Radioaktivitat

Radioaktivität

Allgemeine Grundlagen

Was ist ein Atom?

Das Wort Atom stammt aus dem Griechischen und bedeutet "unteilbar". Atome sind als die kleinsten, mit chemischen Mitteln nicht weiter spaltbaren Teilchen die kleinsten Bausteine der chemischen Elemente. Der Kern eines Atoms ist nicht immer stabil, manche können Teilchen verlieren oder Energie ab strahlen. Diesen Vorgang bezeichnet man als Zerfall, die Eigenschaft heißt Radioaktivität.

Geschichte

Die Radioaktivität wurde von Henry Becquerel beim Uran beobachtet

Das Ehepaar Curie entdeckte die radioaktiven Elemente Polonium und Radium

Viele der bedeutenden Physiker, die mit Radioaktivität zutun hatten, sind an den Folgen der Radioaktivität gestorben, zum Beispiel durch Selbstversuche. Trotz alledem haben sie darauf beharrt, daß Radioaktivität keine Schäden hinterläßt (vgl. Kapitel 2).

Damals hat man radioaktive Stoffe in sämtlichen Lebensbereichen und -lagen sozusagen als "Allround-Mittel" oder Wundermittel eingesetzt. So fanden sich radioaktive Stoffe in Zahnpasten, Salben, Gesichtscrems, Damenstrümpfe, Halsketten, Broschen, Uhren, und sogar im Trinkwasser.

Strahlungsarten

Trifft Strahlung auf Widerstand, wird sie geschwächt, die Teilchen werden gebremst und von den Atomen, auf die sie treffen, aufgenommen. Die Energie der Strahlung wird dabei auf das Material übertragen, handelt es sich zum Beispiel um Blei oder Wasser, wird dies ein wenig wärmer, ist es die Haut oder die Lunge eines Menschen, werden dadurch Zellen beschädigt.

a-Strahlung:

Dies ist eine Teilchenstrahlung, die aus positiv geladenen Heliumkernen besteht. Sie hat eine Reichweite von nur wenigen Zentimetern und wird bereits durch dünne Schichten, wie etwa durch ein Blatt Papier, vollständig abgeschirmt. Bei Bestrahlung von außen tritt keine Gefährdung auf, gefährlich jedoch kann die Aufnahme von Radionukliden durch die Nahrung oder Luft werden.

b-Strahlung:

Auch bei der b-Strahlung handelt es sich um eine Teilchenstrahlung, welche aus schnellfliegenden Elektronen besteht. Mit einer Reichweite von maximal einem Meter kann auch sie einfach abgeschirmt werden, allerdings ist hierbei schon ein Material mit einer Dicke von einigen Zentimetern vonnöten. Bei Bestrahlung von außen tritt eine Gefährdung von außen auf, eventuell kommt es zu Hautrötungen und / oder Hautverbrennungen bei höheren Dosen, so müssen die Augen bei entsprechenden Bestrahlungsintensität geschützt werden. Diese Strahlung stellt also für die von außen kommende externe Bestrahlung auch kein Problem dar. Aber auch b-aktive Radonuklide sind bei der Aufnahme durch Nahrung oder Luft gefährlich, zum Beispiel lagert sich Strontium-90 in den Knochen ab.

g-Strahlung:

Diese Strahlungsart besitzt eine Reichweite von vielen Kilometern und besteht aus elektromagnetischen Wellen, durchdringt alle Substanzen wie auch den menschlichen Körper und kann nur von Beton abgeschirmt werden. Darum sind bei entsprechender Strahlungsintensität Schutzmaßnahmen notwendig. Die Strahlenbelastung wird durch Abstand halten, Beschränkung der Aufenthaltsdauer und durch die Verwendung von Absorben in Grenzen gehalten.

Röntgenstrahlung

Neutronenstrahlung

Natürliche Umgebungsstrahlung

Diese kosmische Höhenstrahlung ist eine schwache aus allen Richtungen des Weltraums gleichmäßig einfallende Radiostrahlung.

Halbwertszeit

Gibt die Geschwindigkeit des radioaktiven Zerfalls an, sie ist der Zeitraum in der die Radioaktivität um die Hälfte abnimmt

HZ im Vergleich: Thorium C: 0,3x10 Sekunden

Radium C: 19,7 Minuten

Jod 131: 8 Tage

Radium: 1580 Jahre

Plutonium 238: 25.000 Jahre

Kernspaltung

Einige Atomkerne wie Uran-235 oder Plutonium-239 lassen sich mit Gewalt spalten. Dabei entstehen neue Stoffe - meistens radioaktive - und es wird Energie freigesetzt. Zum Spalten braucht man Neutronen. Um den Vorgang unter Kontrolle zu halten, müssen die überschüssigen Neutronen entfernt werden, andernfalls kommt es zu einer Kettenreaktion, die sich rapide ausbreitet.

