Umgebungs- und Umweltüberwachung heute: Bilanz aus 40 Jahren Erfahrung

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1 UMWELTÜBERWACHUNG HEUTE Umgebungs- und Umweltüberwachung heute: Bilanz aus 40 Jahren Erfahrung AUTOREN Anton Bayer Hans Hauske Günter Kanisch Wilhelm Kukla Dieter Lux Helmut Mundschenk Jürgen Narrog Alfred Neu Alexander Nießl Horst Rühle Hansruedi Völkle Christoph Wedekind Wolfgang Weiss Arnold Wichen Manfred Winter Erich Wirth Susanne Wolff Helmut Zeising REDAKTION Der besondere Dank der Schriftleitung gilt dem Sekretär des -Arbeitskreises Umweltüberwachung (AKU), Herrn Manfred Winter, sowie Herrn Prof. Anton Bayer für ihre wertvolle Mitarbeit bei der Konzeption und der redaktionellen Gestaltung des Schwerpunktthemas und der Kommunikation mit den Autoren der Einzelbeiträge. ZUSAMMENFASSUNG Die Entwicklung und der heutige Stand von Grundsätzen, Vorschriften und Meßprogrammen zur Umgebungs- und Umweltüberwachung auf Radioaktivität in Deutschland und der Schweiz werden dargestellt und typische Meßergebnisse für die einzelnen Überwachungsbereiche angeführt. Für die Bundesrepublik wird speziell auf die Rolle der Länder bei der Umweltüberwachung eingegangen. ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ SUMMARY Wer überwacht was? Rechtsvorschriften und Zuständigkeiten in Deutschland Bei der Radioaktivitätsüberwachung der Biosphäre unterscheiden wir, bedingt durch die mögliche Herkunft der Radioaktivität, zwei Bereiche: Die Umgebungsüberwachung im Nahbereich einer bestimmten kerntechnischen Anlage und die großräumige Überwachung der allgemeinen Umweltradioaktivität im gesamten Staatsgebiet. Beide Überwachungsarten nahmen in Deutschland bereits Mitte der fünfziger Jahre ihren Anfang. Die ersten Umgebungsmessungen betrafen ab 1956 die Reaktor-Versuchsstationen Garching und Karlsruhe, der erste offizielle Bericht des Bundesministers für Atomfragen über die Umweltradioaktivität erschien im Januar Seitdem haben die zuständigen Stellen nicht zuletzt auch durch das Ereignis von Tschernobyl eine Fülle von Erfahrungen gesammelt und in die Praxis sowohl der Gesetzgebung wie der Überwachung übertragen. Das Schwerpunktthema dieses Heftes zeigt die Entwicklung und den daraus resultierenden Stand der Umwelt- und Umgebungsüberwachung. Development and actual state of principles, regulations and measuring programs for assessment of radioactivity in the neighbourhood of nuclear facilities as well as in the environment in general 3 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ in Germany and Switzerland are described. Typical results of measurements are given for the individual fields of surveillance. For Germany in particular, the role of the federal states in environmental monitoring is pointed out.

