Innere Strahlenexposition und Inkorporationsüberwachung
Eine innere Strahlenexposition wird durch radioaktive Stoffe verursacht, die durch Inhalation (Einatmen), Ingestion (Verschlucken), direkte Zufuhr ins Blut (zum Beispiel über kontaminierte Wunden) oder durch Resorption über die Haut in den Körper gelangen (Inkorporation). Beim Zerfall der Radionuklide wird Energie freigesetzt, die vom Körper absorbiert wird und dadurch eine innere Strahlendosis verursacht.
Unter Inkorporationsüberwachung versteht man die physikalische Strahlenschutzkontrolle bei innerer Strahlenexposition zum Nachweis der Einhaltung gesetzlicher Dosisgrenzwerte. Sie kommt zum Einsatz bei beruflich strahlenexponierten Personen, die Umgang mit offenen radioaktiven Stoffen haben.
Die einschlägigen Regelungen zur Inkorporationsüberwachung sind in Deutschland im Strahlenschutzgesetz, in der Strahlenschutzverordnung und in der "Richtlinie für die Physikalische Strahlenschutzkontrolle zur Ermittlung der Körperdosis, Teil 2: Ermittlung der Körperdosis bei innerer Strahlenexposition (Inkorporationsüberwachung)" festgelegt.
Die Inkorporation radioaktiver Stoffe und die damit einhergehende innere Strahlenexposition ist für den Menschen jedoch nichts Ungewöhnliches. Ca. zwei Drittel der durchschnittlichen jährlichen Strahlenexposition in Deutschland in Höhe von
ca. 2,1 mSv/Jahr werden durch innere Strahlenexposition hervorgerufen. Gründe hierfür sind die ständige Inhalation von Radon und seinen Folgeprodukten mit der Atemluft und die Zufuhr langlebiger natürlicher Radionuklide, wie zum Beispiel Kalium-40 sowie Isotope des Thorium und des Uran mit ihren Folgeprodukten über die Nahrung und das Trinkwasser.
Verfahren der Inkorporationsüberwachung
Bei der Inkorporationsüberwachung kommen im Wesentlichen drei Verfahren zur Anwendung:
- Kontrolle der Raumluft am Arbeitsplatz über Filtermessungen.
Hierbei wird die Aktivitätskonzentration von Radionukliden in der Raumluft bestimmt und über die Aufenthaltszeit und die Atemrate die Zufuhr bestimmt. - Bestimmung der Körperaktivität durch Direktmessung
Bei dieser Methode wird die im Körper des Probanden vorhandene Aktivität direkt mit Hilfe spezieller Detektorsysteme bestimmt. Dieses Verfahren funktioniert nur bei Radionukliden, deren Strahlung auch außerhalb des Körpers detektiert werden kann und ist daher auf Gammastrahler wie zum Beispiel Co-60, I-131 oder Cs-137 beschränkt. - Bestimmung der Aktivität in den Ausscheidungen
Dieses Verfahren wird in der Messstelle für Radiotoxikologie eingesetzt. Hierbei nutzt man die Tatsache aus, dass inkorporierte Radionuklide über den Stoffwechselkreislauf auch wieder ausgeschieden werden. Somit kann man über die Bestimmung der Aktivitätskonzentration von Radionukliden in den Ausscheidungen Inkorporationen nachweisen und mit Hilfe biokinetischer Modelle auf die Höhe der Aktivitätszufuhr zurückrechnen.
Bei allen Verfahren wird zunächst aus den erhaltenen Messwerten die Aktivitätszufuhr (inkorporierte Aktivität) und daraus durch Multiplikation mit den nuklidspezifischen Dosiskoeffizienten die Organdosis (zum Beispiel Lungendosis bei Inhalation) und die effektive Körperdosis (Summe der gewichteten Organdosen) berechnet.
Da bei der Zufuhr- und Dosisberechnung sehr viele unterschiedliche Faktoren berücksichtigt werden müssen, benötigt man neben der erforderlichen Fachkompetenz auch eine umfassende praktische Erfahrung und umfangreiche Tabellenwerke oder eine spezielle Software. Aus diesem Grunde dürfen Messungen zur Inkorporationsüberwachung und die Beurteilung von Analysenergebnissen nur in anerkannten Messstellen durchgeführt werden. Diese müssen zudem ihre Fachkompetenz regelmäßig nachweisen.