Ein Ergebnis der Kernspaltung ist die Atombombe. Sie war die erste "praktische" Anwendung der Kernspaltung - 1945 warfen die USA je eine Bombe auf die japanischen Städte Hiroshima und Nagasaki.

Einsatz radioaktiver Isotope

Energiegewinn:                      "Kernspaltung" - U235 Kerne werden gespalten, dabei wird Energie frei

Medizin:                                 Therapien und Diagnostik (z. B.: Jod in der Schilddrüse, Chemotherapie zur Krebsbehandlung.)

Technik:                                  Messen von Schichtdicken (z. B. von Pipelines) Überprüfen von Schweißnähten

Wissenschaft + Forschung:    Untersuchung biochemische Vorgänge (z. B.: Photosynthese, Nährstoffaufnahme bzw. Verteilung in Pflanzen und Tieren)

LM-Bestrahlung:                    z. B.: Kartoffel, Zwiebel (gegen Austreiben), Obst (Erdbeeren, tropisches Obst) in Österreich verboten!

Altersbestimmung:                 von Fossilien (C14-Methode)

Strahlung kann die Gesundheit gefährden

Sehr starke Strahlung führt zu Strahlenschäden, diese Veränderungen bzw. Zerstörungen werden durch Strahlung in Körperzellen hervorgerufen. Die Folge sind Strahlenkrankheiten, die durch Zerstörung der blutbildenden Zellen zum Tod führen kann. Radioaktive Nuklide werden in Speicherorganen (im Körperwasser, Schilddrüse, Muskulatur, Knochen, Niere, Skelett, Leber .) oder auf den ganzen Körper verteilt abgelagert. Gleichzeitig zerfallen die Radionuklide im Körperinneren und verursachen die Bestrahlung von innen. Radioaktive Strahlung ist zellschädigend, krebserregend (Leukämie, Lungenkrebs), schwächt das Immunsystem, verursacht Erbschäden (Mutationen), Tod- und Mißgeburten. Veränderungen in den Keimzellen sind nicht mehr rückgängig zu machen - Noch heute tragen neugeborene Babys die grauenhaften Zeichen der Mißbildungen an ihren Körpern, noch als Erinnerung an Tschernobyl.

Was tun, wenn .?

Pannen in AKW's gibt es oft, zwar muß nicht jede Meldung bedeuten, daß wir gefährdet sind, trotzdem kann es vorkommen, daß es sich um einen Erstfall handelt, und für diese Situation sollte man vorbereitet sein.

Zum Beispiel helfen Kaliumjodidtabletten gegen radioaktives Jod, das sich in der Schilddrüse ablagert.

Warn- und Alarmsignale warnen nicht nur vor Strahlung sondern auch vor Chemieunfällen:

Warnung: Gleichbleibender Dauerton von 3 Minuten = herannahende Gefahr

Alarm:                 Auf- und abschwellender Heulton von mind. 1 Minute = unmittelbare Gefahr, Aufsuchen von Schutzräumen

Entwarnung:        Gleichbleibender Dauerton von 1 Minute = Ende der Gefahr

Es gibt verschiedene Alarmstufen, und je nachdem wie stark die Strahlung ist, werden vom Strahlenschutz verschiedene Maßnahmen empfohlen:

Beispiel Mochovce:

Sollte es dort zu einem schweren Unfall kommen, würden radioaktive Stoffe austreten, welche vom Wind verteilt werden würden. Würde dieser Fall tatsächlich eintreten, würde die radioaktive Wolke bereits in 8 bis 10 Stunden in Österreich sein. Regnet es unterwegs, gelangen große Mengen der radioaktiven Stoffe auf den Erdboden, je nach Dauer und Heftigkeit des Regens könnten kleine Erdflächen 100 bis 1000 mal stärker verseucht werden, als es 1986 nach dem Unfall in Tschernobyl in Österreich der Fall war.

AKW's

In Atomreaktoren findet eine kontrollierte Kernspaltung statt, wobei mittels Neutronenbestrahlung natürliche Elemente in radioaktive Isotope umgewandelten werden. Bei diesem Vorgang wird Energie erzeugt. Bei der Kernspaltung laufen strenge Kontrollen ab, sonst verwandelt sich das AKW bei Fehlern in eine "Atombombe". So müssen Vorkehrungen getroffen werden, um mögliche Kettenreaktionen jederzeit stoppen zu können.