2 STRAHLENSCHUTZPRAXIS 4/96 Zu überwachende Bereiche Dosisgrenzwerte der Maßnahmen nach StrlSchV in der Praxis der StrlSchV StrlSchV Betrieblicher Betriebsgelände der Körperdosisgrenzwerte der Anlage 51, 61 Probenahme und Messung Überwachungsbereich kerntechnischen Anlage X, Tab. X1, Spalte 4 zur Aktivitätsbestimmung außerhalb von Gebäuden Maximale effektive Dosis: 5 msv/a bei Bedarf, Ortsdosis- (in der Regel innerhalb (= maximale Ortsdosis von überwachung im Freien des Anlagenzauns) 21,9 msv/a, falls nur innerhalb des Betriebs- Fläche: < 2 km 2 Ganzkörperexposition durch geländes äußere Bestrahlung relevant) Außerbetrieblicher Nahbereich außerhalb Maximale effektive Dosis durch 44, 60 Insbesondere Über- Überwachungsbereich des Anlagenzauns bis zu Direktstrahlung einschließlich zu wachung der Ortsdosis Abständen von einigen erwartender Dosisbeiträge aus entlang des 100 Metern Ableitungen: 1,5 msv/a Anlagenzauns gemäß REI (= maximale Ortsdosis von 1,5 msv/a, falls nur Direktstrahlung relevant) Bereiche, die nicht Umgebung der Körperdosisgrenzwerte des 45 45, 48 Routineüberwachungs- Strahlenschutzbereiche kerntechnischen Anlage Maximale effektive Dosis: programme gemäß REI sind in einem Umkreis von 0,3 msv/a ca. 5 km (im Rahmen der Störfallvorsorge in einem Umkreis von maximal 25 km) Tabelle 1: Bereiche und Dosisgrenzwerte für die Maßnahmen der Umgebungsüberwachung bei bestimmungsgemäßem Betrieb Strahlenschutzverordnung und Umgebungsüberwachung Die grundsätzlichen Erfordernisse der Organisation und der praktischen Durchführung einer Umgebungsüberwachung kerntechnischer Anlagen lassen sich aus den Paragraphen der deutschen Strahlenschutzverordnung ableiten, die sich mit dem Schutz der Bevölkerung und der Umwelt vor den Gefahren ionisierender Strahlen und mit der Definition von Strahlenschutzbereichen befassen. In Tabelle 1 wurden diese Paragraphen zusammengestellt. Hieraus ergibt sich eine räumliche Gliederung in verschiedene, zu überwachende Bereiche, für die unterschiedliche Dosisgrenzwerte festgesetzt wurden. Bei den Bereichen, die nicht Strahlenschutzbereiche sind, handelt es sich praktisch um das allgemeine Staatsgebiet. 45 der StrlSchV schreibt vor, daß die technische Auslegung und der Betrieb einer kerntechnischen Anlage so ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ zu planen sind, daß die Strahlenexposition des Menschen, die von den radioaktiven Stoffen hervorgerufen wird, die mit Abluft oder Abwasser aus der Anlage abgeleitet werden, bestimmte Grenzwerte der Körperdosen im Kalenderjahr nicht überschreitet. Dabei handelt es sich um das berühmte 30-mrem-Konzept, das heute wohl 0,3-mSv-Konzept heißen muß. Bei der Berechnung der Strahlenexposition unter Anwendung der Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zu 45 (Bundesanzeiger Nr. 64a vom 31. März 1990) sind die ungünstigsten Einwirkungsstellen in der Umgebung der kerntechnischen Anlage zugrunde zu legen. Dabei sind die in der Anlage XI der StrlSchV genannten Annahmen zu berücksichtigen. Diese Annahmen umfassen die zu berücksichtigenden Expositionspfade, die Lebensgewohnheiten der Referenzperson (Ernährungsgewohnheiten, Atemrate, Aufenthaltszeiten im Freien und auf 4 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Sediment) und übrige Annahmen. Die übrigen Annahmen enthalten insbesondere den Hinweis auf die Bekanntmachung der neuen Dosisfaktoren im Bundesanzeiger Nr. 185a vom 30. September Die Programme der REI zur Umgebungsüberwachung Gemäß 48 der StrlSchV können die zuständigen Behörden das sind die Umweltministerien der Länder die Durchführung von Ortsdosismessungen und Aktivitätsmessungen an Proben aus der Umgebung nach einem festzulegenden Plan anordnen. In der Richtlinie zur Emissions- und Immissionsüberwachung (REI) kerntechnischer Anlagen (GMBl. Nr. 29 vom 19. August 1993 und Nr. 9/10 vom 20. März 1996), einer aktualisierten und erweiterten Fassung von Richtlinien aus den Jahren 1974 und 1979, werden die zur Umgebungsüberwachung von Kernkraftwerken, Brenn-

