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.

Radionuklide in Baumaterialien 

In jedem Baumaterial aus mineralischen Rohstoffen ist ein natürlicher Anteil an Radionukliden enthalten. Dieser Anteil ist abhängig von der geologischen Herkunft und der Beschaffenheit des Materials.

Radionukleide können zu einer Strahlenexposition durch Gamma-Strahlung oder durch Inhalation von Radon-und seinen kurzlebigen Zerfallsprodukten erfolgen. Zum Schutz der Bevölkerung vor Strahlenbelastungen werden in Deutschland daher seit mehr als 40 Jahren Untersuchungen und Bewertungen der natürlichen Radioaktivität in Baumaterialien durchgeführt. In einer Studie des Bundesamts für Strahlenschutz (BfS) wurden in Deutschland keine Baumaterialien festgestellt, die zu einer erhöhten Strahlenexposition durch radioaktive Strahlung oder Radon in Räumen führen könnten. Bei den derzeit handelsüblichen Bauproduktgruppen sind daher aus der Sicht des Strahlenschutzes keine Einschränkungen erforderlich, siehe ausführliche BfS-Informationen zu natürlichen Radionukleiden in Baustoffen. Allerdings ist auch weiterhin die vorgegebene Beschränkung des Anteils an Reststoffen aus industriellen Prozessen wie z. B. Schlacken, Schlämme oder Stäube zu beachten.

Quellen / Hilfreiche Links

  • Philipsborn v. Henning: Strahlenschutz, Radioaktivität und Strahlenmessung, Bayer. Staatsministerium für Landesentwicklung und Umweltfr., 1998, München
  • Homepage des Bundesamtes für Strahlenschutz (BfS):
    Radioaktivität in Baumaterialien
    Strahlenschutzgesetz

05-2023 / red.