Im Reaktor wird unweigerlich Plutonium erzeugt, welches für Atombomben verwendet werden kann. Die ersten Reaktoren wurden nicht zum Zweck der Stromerzeugung sondern gerade zu diesem Zweck gebaut.

219 Reaktorblöcke sind insgesamt in Europa aktiv, in allen können gefährliche Störfälle auftreten.

Beispiele: Frankreich (56), GB, Rußland (je 34), Deutschland (21), Ukraine (14), Schweden (12), Spanien (9), Belgien (7), Bulgarien (6), Schweiz (5), FL, Tschechien, Slowakei, Ungarn (je 4), Litauen, NL (je 2), Slowenien (1)

Weltweit sind rund 500 Atomkraftwerke in Betrieb oder in Bau!

Auch Österreich wollte in den 70er Jahren ins Atomzeitalter aufbrechen: In Zwentendorf wurde ein AKW gebaut, doch massive Widerstände und Demonstrationen seitens der Bevölkerung ließen 1978 von der Regierung eine Volksabstimmung zu: Eine Mehrheit von 50,6 % sprach sich gegen den Weiterbau aus, hier sieht man, wie gut die österreichische Bevölkerung über die Gefahren der Atomkraft informiert gewesen war. So blieb Österreich frei von jeglichen Atomreaktoren.

Strom & Müll

Der Betrieb eines AKW ist eine ziemlich kurze Angelegenheit: ca. 30 Jahre, dann können die Werkstoffe nicht mehr verwendet werden. Diese 30 Jahre Betrieb hinterlassen radioaktiven Müll (Spaltprodukte), der einige hunderttausend Jahre lang von der Umwelt ferngehalten werden muß - Aber wer wird nach 250.000 Jahren noch wissen, wo unsere Abfälle gelagert sind? Abschieben zum Nachbarn gegen hohe Entgelte ist seit jeher die "Lösung" des Problems gewesen. Die fatalen Folgen werden aber erst in der Gegenwart sichtbar, vor unlösbaren Umweltproblemen stehen nun zum Beispiel die Staaten des ehemaligen Ostblocks.

Ob die Radionuklide aus AKW's kommen, ob sie aus den Rissen des Muroroa-Atolls ins Meer sickern, aus versenkten U-Booten oder Atommüllfässern kommen, aus einem Atommüllager entweichen oder bei einem Unfall in einer Atomanlage in die Luft geblasen werden, irgendwann gelangen sie in die Nahrungskette.

Nach dem Unfall in Tschernobyl war die radioaktive Belastung noch nach Jahren sehr hoch

Was kostet Atomstrom wirklich?

Die oben angeführte Angaben sind bloß Schätzungen der Atomindustrie für die Zukunft, die bisherigen Erfahrungen deuten jedoch bereits auf das Zehnfache der prognostizierten Werte

Teuer sind die Wartung und die Verbesserungen, die immer wieder nötig sind, da die umfangreichen Sicherheitsvorkehrungen eingehalten werden müssen. Es stellt sich die Frage, ob diese Maßnahmen auch laufend getroffen werden.

Bis zur Stillegung erzeugt ein solches AKW ca. 180.000.000 Kilowattstunden (kWh) Strom. Der Preis pro Kilowattstunde ergibt sich aus 66.000.000.000 ATS durch 180.000.000.000 kWh: mindestens 37 Groschen!!!

Es ginge allerdings auch ohne Atomenergie: Eine Kilowattstunde Energie, das ist die Energiemenge, die eine 100 W Glühbirne 10 Stunden lang leuchten läßt, kostet im Vergleich:

Sekunden, die die Welt erschüttern

26. April 1986: Supergau im AKW Tschernobyl (Ukraine)

Beim Supergau in Tschernobyl handelt es sich klar um menschliches Versagen: In einem Versuch wollte man testen, was passiert, wenn die Verbindung zum äußersten Stromnetz ausfällt. Eine Kette von Fehlern führt zur bisher größten Katastrophe der Atomenergienutzung: Innerhalb von Sekunden stieg die Reaktorleistung auf das mehr als Hundertfache. Die Reaktion war nicht mehr zu stoppen, die 2m dicke Betonplatte oberhalb des Reaktors wurde in die Luft geschleudert, es gab eine Explosion, der Graphitblock brannte noch tagelang.