3 UMWELTÜBERWACHUNG HEUTE elementfabriken, Brennelementzwischenlagern, Endlagern für radioaktive Abfälle und in Sonderfällen durchzuführenden Maßnahmen detailliert festgelegt. Danach sind für jeden Standort zwei Überwachungsprogramme zu erstellen, und zwar ein Programm, das vom Betreiber durchzuführen ist, und ein ergänzendes und kontrollierendes Programm, das von einer unabhängigen, meist staatlichen Meßstelle durchzuführen ist. Vom Betreiber sind bevorzugt der Nahbereich der Umgebung und die Primärmedien Luft, Wasser und Boden zu überwachen, von der unabhängigen Meßstelle bevorzugt die weitere Umgebung und jene Medien, die am Ende der ökologischen Ketten stehen, wie Nahrungsmittel und Trinkwasser. Über die Überwachungsergebnisse haben Betreiber und unabhängige Meßstellen fleißig und pünktlich zu berichten. ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Die Quartalsberichte sind innerhalb von zwei Monaten nach Quartalsende, die Jahresberichte innerhalb von drei Monaten nach Jahresende der zuständigen Behörde vorzulegen. Diese sendet die Berichte den Leitstellen des Bundes zur Erstellung des Jahresberichts Umweltradioaktivität und Strahlenbelastung des Bundesumweltministeriums. Der Bericht für das Jahr 1993 ist bereits im Juni 1996 erschienen. In der REI steht auch, daß Probenentnahme- und Meßverfahren nach den von den Leitstellen für die Überwachung der Umweltradioaktivität erarbeiteten Meßanleitungen (Hrsg.: BMU, Loseblattsammlung, Gustav Fischer Verlag, Stuttgart 1995) durchzuführen sind. Der gnädige Zusatz, daß gleichwertige Verfahren zulässig sind, verhindert immerhin ein staatliches Monopol auf die Entwicklung wissenschaftlich einwandfreier Radioaktivitäts-Meßmethoden. Deshalb können auch die Empfehlungen zur Überwachung der Umweltradioaktivität des Fachverbandes für Strahlenschutz benutzt werden. (Loseblattsammlung, AKU). Strahlenschutzvorsorgegesetz (StrVG) und Überwachung der Umweltradioaktivität In der Bundesrepublik Deutschland hat die Überwachung der Umweltradioaktivität eine etwa 40jährige Geschichte. Die ersten Überwachungsmaßnahmen zur Ermittlung der Umweltradioaktivität im wesentlichen die Radioaktivität von Luftaerosolen und Niederschlägen wurden aufgrund des Kernwaffen-Fallouts bereits in den frühen fünfziger Jahren vorgenommen, und zwar von den Meßstellen der Universität Freiburg und Heidelberg. Sie stellten erstmals im April 5 ~~~~~~~~~~~~~~~

4 STRAHLENSCHUTZPRAXIS 4/96 Gesetz: Überwachung der Umweltradioaktivität Strahlenschutzvorsorgegesetz Maßnahmen 2, 3 Messen 4 Infosystem 5 Bewerten 6 Dosis- und 7 Verbote und 8 Grenzverkehr 9 Empfehlungen und Auswerten und Berichten Kontaminations- Beschränkungen werte Verordnungen: 1. und 2. Verordnung Zuordnung von Meßaufgaben Verordnungen der Europäischen Union (EURATOM) Verwaltungsvorschriften: AVV zu 10 (2) Ermitteln, Übermitteln, Zusammenfassen, Aufbereiten und Dokumentieren AVV zu 10 (3) (noch offen) Richtlinien, Anleitungen usw.: Richtlinien zu Routine- Intensivmeßprogramm meßprogramm Meßanleitungen DIN Oberflächenkontaminationsmessungen Vorsorgemaßnahmenkatalog (in Vorbereitung) Abb.: Strahlenschutzvorsorgegesetz und untergesetzliches Regelwerk (schematisch) 1953 einen Anstieg der Beta-Radioaktivität in der Luft fest, die aus dem amerikanischen Kernwaffenversuch vom 31. März über Nevada stammte. Ab 1955 erfolgte die Überwachung großräumig. Damals wurde der Deutsche Wetterdienst durch Gesetz mit der Überwachung der Luft und der Niederschläge auf radioaktive Stoffe beauftragt. Mit dem Vertrag zur Gründung der Europäischen Atomgemeinschaft (EURA- TOM) im Jahre 