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Glühstrumpf

Sind die Glühstrümpfe für Starklichtlampen radioaktiv?

Früher stellte man Glühstrümpfe her, indem man Stoffgewebe mit einer Salzlösung von 99 % leicht radioaktiven Thoriumnitrat und 1 % Cernitrat tränkte, trocknete und dann anzündete. In der Hitze zerfällt das Thoriumnitrat in Thoriumdioxid und nitrose Gase. Hierbei bleibt eine zerbrechliche Struktur zurück, die in der Gasflamme ein weißes Licht abgibt. Dieses Leuchten hat nichts mit der sehr schwachen Radioaktivität des Thoriums zu tun, sondern ist ein gewöhnliches Glühen durch die Hitze der Gasflamme.

Zunächst benutzte Carl Auer von Welsbach Magnesium-Oxide, Zirconiumdioxid, dann Lanthan, Yttrium und Praseodym-Verbindungen. Sie alle weisen ein mäßiges Emissionsvermögen im sichtbaren Bereich auf und produzieren nur ein braunweißes Leuchten. Der Durchbruch gelang ihm mit Cer(IV)-oxid, zusammen mit Thoriumdioxid zur Stabilitätsverbesserung. Die Zusammensetzung von 1 % CeO2 und 99 % ThO2 wurde erst vor wenigen Jahrzehnten durch eine Mischung aus Yttriumoxid und Ceroxid abgelöst, um auf das leicht radioaktive Element Thorium verzichten zu können.

Ein Test alter Strümpfe ergibt $1mR/h=0.01mSv/h$, mit wenigen Zentimeter Abstand gemessen (Militärstrümpfe aus der Schweiz).

Wie hoch ist die Dosis der Strahlenbelastung?

Die über die Zeit aufaddierte Dosisleistung an einem Körper ergibt die Dosis. Diese wird in Joule pro Kilogramm gemessen. Die Einheit dafür ist das Gray oder, wenn es sich um die Äquivalenzdosis für biologische Schäden handelt, das Sievert.

Die Dosis anzugeben ist bei einmaligen Vorgängen, wie Röntgenuntersuchungen und Flugreisen sinnvoll. So gibt das Bundesamt für Strahlenschutz an, dass eine Flugreise von Frankfurt nach San Francisco eine Dosis von 45 bis 110 Mikrosievert (µSv) ergibt. Die Dosis einer einzelnen Röntgenuntersuchung hängt stark von den Details der Untersuchung ab. Eine Röntgenuntersuchung des Brustkorbs entspricht etwa 50 Mikrosievert, ein Computertomogramm (CT) 8 Millisvievert (8mSv=8000µSv). Durchschnittlich beträgt die effektive Dosis durch Röntgenuntersuchungen pro Bürger und Jahr 1,6 Millisievert (mSv).

Die natürliche Strahlenbelastung liegt etwa bei 2mSv/a, ist aber stark von Wohnort und Lebensgewohnheiten abhängig.

Auch abhängig von der Höhe eines Standorts ändert sich die natürliche Strahlenbelastung. So ist sie auf 2000 Meter etwa doppelt so hoch, wie am Meer. Auf 3000 Meter ergibt sich bereits der dreifache Wert von etwa 1 mSv.

Siehe auch: https://www.bag.admin.ch/bag/de/home/themen/mensch-gesundheit/strahlung-radioaktivitaet-schall/strahlung-gesundheit/strahlenexposition-der-schweizer-bevoelkerung.html

Was bedeutet dies?

Direkt auf die Stirn gelegt müsste ein Glühstrumpf dort für 4,5 bis 11 Stunden liegen bleiben, um die gleiche Belastung einer Flugreise zu erreichen.

Dazu nimmt die Leistung pro Fläche im Quadrat: $I_{2}=I_{1}*({\frac {r_{1}}{r_{2}}})^{2}$

Liegt der Glühstrumpf also statt 5 cm in ein Meter Entfernung, so werden aus $0,01mSv/h$ nur noch 0,025 µSv/h

Im Vergleich zur genannten Flugreise müsste der Strumpf 400 mal länger, also 1.800 bis 44.000 Stunden in der Nähe sein, um die gleiche Belastung zu erreichen.

Sich ständig mit einem radioaktiven Glühstrumpf im gleichen Raum aufzuhalten (angenommen bei einem durchschnittlichen Abstand von ca. 2 Meter) ergibt eine Strahlenbelastung von 0,00625 µSv/h oder ca. 55 µSv im Jahr.

Fazit

Aus unserer persönlichen Sicht sollten wir lieber auf Flugreisen, statt auf alte Glühstrümpfe verzichten. Wobei davon auszugehen ist, dass die aktuell produzieren Glühstrümpfe kaum bis nicht belastet sind, da das leicht radioaktive Element Thorium nicht mehr verwendet wird.