Radioaktivität

Radioaktivität beschreibt die Eigenschaften bestimmter Atome / Kerne (Radionuklide), sich ohne äußere Einwirkung in andere Atomkerne umzuwandeln und dabei eine charakteristische, ab einer gewissen Stärke, für lebende Organismen schädliche bis tödliche Strahlung auszusenden (Alpha-, Beta-, Gamma-, Röntgen- oder Neutronenstrahlung). Wie schnell radioaktive Atomkerne zerfallen hängt von ihrer physikalischen Halbwertzeit ab.

Der Mensch ist immer einer Strahlenexposition ausgesetzt, die durch natürliche Strahlenquellen verursacht wird. Sie entsteht als äußere Strah­lenexposition durch die kosmische Strahlung und durch die Strahlung der natürlichen radio­aktiven Stoffe in Böden und Gesteinen (terrestri­sche Strahlung). Die Strahlenexposition entsteht aber auch als innere Strahlenexposition durch die natürlichen radioaktiven Stoffe, die über die Atmung (Inhalation) oder die Nahrung (Ingesti­on) in den Körper gelangen.

Die Radonkonzentrationen im Freien sind regio­nal unterschiedlich. Während im norddeutschen Tiefland nur geringe Konzentrationen auftreten, sind sie im Bergland meist höher. Die Jahresmit­telwerte liegen gewöhnlich bei 3 Bq/m3 bis etwa 30 Bq/m3, im Mittel bei 9 Bq/m3. Kleinräumig kommen jedoch auch höhere Konzentrationen vor z. B. auch durch Eingriffe des Menschen in die Natur wie im Bergbau.

Für den Baubereich spielen somit die Radonbelastung durch geogene Strahlung als auch vereinzelt die Belastung durch Baustoffe eine Rolle. 

Radioaktive Strahlung

Alpha-Strahlung besteht aus Atomkernen des Elementes Helium. Sie wird bereits durch ein Blatt Papier absorbiert (Absorption). Für den Menschen ist Alpha-Strahlung schädlich, wenn sie auf die Haut trifft oder in den Körper aufgenommen wird.
Beta-Strahlung besteht aus Elektronen bzw. Positronen, die aus dem radioaktiven Atomkern stammen. Die biologische Wirkung im Gewebe ist geringer als die von Alpha-Strahlung.
Gamma-Strahlung ist die kurzwellige und daher hochenergetische radioaktive Strahlung in Form von elektromagnetischen Wellen. Als Abschirmung eignet sich vor allem  Blei. Vom Energiegehalt sind Gammastrahlen am ehesten mit Röntgenstrahlen zu vergleichen.

Spezifische Aktivität

Die spezifische Aktivität (Bq / kg) natürlicher Radionuklide weist von Material zu Material große Unterschiede auf und zeigt auch innerhalb der Stoffarten eine große Variationsbreite. Unter den Baustoffen natürlichen Ursprungs weisen kieselsäurereiche Magmagesteine, insbesondere Granite, vergleichsweise hohe Gehalte an natürlichen Radionukliden auf. Dagegen wurden in basischen Gesteinen (z. B. Diabas) verhältnismäßig geringe Konzentrationen dieser Radionuklide festgestellt. Die niedrigsten Konzentrationen natürlicher Radionuklide wurden in Gips gefunden. Während in Deutschland in unterschiedlichen geologischen Formationen erhöhte Uran / Radiumkonzentrationen festgestellt wurden, sind die Thoriumgehalte generell so niedrig, dass sie keine besondere Aufmerksamkeit des Strahlenschutzes erfordern. Das durch radioaktiven Zerfall aus Radium-226 entstehende Radon-222 ist aus der Sicht des Strahlenschutzes von besonderem Interesse. In konventionellen Baustoffen in Deutschland liegt nur in Ausnahmefällen eine Radium-226-Konzentration von mehr als 200 Bq / kg vor. Überschreitungen des bis 250 Bq / m³ reichenden Normalbereiches der Radonkonzentration in Wohnräumen wurden in Verbindung mit der Verwendung von derzeit handelsüblichen Baumaterialien nicht festgestellt.