1957 übernahm die Bundesrepublik Deutschland u.a. auch die Verpflichtung zur Überwachung der Umweltradioaktivität. In Artikel 35 des EURA- TOM-Vertrages werden die Schaffung der notwendigen Einrichtungen zur ständigen Überwachung der Radioaktivität der Luft, des Wassers und des Bodens sowie die Einhaltung der Strahlenschutzgrundnormen vorgeschrieben. Im Laufe des Jahres 1960 wurde in Vereinbarungen zwischen dem Bund und ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ den Ländern der Aufbau der Überwachung festgelegt, der dann ca. 25 Jahre später in seinen Grundzügen Eingang in das Strahlenschutzvorsorgegesetz (StrVG) fand. Aufgrund der getroffenen Vereinbarungen erfolgte seit diesem Zeitpunkt die Überwachung der Radioaktivität der Luft, der Niederschläge, der Bundeswasserstraßen und des Meeres durch Meßeinrichtungen des Bundes und die Überwachung der Radioaktivität der übrigen Umweltbereiche durch Meßeinrichtungen der Länder. Bis zum Unfall im Kernkraftwerk Tschernobyl in der Ukraine/UdSSR im April 1986 waren Kontaminationen aus dem Bereich der friedlichen Nutzung der Kernenergie ohne Bedeutung für das Gebiet der Bundesrepublik Deutschland. Für die Situation, wie sie nach dem Reaktorunfall im Kernkraftwerk Tschernobyl im 6 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ April 86 in der Bundesrepublik Deutschland eintrat, erwiesen sich zwar die Meßeinrichtungen der Umweltüberwachung sowohl auf Bundesebene als auch auf Länderebene einsatzbereit; es zeigte sich jedoch, daß an verschiedenen Stellen Verbesserungen der Meßeinrichtungen erforderlich waren. Gleichzeitig wurde erkannt, daß die Kommunikation zwischen den einzelnen jeweils befaßten Stellen unzulänglich war. Meßwerte wurden im wesentlichen über Fernschreiber und Telefax ausgetauscht. Darüber hinaus wurden die Schwerpunkte der Meßprogramme von den einzelnen Ländern unterschiedlich festgelegt. Diese Erfahrungen waren für den Gesetzgeber Anlaß, zum einen die Überwachung der Umweltradioaktivität auszubauen und zu einem einheitlichen Meß- und Informationssystem zusammenzuführen und zum anderen eine Rechtsgrundlage für Maßnahmen im Vorsorge-

5 UMWELTÜBERWACHUNG HEUTE Meßnetzbetreiber Überwachter Bereich Anzahl der Meßstellen Bundesamt für Zivilschutz Gamma-Ortsdosisleistung Deutscher Wetterdienst Luft und Niederschlag 39 Umweltbundesamt Luft 11 Bundesanstalt für Bundeswasserstraßen 40 Gewässerkunde Bundesamt für Küstengewässer 12 Seeschiffahrt und Hydrographie Tabelle 2: Bundesweite On-line-Meßnetze von IMIS bereich, also für Verbote, Beschränkungen und für das Aussprechen von Empfehlungen, zu schaffen. Dies erfolgte mit dem Gesetz zum vorsorgenden Schutz der Bevölkerung gegen Strahlenbelastung (Strahlenschutzvorsorgegesetz-StrVG). Das Plenum des Deutschen Bundestages beschloß es am 11. Dez. 1986; am 19. Dez stimmte der Bundesrat dem Gesetzesbeschluß zu; am 31. Dez trat es in Kraft. Geändert wurde es zuletzt gemäß Artikel 8 des Gesetzes über die Neuordnung zentraler Einrichtungen des Gesundheitswesens vom 24. Juni 1994 [1]. Das Strahlenschutzvorsorgegesetz bezweckt den Schutz der Bevölkerung. Diese soll gegen die gesundheitlichen Gefahren und Schäden, die durch Strahlenexpositionen entstehen können, durch Vorsorgemaßnahmen geschützt werden. 1 Nr. 1 des Strahlenschutzvorsorgegesetzes verpflichtet zur Überwachung der Radioaktivität der Umwelt. Damit wird die aus Artikel 35 des EURATOM-Vertrages folgende Verpflichtung nunmehr in einem deutschen Gesetz festgelegt. Zum Strahlenschutzvorsorgegesetz entsteht schrittweise das untergesetzliche Regelwerk. Die Abbildung gibt einen Überblick. Bisher wurden zwei Verordnungen erlassen, die die Übertragung von weiteren Meß- und Auswerteaufgaben auf Bundesbehörden zum Inhalt haben. Weiterhin wurde eine Allgemeine Verwaltungsvorschrift (AVV) nach 10 Absatz 2 verabschiedet. Diese enthält die ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Regelungen für das Ermitteln, Übermitteln, Zusammenfassen, Aufbereiten und Dokumentieren von Daten im Integrierten Meß- und Informationssystem (IMIS). In dieser AVV wird auf zwei Richtlinien hingewiesen, die das Routinemeßprogramm und das Intensivmeßprogramm zum Inhalt haben [2,3]. 