sievert is de geabsorbeerde dosis vermenigvuldigd met factoren die rekening houden met de stralingssoort en met de gevoeligheid van de bestraalde organen. De dimensie is dezelfde als die van de gray, maar de sievert beantwoordt niet «hoeveel energie» maar «hoe gevaarlijk is dit».
Een gemiddelde bewoner van de aarde krijgt per jaar ongeveer tweeënhalve millisievert, en het grootste deel komt niet van techniek maar van radon dat uit de bodem in kelders en begane-grondverdiepingen sijpelt. De medische diagnostiek voegt in landen met ontwikkelde zorg ongeveer evenveel toe. Ongevallen, kernenergie en proeven geven samen fracties van een procent — en toch bepalen juist zij hoe de eenheid wordt ervaren.
Wegingsfactoren volgen niet uit vergelijkingen: de Internationale Commissie voor Stralingsbescherming stelt ze vast door gegevens over de overlevenden van Hiroshima, over mijnwerkers in uraanmijnen en over proefdieren te veralgemenen. De commissie herziet ze om de tien tot twintig jaar, en de getallen veranderen: aan neutronen kende men ooit een trapschaal toe, nu een gladde kromme met een maximum rond één megaelektronvolt. Dat betekent dat een in 1990 berekende dosis in sievert en dezelfde dosis volgens de huidige regels verschillende getallen zijn bij een en dezelfde bestraling.
02 · Omrekening
Voer een dosis in — het blad splitst haar uit per eenheid
De rem hield zich in Sovjet- en Amerikaanse documenten tot in de jaren negentig, en één rem is een honderdste sievert — dezelfde verhouding als rad tot gray. Omrekenen vanuit gray vereist kennis van de stralingssoort: voor fotonen en elektronen vallen de getallen samen, voor alfadeeltjes schelen ze een factor twintig.
Rem staat voor «roentgen equivalent man» en verscheen in de jaren veertig, toen al duidelijk was dat dezelfde ionisatie op verschillende manieren schaadt. De sievert nam in 1979 zijn plaats in en maakte de eenheid honderd keer groter — en dat bracht dezelfde verwarring als bij rad en gray: een getal uit een oud protocol, als hedendaags gelezen, onderschat de dosis honderdvoudig. In de Russische stralingsveiligheidsnormen was de rem tot in de jaren 2000 officieel toegestaan, en in documentatie van oudere installaties komt hij nog voor.
| Eenheid | Naam | Waarde | Waar het voorkomt |
|---|---|---|---|
| Sv | sievert, de SI-eenheid | 0,0024 | ongevallen, acute doses |
| mSv | millisievert | 2,4 | normen, geneeskunde, jaardoses |
| µSv | microsievert | 2400 | foto’s, vluchten, achtergrond |
| nSv | nanosievert | 2 400 000 | dosistempo, gevoelige instrumenten |
| Gy | gray bij factor 1 | 0,0024 | alleen fotonen en elektronen |
| jaar | jaren wereldgemiddelde achtergrond | 1 | hoeveel jaar achtergrond dat kost |
| rem | roentgen equivalent man, jaren 1940 | 0,24 | USSR en VS tot in de jaren 1990 |
| mrem | millirem | 240 | persoonsdosimetrie |
| R | röntgen in lucht, bij benadering | 0,27273 | ionisatie van lucht, niet van weefsel |
| rad | rad bij factor 1 | 0,24 | geabsorbeerde dosis, niet equivalente |
| Sv | sievert | 0,0024 | de huidige eenheid |
De regel met gray geldt alleen voor röntgen- en gammastraling, waar de wegingsfactor gelijk is aan één. De vlieguren zijn berekend voor een kruishoogte van elf kilometer op middelbare breedten.
03 · Ordes van grootte
van de banaan tot de noodploegTweeënhalve millisievert: het wereldgemiddelde jaar
04 · Meetinstrumenten
Waarmee sievert worden gemeten
Een siliciumdetector in de jaszak: hij telt pulsen, stapelt dosis op en waarschuwt met een piep wanneer de drempel van het tempo wordt overschreden. Hij toont niet de effectieve dosis maar een operationele grootheid — datgene wat een instrument werkelijk kan meten.
Een bol van polyethyleen van een kwart meter doorsnede met een heliumteller binnenin. De schil is zo gekozen dat de gevoeligheid van het instrument de kromme van de neutronenwegingsfactor volgt — het instrument geeft meteen sievert en geen tellingen.
Thermoluminescente tabletten onder vensters van aluminium, koper en kunststof. Uit het verschil in zwarting onder de filters herleidt men de energie en de stralingssoort, en daarmee de factor — zonder welke tellingen niet in sievert zijn om te zetten.