In einigen Abfällen aus industriellen Verarbeitungsprozessen reichern sich radioaktive Stoffe an, die bei unkritischer Verwendung, z. B. bei ihrem Einsatz als Sekundärrohstoffe im Bauwesen, eine erhöhte Strahlenexposition der Bevölkerung hervorrufen könnten. Deshalb bedürfen diese Materialien einer besonderen Aufmerksamkeit, vor allem unter dem Aspekt der Nutzung von Rohstoffen aus aller Welt. Bei der überwiegenden Menge mineralischer Abfallstoffe, z. B. Gips aus der Rauchgasentschwefelung und Rückständen der Kohleverbrennung, wurden jedoch Werte der spezifischen Aktivität in dem Niveau gemessen, wie sie in konventionellen Baustoffen vorkommen. Durch die Zusammenarbeit des Deutschen Instituts für Bautechnik mit dem Bundesamt für Strahlenschutz werden bei der Erteilung von Zulassungen für neue Baustoffe, Bauteile und Bauarten im Rahmen einer Umweltverträglichkeitsprüfung die Belange des Strahlenschutzes berücksichtigt.

Radonbelastung in Gebäuden

Eine Radonkonzentration in Innenräumen kann von Relevanz sein, wenn in Gebäuden deutlich höhere Radonkonzentrationen als im Freien auftreten. Von entscheidendem Einfluss auf die Höhe der Konzentrationen sind dabei das Vorkommen von Radon im Baugrund, die Durchlässigkeit des Baugrundes, aber auch die Dichtheit des Bauwerkes im erdberührten Bereich (Keller, nicht unterkellerte Räume) und der Luftaustausch. Durch Diffusion und konvektiv durch Druckun­terschiede breitet sich Radon im Boden aus und gelangt schließlich ins Freie, aber auch in Ge­bäude, wenn erdberührte Hausbereiche nicht ‚dicht‘ sind.

Weiterführende Information:

  • Infoblatt zu Strahlenthemen und Radon – Hauptursache der natürlichen Strahlenexposition  oder Informationen des Bfs (Bundesamt für Strahlenschutz) unter http://www.bfs.de/de/ion/radon/radon_in_haeusern.html
  • Information zur Belastungsminderung bei Problemstoffen in Bestandsbauten oder für das Sanieren und Bauen in Gebieten mit hoher Radonbelastung finden Sie unter à Infoblatt Maßnahmen zum Schutz vor erhöhter Radonkonzentrationen in Gebäuden

Radionuklide in Baumaterialien 

Natürlich Radionuklide in Baustoffen können vorkommen in Abhängigkeit von Material und Zuschlagstoffen. Zum Schutz der Bevölkerung vor Strahlenbelas­tungen werden in Deutschland seit mehr als 20 Jahren Untersuchungen und Bewertungen der radioaktiven Stoffe in Baumaterialien durchge­führt. Nach einer Studie des BfS wurden in Deutschland keine zu Bauzwecken verwendbaren Materialien festgestellt, die infol­ge erhöhter Uran- und Radiumkonzentrationen zu höhe­ren Konzentrationen des Radon-222 (Radon) in Räumen führen könnten.

Eine Strahlenexposition durch Radionuklide in Gebäuden erfolgt prinzipiell durch die äußere (externe) Exposition aufgrund von Gamma-Strahlung und durch eine innere (interne) Exposition aufgrund der Inhalation von Radon-222 und seinen kurzlebigen Zerfallsprodukten.

Bauproduktgruppen, bei denen im Einzelfall relevante Belastungen auftreten können, sind Massivbaustoffe wie Betone, Leichtbetone und Ziegel. Dies tritt meist bei Verwendung eventuell belasteten Materials als Gesteins­körnung, z. B. Schlacken, Schlämme oder Stäube aus industriellen Prozessen, bei denen die Gehalte der natürlichen Radionuklide angereichert wurden, oder bei Nutzung von Rohstoffen vulkanischen Ursprungs , z. B. Bims, auf. Produkte wie Putze, Mörtel oder Estriche tragen aufgrund ihrer geringen Dicke nur unwesentlich zur Strahlenexposition der Bewohner bei.

