Strahlungswichtungsfaktor

Der Strahlungswichtungsfaktor oder Strahlenwichtungsfaktor, in Deutschland<ref name="StrlSchV_DE"/>, der Schweiz und Liechtenstein<ref>Strahlenschutzverordnung (StSV, 814.501) vom 26. April 2017 (Stand am 1. Januar 2022).</ref> amtlich Strahlungs-Wichtungsfaktor, in Österreich<ref>Allgemeine Strahlenschutzverordnung 2020, Fassung vom 17. Februar 2024.</ref> amtlich Strahlungswichtungsfaktor, <math>w_\mathrm{R}</math>, ist ein Begriff aus dem Strahlenschutz. Er wird zur vereinfachten Berechnung der Organdosis und damit der effektiven Dosis herangezogen. Der Strahlenwichtungsfaktor hängt von der Strahlungsart und der kinetischen Energie der Teilchen ab. Er löste 1990 den Begriff „Qualitätsfaktor“ ab.

Unterschied zur Relativen Biologischen Wirksamkeit

Die relative biologische Wirksamkeit (RBW) beruht auf experimentell ermittelten Werten. Auf Grundlage dieser wissenschaftlich ermittelten relativen biologischen Wirksamkeit wurden Strahlungswichtungsfaktoren zur (vereinfachten) Anwendung in Gesetzen und Verordnungen festgelegt. Die Festlegung von Strahlungswichtungsfaktoren ist somit politischen Prozessen unterworfen. Die Werte für den Strahlungswichtungsfaktor werden per Rechtsnorm so festgesetzt, dass sie die relative biologische Wirksamkeit für praktische Zwecke genügend genau wiedergeben.

Typische Strahlungswichtungsfaktoren

Strahlungswichtungsfaktoren nach ICRP 60
Art der Strahlung	Energiebereich	Strahlungswichtungsfaktor <math>w_\mathrm{R}</math>
Photonen (typ. Röntgenstrahlung<ref>Die StrlSchV nennt keinen Energiebereich, es geht jedoch um ionisierende Strahlung, die eigentlich bereits im Ultraviolett beginnt</ref>, Gammastrahlung)	alle Energien	01
Elektronen und Myonen	alle Energien	01
Neutronen	00IN< 10 keV	05
	10 ... 100 keV	10
	0,1 ... 2 MeV	20
	2 ... 20 MeV	10
	> 20 MeV	05
Protonen, außer Rückstoßprotonen	> 2 MeV	05
Alphateilchen, Spaltfragmente, schwere Kerne, Rückstoßkerne	alle Energien	20

Für die Berechnung von Organdosen und der effektiven Dosis für Neutronenstrahlung nach ICRP 60 kann neben den tabellierten Werten auch die stetige Funktion

<math>w_\mathrm{R,60}(E_N\!) = 5+17\cdot e^{-\tfrac{1}{6} \ln^2(2\,E_N\!)}</math>

verwenden werden, wobei E_N der Zahlenwert der Neutronenenergie in MeV ist. Für die nicht in der Tabelle enthaltenen Strahlungsarten und Energien kann w_R dem mittleren Qualitätsfaktor Q in einer Tiefe von 10 mm in einer ICRU-Kugel gleichgesetzt werden.

Mit der ICRP 103 hat die Internationale Strahlenschutzkommission 2007 neue Strahlungswichtungsfaktoren empfohlen.

Strahlungswichtungsfaktoren nach deutscher Strahlenschutzverordnung<ref name="StrlSchV_DE">StrlSchV Anlage 18 (zu §§ 171, 197) Dosis- und Messgrößen</ref> entsprechend ICRP 103<ref>Die Empfehlungen der Internationalen Strahlenschutzkommission (ICRP) von 2007. ICRP-Veröffentlichung 103. Verabschiedet im März 2007. Veröffentlichungen der Internationalen Strahlenschutzkommission. Deutsche Ausgabe herausgegeben vom Bundesamt für Strahlenschutz. (PDF Online 1,1 MB) S. 60.</ref>
Art der Strahlung	Energiebereich	Strahlungswichtungsfaktor <math>w_\mathrm{R}</math>
Photonen (Röntgen-, Gammastrahlung)		01
Elektronen und Myonen		01
Neutronen	allgemein	<math>w_\mathrm{R,103}(E_N\!)</math>
	< 30 keV und > 90 MeV	2,5 ... 5
	30 keV ... 90 MeV	5 ... 20,7
	1 MeV	20,7
Protonen und Pionen		02
Alphateilchen, Spaltfragmente, Schwerionen		20

Die Formel besteht aus je nach Energiebereich zusammengesetzten Funktionen:<ref>ICRP-Publikation 103 S. 62</ref>

<math>w_\mathrm{R,103}(E_N\!) =\begin{cases}

2{,}5 + 18{,}2 \cdot e^{-\frac{1}{6} \ln^2 (E_N\!) } , & E_N < 1 \text{ MeV,} \\ 5{,}0 + 17{,}0 \cdot e^{-\frac{1}{6} \ln^2 (2 \, E_N\!) } , & 1 \text{ MeV} \le E_N \le 50 \text{ MeV,} \\ 2{,}5 + 3{,}25 \cdot e^{-\frac{1}{6} \ln^2 (0{,}04 \, E_N\!) }, & E_N > 50 \text{ MeV.} \end{cases}</math>

Siehe auch

Einzelnachweise

Vorlage:Hinweisbaustein