Strahlungswirkung

Strahlungswirkung bezeichnet die Auswirkungen elektromagnetischer oder teilchenstrahlung auf Materie, insbesondere auf biologisches Gewebe. Es wird unterschieden zwischen ionisierender Strahlung, die Energie besitzt, Elektronen aus Atomen zu entfernen, und nichtionisierender Strahlung, die solche Ionisationen in der Regel nicht verursacht, aber andere Effekte wie Erhitzung hervorrufen kann.

Ionisierende Strahlung wirkt auf Zellen durch direkte DNA-Schäden oder indirekt durch Bildung freier Radikale aus Wasser. Diese Mechanismen können Mutationen, Zelltod oder Funktionsstörungen verursachen. Bei hohen Dosen treten deterministische Effekte wie Hautrötung oder Strahlenkrankheit auf; bei niedrigen Dosen steigt das Risiko stochastischer Effekte, insbesondere Krebs, mit der insgesamt aufgenommenen Dosis.

Die Dosis-Wirkungs-Beziehungen werden durch Modelle beschrieben. Die bekannteste Annahme ist das lineare Dosis-Wirkungs-Modell ohne Schwelle (LNT) für Gesundheitsrisiken, wobei Debatten bestehen. Wichtige Größen sind absorbierte Dosis in Gray (Gy) und effektive Dosis in Sievert (Sv), die Gewebeempfindlichkeit berücksichtigen. Die Dosisrate und der Expositionszeitpunkt beeinflussen das Risiko.

Bei ionisierender Strahlung wirken Wechselwirkungen wie der fotoelektrische Effekt, Compton-Streuung und Paarbildung. Nichtionisierende Strahlung wirkt vor allem durch thermische Effekte; je nach Frequenz und Intensität können auch biologische Effekte auftreten.

Strahlenschutz zielt darauf ab, Exposition zu vermeiden oder zu begrenzen. Grundprinzipien sind Abschirmung, zeitliche und räumliche Reduktion sowie Abstand; ALARA bedeutet so niedrig wie vernünftigerweise erreichbar. Wichtige Größen sind Aktivität (Becquerel), Dosis (Gray) und effektive Dosis (Sievert). Anwendungsbereiche umfassen Medizin, Kerntechnik, Industrie, Forschung und natürliche Hintergrundstrahlung.