Einige Prozent des durch die Explosionen zerrissenen Brennstoffs flogen aus dem Reaktorgebäude und verteilten sich in der Umgebung. Tagelang traten radioaktive Stoffe, v. a. Gase aus dem zerstörten Reaktorblock aus und der Wind verteilte diese auf große Teile Europas. Wo es geregnet hat, fielen sie rasch zur Erde. Die stärkste Verseuchung trat in den umliegenden Teilen von Ukraine, Weißrußland und Rußland auf.

Rund 800.000 Menschen - darunter viele Soldaten - waren an der Beseitigung der Katastrophenfolgen beteiligt. Sie stellten Löschtrupps, beseitigten die Brennstofffragmente und bauten den Sarkophag, die Betonhülle über dem ruinierten Reaktor. Ihre Ausrüstung war äußerst mangelhaft, aber ohne ihren Einsatz wäre alles noch schlimmer geworden. 31 von ihnen starben trotz Behandlung in den ersten Wochen nach der Katastrophe. Mehr als 7000 seither der Strahlung zum Opfer gefallen. Die einstigen Helden (ca. 750.000) der Sowjetunion sind heute, ca. 10 Jahre später, strahlengeschädigt, oftmals dem Alkohol verfallen oder haben bereits Selbstmord begangen. Die Opferbilanz der Tschernobyl-Katastrophe ist grauenvoll: Geschätzte 5.000 bis 10.000 Ukrainer sollen dem Supergau bisher zum Opfer gefallen sein.

135.000 Menschen wurden in den ersten Tagen aus der umliegenden 30 km Zone evakuiert, die bis heute nicht bewohnbar ist. Sie leben heute - ebenso wie die Beteiligten an den Aufräumungsarbeiten - verstreut in den 3 Republiken. Dies macht eine effektive Behandlung ihrer Gesundheitsprobleme äußerst schwierig. Auch außerhalb der geräumten Sperrzone fand man später ebenso gefährlich verseuchte Gebiete. Die Menschen hatten die Todesstrahlung anfänglich ignoriert, viel zu spät machten sich die letzten Einwohner auf den Weg, Hunderte ihrer Nachbarn waren bereits tot, jedes zweite Kind kam verkrüppelt zur Welt. Auch aus diesen Dörfern wurden in den Folgejahren Menschen umgesiedelt. Insgesamt haben mehr als 400.000 Menschen ihre Heimat verloren.

8 Millionen Menschen leben heute noch in mehr oder weniger stark verseuchten Gegenden. Gut 80 km von der Todeszone entfernt, leben nur mehr wenige alte Menschen, die keine Kraft mehr fanden, aus ihrer verstrahlten Heimat wegzuziehen. Der Geigerzähler, der die Strahlendosis mißt, zählt 1,6 Mikro-Sievert - das Gebiet wird noch mindestens 300 Jahre unbewohnbar sein, niemand kann hier je wieder zurückkommen. In anderen Gebieten, wo die Strahlung hoch ist, k man heute noch nur unter Einschränkungen leben: Kein Gemüse aus dem eigenen Garten, keine Pilze, keine Fische, keine frische Milch, Kinder wurden in den Schulen "eingesperrt" - Spielen im Freien war verboten. Kein Wunder, alle Untersuchungen zeigen, daß diese Kinder wirklich nicht gesund sind.

Inzwischen zeigen sich auf typische Folgen der Strahlenbelastung. Und wieder sind es die Kinder, die es am stärksten trifft. Seit 1990 wird vor allem in Weißrußland eine Häufung von Schilddrüsenkrebs bei Kindern festgestellt. Statt durchschnittlich 2 Operationen pro Jahr, waren es im Jahre 1994 bereits 80 Kinder, die operiert werden mußten.

Heute kann man sich dem "Todesreaktor" nur noch im Schutzanzug nähern, den man danach vernichten muß. Mit jedem Schritt, den man sich dem Reaktor nähert, steigert sich die Dosis an radioaktiver Strahlung. Direkt beim Sarkophag beträgt sie 312 Mikro-Sievert, das ist 3.900 mal so hoch, wie die Normalwarte in Westeuropa. Im Inneren des Reaktors befinden sich immer noch 400 kg Plutonium, 4 Millionen Curie höchstradioaktiver Stoffe, die noch über 100.000 Jahre aktiv sein werden. Der 3.000 Tonnen schwere Deckel der Reaktorkammer, der beim Unfall 14 Meilen senkrecht in die Luft geschleudert wurde, liegt schief eingeklemmt in den Stahl- und Betonfragmenten. Vom ersten Tag an war der Mantel undicht, heute ist er schief, löchrig und vom Einsturz bedroht. Jetzt soll der Mantel saniert werden; niemand weiß, wie lange dafür Zeit bleibt. Ein kleines Erdbeben kann genügen, den nächsten GAU auszulösen.