Bei den derzeit handelsüblichen Bauproduktgruppen sind aus der Sicht des Strahlenschutzes keine Einschränkungen erforderlich. Allerdings ist auch weiterhin die vorgegebene Beschränkung des Anteils industrieller Rückstände als Zuschlag zu beachten.

Weiterführende Informationen:

Übersicht - Mögliche Dosisbeiträge durch äußere Gammastrahlung aus Baumaterialien (Messprogramm BfS-bbs 2007-09)

Baumaterial

äußere Exposition [mSv/a]

(nach Untergrundabzug: 0,245 mSv/a)

Indexwert I

Gipsprodukte

0

0,03 – 0,11

Kalksandstein

0

0,04 – 0,14

Porenbeton

< 0,05

0,08 – 0,27

Putze*

0

0,02 – 0,26

Mörtel*

0

0,14 – 0,42

Estriche**

0

0,17 – 0,35

Fliesen/Platten*

0

0,52 – 0,90

Mineralwolle*

< 0,05

0,10 – 0,70

Zement

< 0,05

0,14 – 0,35

Ziegel

0,32 – 0,95

0,47 – 1,03

Leichtbeton

0,35 – 1,0

0,50 – 1,03

Beton (eigene Messwerte)

Beton (Literatur/Schätzwerte)

< 0,34

< 1,06

 

0,14 – 1,1

Für eine Bewertung aus Sicht des Strahlenschutzes sind Werte zur Äußeren Exposition lediglich relevant, wenn sie die Umgebungsäquivalentdosisleistung von 0,245 Millisievert pro Jahr (mSv/a) überschreiten.
Der Indexwert wird auf Grundlage des beschriebenen Modellraumes abgeleitet. Für Massenbaustoffe wird unter einem Wert < 1mSv/a keine weitere Prüfung erforderlich, bei z. B. Oberflächenmaterial wie Fliesen oder Steingut kann ein Wert von 2 angesetzt werden.

Das Becquerel Bq (früher Curie) ist das Maß der Aktivität. 1 Bq = 1 Zerfall pro Sekunde.
Das Sievert Sv (früher Rem) ist das Maß für die biologische Wirkung (auch Äquivalenzdosis) der ionisierenden Strahlung. 1 Sv = 1 J / kg.

Übersicht - Mögliche Dosisbeiträge durch Radonexhalationaus Baumaterialien (Messprogramm BfS-bbs 2007-09)

Baumaterial

Radonkonzentration [Bq/m3]

im Modellraum

interne Exposition [mSv/a]

Gipsprodukte

bis 1

0,02

Kalksandstein

1 - 2

0,02

Porenbeton

1 - 6

0,02 – 0,1

Putze*

< 1 - 1

0,02

Mörtel*

< 1

0,02

Estriche**

< 1 - 2

0,02 – 0,05

Fliesen/Platten*

0,1 – 0,2

0,002

Mineralwolle*

< 0,05

Zement

1 - 18

0,35

Ziegel

1 – 12

bis 0,3

Leichtbeton

0,35 – 1,0

0,35

Ton

9 - 95

0,2 – 2,4

Beton (eigene Messwerte)

Beton (Literatur/Schätzwerte)

5 – 14

bis 20 (30?)

0,1 – 0,35

0,2 – 0,8

Radonaktivitätskonzentration unterhalb von 20 Bq/m3 stuft das BFS als niedriges Konzentrationsniveau ein. Lediglich bei ungebranntem Ton können erheblich höhere Werte angenommen werden.
Entsprechend der Radonkonzentration sind Dosisbeiträge (Interne Exposition) entsprechend der Werte in der rechten Spalte möglich.

Das Becquerel Bq (früher Curie) ist das Maß der Aktivität. 1 Bq = 1 Zerfall pro Sekunde.
Das Sievert Sv (früher Rem) ist das Maß für die biologische Wirkung (auch Äquivalenzdosis) der ionisierenden Strahlung. 1 Sv = 1 J / kg.

Legende

*
in geringer Menge verwendetes Baumaterial
**
nur als Fußboden

Quelle