Präventiver Strahlenschutz

Zentrales Anliegen der Arbeitsgruppe Präventiver Strahlenschutz ist es, potenziell gesundheitsgefährdende Strahlenexpositionen der Bevölkerung zu quantifizieren und Konzepte zu entwickeln, derartige Expositionen im Sinne präventiver Maßnahmen zu verringern und so zum Strahlenschutz der Bevölkerung beizutragen. Zu den Stärken der Arbeitsgruppe zählt das Prozessverständnis beim Transfer von Radionukliden bis zum Menschen, insbesondere die Quantifizierung der Aufnahme über die Lunge unter Anwendung spezifischer radioanalytischer Methoden.

Im Einzelnen werden Untersuchungen in folgenden Arbeitsgebieten durchgeführt:

Thoron und Radon in Innenräumen
Radon (222Rn) und Thoron (220Rn) im Innenraum verursachen im Mittel mehr als die Hälfte der natürlichen Strahlenexposition der Bevölkerung in Deutschland. Der Beitrag von Thoron ist überwiegend aus der Exhalation dieses Edelgases aus Baumaterial zu erklären. Besonders gute Exhalationseigenschaften hat der Baustoff Lehm, was zu erhöhten Innenraumkonzentrationen führen kann. Mit der Einrichtung eines Thoron-Experimentierhauses aus Lehm wird die Exhalation und Ausbreitung von Thoron und seinen Folgeprodukten in Abhängigkeit von Umweltparametern detailliert untersucht, um sie auch modellmäßig abzubilden. Ergänzt durch Messungen in traditionellen und modernen Häusern mit Lehm als Baustoff sollen im Sinne eines präventiven Strahlenschutzes Maßnahmen zur Minimierung der Exposition erarbeitet werden.

Sekundäre Expositionen bei der Radiotherapie
Bei einer Radiotherapie werden dem Patienten große Aktivitäten an Radionukliden appliziert. Diese Radionuklide und ihre Folgeprodukte werden vom Patienten über die Atemluft, die Haut, den Urin und die Fäzes teilweise wieder ausgeschieden. Es wird untersucht, welche Expositionen durch diese Stoffwechselprodukte in der Klinik und im heimischen Umfeld entstehen und wie sie minimiert werden können. Im Fokus stehen neue, expandierende klinische Therapiearten wie z.B. die Ra-223 Therapie von Patienten mit metastasierendem Prostatakrebs.

Transfer von Radionukliden bei Schnee
Zur Identifizierung potenziell gesundheitsgefährdende Strahlenexpositionen der Bevölkerung speziell im Winter werden radioökologische Analysen exemplarisch auf die Wintersaison in der Alpenregion angewendet. Es wird der Expositionspfad von der Deposition auf und mit Schnee, die Migration und Radionuklidanreicherung im Altschnee und der Eintrag in die Gebirgsbäche bei der Schneeschmelze im Gesamten betrachtet. Es sollen besonders gesundheitsgefährdende Pfade und Anreicherungen identifiziert und in speziellen Szenarien präventive Maßnahmen zu deren Abwehr erarbeitet werden.

Exhalation von Radon aus dem Boden
Ausgangspunkt der Exposition der Bevölkerung mit Radon und Thoron ist deren Exhalation aus dem Baugrund und Baumaterial. Mit einem automatischen Verfahren zur Akkumulation von Bodenradon (Exhalometer) werden Exhalationsraten in Abhängigkeit von Umweltparametern erhoben. Der Aufbau ist mobil, sodass verschiedene Böden und Standorte studiert werden können. Baumaterialien, die im Innenbereich Anwendung finden (wie z.B. Lehmputz), werden auf ihre Thoronexhalation untersucht. Ziel ist es, die Exhalationsraten zu minimieren.

Retrospektive Bestimmung von Aerosolparametern
Treten gesundheitsgefährdende Expositionen der Bevölkerung auf, ist es für die Anwendung von Risikomodellen entscheidend, die Dosis so genau wie möglich zu quantifizieren. Häufig stehen jedoch wichtige Größen zur Dosisabschätzung bei der Inhalation von aerosolgebundenen Radionukliden in situ nicht zur Verfügung. Dies sind vor allem die Partikelgröße und die Löslichkeit des inhalierten Materials. Es wurden daher Verfahren entwickelt, um diese Parameter im Nachhinein aus Filtermaterial zu bestimmen. Diese Verfahren sollen nun in verschiedenen Expositionsszenarien getestet werden.

Genetischer Einfluss bei der Radionuklidaufnahme in Pflanzen
Cäsium-Ionen sind den essenziellen Kalium-Ionen in ihrer chemischen Struktur sehr ähnlich und werden daher über den gleichen Transportmechanismus in die Zelle geschleust. An den Modellorganismen Hefe und Arabidopsis thaliana wird der Einfluss genetischer Faktoren auf die Aufnahme und Anreicherung von Radionukliden studiert. Zur funktionalen Analyse einzelner Gene werden die umfassenden Mutantensammlungen beider Modelle genutzt. Es konnte gezeigt werden, dass eine genetische Veränderung des Membranproteins Sec22 dazu führt, dass weniger Cäsium in die Zelle gelangt, der Kalium-Import jedoch ungestört bleibt.

Entwicklung von radioanalytischen Methoden
Untersuchungen zur chemischen Trennung, der Entwicklung neuer analytischer Methoden und deren Validierung werden kontinuierlich für verschiedene Arten von Proben durchgeführt. Die Daten werden verwendet, um für neue wissenschaftliche Fragestellungen optimale analytische Verfahren anwenden zu können und die Umweltprobleme durch Radionuklide zu verstehen.

Zur Durchführung der hochgenauen Spurenanalysen von Proben aus der Umwelt und im klinischen Umfeld wird ein Radioanalytisches Labor betrieben. Actinoide, z. B. Uran, Plutonium, Americium, Curium und Strontium werden aus den Proben chemisch getrennt und mit Alphaspektrometrie oder Szintillationszähler gemessen. Gammaspektrometrie wird für die Messungen von z.B. radioaktivem Cäsium, Blei, Jod angewendet.