Een stoel in een kamer met wanden van oud staal en lood, waar een detector de gammastraling opvangt van isotopen die in het lichaam zijn beland. Hij telt cesium en kalium in de mens rechtstreeks en rekent ze om naar de dosis die de komende vijftig jaar te verwachten valt.
05 · Schrijfregels
De sievert altijd met de vermelding wiens dosis het is
Het symbool schrijft men met een hoofdletter S en een kleine v. In het dagelijks leven wordt de dosis vrijwel altijd in millisievert en microsievert gegeven: een hele sievert betekent zwaar letsel, en in normale omstandigheden komt zo’n getal niet voor. Het dosistempo schrijft men in microsievert per uur, en het mag nooit zonder de blootstellingstijd worden genoemd.
De effectieve dosis is bedacht om bescherming te sturen, niet om de schade bij een bepaald mens te beoordelen: zij middelt de orgaangevoeligheid over een gedachte mens van middelbare leeftijd en van beide geslachten tegelijk. Haar achteraf op een getroffene toepassen is een veelgemaakte fout; daarvoor berekent men de dosis op het betrokken orgaan. En nog een regel: effectieve doses uit verschillende bronnen mag men optellen, ze met de aflezing van een huisdosimeter vergelijken bijna nooit.
06 · Naburige eenheden
De sievert sluit de stralingsketen: de becquerel telt vervallen, de gray de energie die de stof bereikte, de sievert de verwachte schade. Bij elke stap komt informatie bij die in de vorige eenheid niet zit.
De weefselfactoren zijn ongelijk verdeeld: het rode beenmerg, de longen, de maag en de borstklier krijgen elk twaalf honderdsten, de huid en de botten elk één honderdste. Van de Simetrium-bladen grenzen aan de sievert de gray, de becquerel, de curie en de joule met de kilogram de fiches van Simetrium grenzen aan de sievert gray, becquerel, curie en joule s de kilogram aan de voet van de dimensie.
07 · Historisch deel
Hoe men leerde energie in risico om te zetten
Rolf Sievert leidde de natuurkundige afdeling van het Radiumhemmet en werd een van de grondleggers van de internationale commissie voor stralingsbescherming. Hij bouwde ook de eerste instrumenten om patiëntendoses te bewaken en hield vol dat een grens een getal moest zijn en geen mening van een arts.
Werk met reactoren en neutronen liet zien dat dezelfde ionisatie op verschillende manieren schaadt. De rem verscheen — een dosis die in werking gelijk is aan één röntgen — en met hem het begrip relatieve biologische effectiviteit.
De Algemene Conferentie voor Maten en Gewichten voerde de sievert vier jaar na de gray in en erkende daarmee dat twee grootheden met dezelfde dimensie verschillende namen nodig hebben. Anders viel in documenten niet uit te maken over welke het ging.
De commissie verving de trapschaal voor neutronen door een gladde kromme, veranderde het gewicht van de borstklier en de geslachtsklieren en voerde een aparte factor voor protonen in. Alle doses die volgens de regels van 1990 waren berekend moesten onvergelijkbaar met de nieuwe worden verklaard.
De enige SI-eenheid die niet te meten is
Geen enkel instrument meet de effectieve dosis en geen enkel kan dat in beginsel: zij is gedefinieerd als een som over de organen van een levend mens, gewogen met factoren die een commissie om redenen van bescherming vaststelt. Om de dosimetrie werkbaar te houden zijn operationele grootheden bedacht — het omgevingsdosisequivalent en het persoonsdosisequivalent. Zij worden niet voor een mens berekend maar voor een gedachte bol van weefselequivalent materiaal met een doorsnede van dertig centimeter, en die laten zich al door een standaard weergeven en in het certificaat van het instrument schrijven. Instrumenten worden op deze grootheden geijkt, en de commissie controleert afzonderlijk dat zij ten opzichte van de effectieve dosis een marge aan de veilige kant laten. Er ontstaat een bouwwerk van drie verdiepingen: een meetbare grootheid, een berekende grootheid en factoren die ze bij afspraak verbinden en niet door een vergelijking. Juist daarom zijn het getal van een huisdosimeter en het getal in een jaardosisrapport niet hetzelfde getal, ook al staat op beide dezelfde eenheid.
Catalogus · meeteenheden
Een fiche voor elke grootheid
Zeven SI-basiseenheden, tweeëntwintig afgeleide met een eigen naam en de eenheden buiten het stelsel waar techniek noch dagelijks leven zonder kan. Elk heeft zijn eigen blad: definitie, omrekening, instrumenten, schrijfregels. In 18 talen.