Was kann man tun, wenn die Großtante zu Besuch kommt, und man überhaupt keinen Bock auf ihren pappsüßen Kuchen hat? Da gibt's im Prinzip drei Möglichkeiten: Erstens: Man hält sich möglichst weit entfernt von Tante und Kuchen auf, am Besten drei Häuser weiter bei Freunden. Zweitens: Man macht sich in seinem Zimmer hinter geschlossener Türe unsichtbar. Drittens: Wenn es gar nicht anders geht, setzt man sich eine Viertelstunde an den Kaffeetisch, würgt ein halbes Stück Kuchen runter und verschwindet dann „zu den Hausaufgaben”.

Drei Möglichkeiten

Genau die gleichen Möglichkeiten - Entfernen, Abschirmen und Menge verringern - hat man auch bei ionisierender Strahlung. Allerdings wechselwirkt jede Strahlung anders mit der Materie in ihrer Umgebung und erfordert daher etwas andere Abschirmungen. Wie diese Wechselwirkungen aussehen, und wie man sie dazu ausnutzt, die Strahlendosis zu verringern, das steht in den folgenden Kapiteln.

Um die Strahlendosis zu verringern, hat man im Prinzip drei Möglichkeiten: Man kann den Abstand zur Strahlungsquelle möglichst groß halten oder man kann sich hinter einer Abschirmung verbergen. Wenn möglich kann man auch die Bestrahlungsdauer kurz halten und die Strahlungsmenge verringern.

Wenn man davon ausgeht, dass eine Strahlungsquelle punktförmig ist und nach allen Richtungen gleichmäßig Strahlung aussendet, dann nimmt die Organdosis quadratisch mit dem Abstand ab. Einfacher ausgedrückt:

• 2fache Entfernung → 1/4 der ursprünglichen Dosis
• 3fache Entfernung → 1/9 der ursprünglichen Dosis

und so weiter...

Warum ist das so? Auf  „Start” klicken und zuschauen, wie sich die Strahlung bei wachsendem Abstand auf eine immer größere Fläche verteilt.

Zu Anfang macht das markierte Kugelsegment noch einen gehörigen Teil der ganzen Kugelfläche aus. Am Ende ist es nur ein kleiner Teil der ganzen Kugelfläche.

Wie folgt daraus das quadratische Abstandsgesetz? 

Wer den Abschnitt über die Aktivitätsmessung mit dem Geiger-Müller-Zähler durchgearbeitet hat, der kennt auch die mathematische Idee schon, die jetzt zur Anwendung kommt.

Man setzt einen kleinen Ausschnitt einer Kugelschale in Beziehung zur ganzen Kugelfläche. Die kleine Fläche (A) ist sozusagen eine Probefläche, die in einem bestimmten Abstand von der Strahlungsquelle Strahlung aufnimmt - die Öffnung eines Messgerätes oder ein Stück bestrahlte Haut zum Beispiel. Ihre Größe bleibt immer gleich. Der Rest der Kugelfläche dagegen sind alle Punkte, an denen im selben Abstand Strahlung einfallen könnte - rund um die punktförmige Strahlungsquelle. Diese gesamte Kugelfläche beträgt

und ist abhängig vom Abstand r. Der Anteil Strahlung, der durch die Probefläche A geht, ist also proportional zu

In dieser Formel findet sich im Nenner r² - also nimmt der Anteil der Strahlung mit zunehmendem r proportional zu 1/r² ab.

Jetzt mal selber nachrechnen: Wenn die Fingerspitzen im oberen Teil der Abbildung eine bestimmte Dosis abbekommt - wie groß ist dann im Vergleich dazu die Dosis beim Halten der Strahlenquelle mit Pinzette?

a) das 0,05fache

b) das 0,5fache

c) das 0,0025fache

Die 1/r²-Proportionalität gilt genau genommen nur bei punktförmigen Quellen, umgeben von Nichts - nur dabei verteilt sich die Gesamtdosis kugelsymmetrisch. Bei ausgedehnten Quellen kann man nur noch näherungsweise von einem 1/r²-Zusammenhang ausgehen, und zwar dann, wenn der Abstand von der Quelle etwa fünf bis zehn Mal größer als die Quelle selbst ist.

Schon die Luft oder Gegenstände im Raum ändern aber das einfache Abstandsgesetz: Sie absorbieren oder reflektieren einen Teil der Strahlung, so dass die Strahlung in der Regel mit dem Abstand schneller abnimmt. Die Gegenstände bilden eine Abschirmung.

Wenn Strahlung in irgendwelche Stoffe eintritt - zum Beispiel in Gase wie Luft oder in Materie wie Betonplatten oder Blei –, dann passiert eine ganze Menge. Ganz grob kann man sagen: Die Teilchen und Wellen stoßen an die Elektronen in der Atomhülle oder an den Atomkern.

Dadurch werden die Atome angeregt oder auch ionisiert. Es können aber auch andere Effekte auftreten: Zum Beispiel kann die Strahlung sozusagen aus dem Nichts neue Teilchen erzeugen. Auf jeden Fall werden die in die Materie einfallenden Teilchen und Wellen nach und nach ihre Energie los.

Hinterher kann die Materie diese Energie dadurch weitergeben, dass sie ihrerseits - in anderen Wellenlängen als die der einfallenden Strahlung - zu strahlen beginnt: Sie kann zum Beispiel aufleuchten oder wird warm.

Die Strahlendosis ist proportional zur Bestrahlungszeit. Das ist genau wie im Urlaub: Wenn sich jemand eine Stunde lang sonnt, dann bekommt er oder sie die doppelte Dosis Sonne ab wie jemand, der nur eine halbe Stunde in der Sonne liegt.

Das ist bei jeder Strahlung so. Wo möglich, versucht man daher die Bestrahlungszeit und damit die Dosis zu verringern. Beispiel Medizin: Während die ersten Röntgenapparate noch ein wahres Feuerwerk an Röntgenstrahlung abgaben - die Fotoplatten waren recht unempfindlich - wird die zudem geringere Strahlung aus modernen medizinischen Röntgenröhren durch Spezialfilme mit fluoreszierenden Verstärkerfolien oder mit Halbleiterdetektoren aufgefangen, die empfindlicher als fotochemische Filme reagieren. Bei einer Röntgenaufnahme des Brustkorbs wird man daher heute im bestrahlten Bereich (Organdosis) kaum mehr als 0,2 Millisievert abbekommen, bei einer Aufnahme der Lendenwirbelsäule können es aber durchaus 10 bis 20 Millisievert sein.

Auch in Kernkraftwerken verringert man die Bestrahlungsdauer und Strahlungsmenge. In dem man „Trocken-”Schulungsplätze einrichtet, an denen die Mitarbeiter Handgriffe üben können, so dass sie sie anschließend unter realen Arbeitsbedingungen mit geringer Bestrahlungszeit erledigen können.