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Radioaktive Stoffe in Uhren
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Um die Erkennbarkeit des Zifferblattes von Uhren auch bei Dunkelheit zu gewährleisten, werden lumineszierende Farben verwendet, die von einer radioaktiven Substanz zum Leuchten angeregt werden. Bis in die 1960er Jahre wurden die Leuchtzifferblätter von Armbanduhren und Weckern mit Radium(Ra-226)- und Promethium(Pm-147)-haltigen Leuchtfarben versehen. Derartige Uhren werden heute nicht mehr hergestellt. Der Grund ist weniger die Strahlenexposition für den Träger als vielmehr das radiologische Risiko für die mit der Herstellung der Uhren beschäftigten Personen.
Bis Mitte der 1990er Jahre: Mit Tritium angereicherte Farben als Ersatz für Radium-haltige Leuchtstoffe
Als Ersatz für die nicht mehr verwendeten Radium-haltigen Leuchtstoffe wurden bis zur Mitte der 1990er Jahre Zinksulfid-haltige Farben verwendet, die mit Tritium (H-3), einem radioaktiven Isotop des Wasserstoffs, angereichert waren. Tritium ist ein Betastrahler mit einer geringen Energie von bis zu 19 Kilo-Elektronenvolt (keV) und einer Halbwertszeit von 12,3 Jahren. Die verwendete Farbe wird durch die Betastrahlung des Tritiums zum Leuchten angeregt. Die Betastrahlung wird dabei in der Leuchtfarbe selbst und im Uhrengehäuse bzw. im Uhrglas vollständig absorbiert. Tritium kann als flüchtige Substanz allerdings durch den Uhrenboden, der bei diesen Uhren oft aus Kunststoff besteht, diffundieren und über die Haut in den Körper des Trägers gelangen.
Diese Uhren mit tritiumhaltigen Leuchtfarben weisen im Mittel eine Aktivität von 0,2 - 0,3 Gigabecquerel (GBq) auf. Die dadurch verursachte effektive Dosis beträgt weniger als 20 Mikrosievert (µSv) pro Jahr, was etwa einem Hundertstel der natürlichen Strahlenbelastung, die in Deutschland im Durchschnitt etwa zwei Millisievert (mSv) beträgt, entspricht.
Funktionsweise und Angaben zur effektiven Dosis der heute in Uhren verwendeten Tritium-Gaslichtquellen
Seit einigen Jahren verwendet man in Uhren jetzt Tritium-Gaslichtquellen. Das sind kleine, mit Tritiumgas gefüllte Glasröhrchen (engl. GTLS = "gaseous tritium light sources"), deren Innenseite mit einer speziellen phosphoreszierenden Farbe beschichtet ist, die von der Betastrahlung des Tritiums zum ständigen Leuchten angeregt wird. Das metallische Uhrgehäuse beziehungsweise Uhrglas wirkt zu dem Glas der Röhrchen zusätzlich als Abschirmung. Das Wandmaterial der Röhrchen ist wesentlich undurchlässiger für Tritium als das frühere Kunststoffgehäuse.
Bei Annahme der Zerstörung einer Uhr mit circa 1 GBq, bei der alle Tritiumquellen zerbrechen, würde die Inhalation des Tritiums eine Dosis von etwa 20 µSv ergeben. Bei der bestimmungsgemäßen Benutzung von Uhren mit GTLS ist eine Zerstörung der mit Tritiumgas gefüllten Glasröhrchen jedoch praktisch ausgeschlossen, so dass die individuelle Effektivdosis in der Regel deutlich weniger als 0,1 µSv pro Jahr beträgt.
Einige der kommerziell erhältlichen Uhren mit bis zu 15 Tritium-Gaslichtquellen (GTLS), die eine Gesamtaktivität zwischen 1,1 und 1,9 GBq besitzen, überschreiten allerdings die gesetzliche Freigrenze von 1 GBq für Tritium gemäß Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) und können daher nicht im freien Handel erworben werden.
Rechtliche Voraussetzungen nach Strahlenschutzverordnung für die Herstellung von Konsumgütern in Deutschland
Armbanduhren sind Konsumgüter. Die Herstellung oder das Inverkehrbringen von Konsumgütern, denen radioaktive Stoffe zugesetzt wurden, bedarf in Deutschland einer Genehmigung nach §106 der Strahlenschutzverordnung. Diese wird aber grundsätzlich nur erteilt, wenn die Aktivität der Stoffe die Freigrenze gemäß StrlSchV nicht überschreitet. Gleiches gilt gemäß §108 StrlSchV auch für die zum Zweck des Handels oder zur gewerblichen Verwendung beabsichtigte grenzüberschreitende Verbringung von derartigen Konsumgütern.
Darüber hinaus gilt nach § 4 StrlSchV der Grundsatz der "Rechtfertigung" der Verwendung radioaktiver Stoffe. Er verlangt die Abwägung des Nutzens der Vorrichtung, in die radioaktive Stoffe eingefügt sind, gegenüber den möglicherweise auftretenden gesundheitlichen Beeinträchtigungen. Insbesondere ist zu prüfen, ob es für den gleichen Zweck mit vertretbarem Aufwand auch technische Möglichkeiten ohne die Verwendung von radioaktiven Stoffen gibt. Inzwischen gibt es alternativ für die im Konsumbereich verwendeten Armbanduhren sehr gut lumineszierende, nicht radioaktive Farben, zum Beispiel auf der Basis von Strontiumaluminat (SrAl2O4).
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