Schwere Unfälle in Atomreaktoren

USA: 1961 (3 Tote), 1979, 1991, 1993

Rußland: 1975, 1978 (8 Arbeiter wurden verstrahlt), 1992, 1994 - bei fast allen diesen Unfällen treten radioaktive Gase aus

Kanada, England, ehem. Jugoslawien, Slowakei, Ukraine Japan

Dazu kommen noch etliche Unfälle in anderen Atomanlagen, wobei festzuhalten ist, daß viele - besonders Unfälle - in militärischen Anlagen, oft erst Jahre später publik werden.

Diese ausgewählten Beispiele sind nur die Spitze des Eisberges. Öfter als uns bewußt ist, sind wir am Rand zur Katastrophe gestanden

Rußlands Behörden befürchten, daß eine weitere von den Hunderten schrottreifen Atomanlagen bald in die Luft fliegen könnte. Die Weltbank schätzt die Kosten für die notwendigsten Sanierungsarbeiten auf 200 Milliarden Schilling.

Atombomben

16. Juli 1945

An diesem Tag zündeten die USA die erste Atombombe. Die furchtbarste Massenvernichtungswaffe erschütterte die Wüste in New Mexiko.

6. und 9. August 1945

Die amerikanischen Kampfflugzeuge warfen Atombomben über den japanischen Städten Hiroshima und Nagasaki ab. Beide Städte wurden vernichtet. In der Flammenhölle der Atomexplosion kamen 200.000 Kinder, Frauen und Männer um. Von den Überlebenden starben viele an den Folgen der Strahlung, Kinder kamen mit schweren Mißbildungen und Gehirnschäden zur Welt.

Testgebiete

Trotz aller Appelle ist die Zahl der Atomwaffen, die es auf der Erde gibt, seit 1945 auf ein Vielfaches gewachsten, heute haben mehr Staaten als je Atomwaffen. Staaten, die über eine eigene Atomrüstung (v. a. Atombomben) verfügen, nennt man Atommächte, sie werden oft auch "Atomclub" genannt. Zu diesen Staaten gehören zum Beispiel die USA, die ehem. Sowjetunion, GB, China, Frankreich, der Nahe Osten, Indien. Natürlich besitzen noch zahlreiche andere Länder Atomwaffen, doch öffentlich wird dies ungern zugegeben.

Seit 1945 fanden weltweit mehr als 2000 Atombombenteste statt. Bei den 511 in der Atmosphäre gezündeten Atomsprengköpfen wurde eine Sprengkraft von 29.000 Hiroshima-Bomben freigesetzt.

Als Testgebiet müssen meistens Kolonien, abhängige Territorien oder Gebiete mit nationalen Minderheiten herhalten:

Die oberirdischen Atomtests der 60er Jahre führten zu einer weltweiten Verseuchung durch die Spaltprodukte der Explosionen, schließlich kam es zum Verbot von Atomtests in der Atmosphäre. Seither wird unterirdisch auf Meeresgrund getestet, dabei werden die Atolle stark beschädigt, manche werden durchlöchert, und so sickern die radioaktiven Stoffe langsam ins Meer.

Trotz der bereits 2000 Tests meinen manche Militärs, sie müßten noch weiter probieren, wo es eigentlich nichts mehr zu erforschen gibt. Die Nuklearverbrechen gehen großteils auch auf das Konto der mächtigen Militärs: über hundert mal drückten sie den roten Knopf für "friedliche" Atomtests, 21 gesperrte Geisterstädte, wohl auf alle Zeit unbewohnbar, ließen sie zurück Der wahre Grund für die Tests ist aber wohl, daß Frankreich und China es für nötig halten, ihre militärische Stärke zu beweisen.

Die Halbinsel Kola im arktischen Eismeer ist das radioaktivste Gebiet unseres Planeten: 14 komplette Nuklearreaktoren, ein Atom-U-Boot, 17 völlig verstrahlte Frachter und Tausende Tonnen Atomabfall wurden einfach ins Meer gekippt. Die gesamte Nahrungskette - vom Plankton bis zu den Seehunden - ist nichts anders als atomarer Sondermüll.

Vielleicht sollte man sich erstmals den Folgen bewußt werden, bevor man gedankenlos und unnötigerweise Tests durchführt. Erbschäden, Waldsterben, Verstrahlung von Bodens, Meer und Trinkwassers und saurer Regen durch Luftschadstoffe sind keine Seltenheit.