7 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Das Integrierte Meß- und Informationssystem zur Überwachung der Umweltradioaktivität (IMIS) Das Integrierte Meß- und Informations- System IMIS [1] zur Überwachung der allgemeinen Umweltradioaktivität in Deutschland wurde aufgrund der Erkenntnisse bei der Bewältigung der Folgen von Tschernobyl aufgebaut. Das Strahlenschutzvorsorgegesetz aus dem Jahr 1986 und die Allgemeine Verwaltungsvorschrift zu IMIS liefern die gesetzliche Grundlage für IMIS, definieren die Zweckbestimmung der Überwachung und legen die Modalitäten fest für deren praktische Durchführung. Zweckbestimmung der Überwachungstätigkeit ist es, die Strahlenexposition der Menschen und die Kontamination der Umwelt in einem Ereignisfall so gering wie möglich zu halten. Hierzu sind Einrichtungen zur schnellen Frühwarnung beim Eintritt einer außergewöhnlichen radiologischen Situation und zur anschließenden Lageermittlung und -bewertung erforderlich. Neben Ereignissen wie in Tschernobyl soll mit IMIS ein breites Spektrum denkbarer Kontaminationssituationen wie z. B. Abstürze von Satelliten mit nuklearer Energieversorgung, Radioaktivitätsfreisetzungen in Flüsse und ins Meer und Transportunfälle abgedeckt werden. Die Aufgaben und Befugnisse der Länder zur Emissions- und Immissionsüberwachung kerntechnischer Anlagen gem. REI bleiben vom StrVG unberührt. Die verschiedenen Rechtsvorschriften gelten grundsätzlich nebeneinander und verdrängen sich nicht. IMIS wurde auf der Basis der historisch gewachsenen Strukturen der Überwachung von Bund und Ländern aufgebaut. Es ist charakterisiert durch eine strikte Arbeitsteilung zwischen den Behörden des Bundes und der Länder. Aufgabe der Bundesbehörden ist die großräumige Überwachung der Umweltradioaktivität in den Transportmedien Luft und Wasser, Aufgabe der Länder ist die Überwachung von Lebens- und Futtermitteln, Trinkwasser, Boden und Pflanzen sowie einer großen Zahl weiterer Umweltmedien. Grundlage für konkrete Überwachungsmaßnahmen sind die Festlegungen der einschlägigen Meßprogramme sowie der Meßanleitungen. Die Qualität der Meßtätigkeit und die Einsatzfähigkeit der Meßorganisationen von IMIS werden regelmäßig durch Ringvergleiche und in Übungen überprüft. Für die Erfassung, Prüfung, Aufbereitung und Übermittlung der Meßdaten und die Kommunikation zwischen den an IMIS beteiligten Behörden wird ein einheitliches rechnergestütztes Informationssystem mit bundesweit etwa 70 Knoten betrieben. Das gesamte IMIS-System ist auf drei Ebenen aufgebaut. Auf der untersten Ebene werden die Daten der Umweltradioaktivität erfaßt, auf der zweiten Ebene erfolgt die Zusammenführung, Auswertung und Aufbereitung aller Daten und auf der dritten Ebene die Bewertung der Lage, die Information des Parlaments, der internationalen Organisationen und der Öffentlichkeit. Die Kompetenz zur Bewertung der Lage schließt die für Empfehlung bestimmter Verhaltensweisen und für das Inkraftsetzen von Verboten und Beschränkungen bei Lebensmitteln, Futtermitteln etc. explizit mit ein.

6 STRAHLENSCHUTZPRAXIS 4/96 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Die Datenerfassung auf Ebene 1 geschieht mit Hilfe von 5 bundesweiten Meßnetzen (Einzelheiten siehe Tabelle 2), ca. 35 mobilen Meßeinheiten (Meßfahrzeuge, Hubschrauber, Flugzeuge, Schiffe) und 44 Meßlabors der Länder. Auf Ebene 2 ist das Bundesamt für Strahlenschutz als Betreiber des rechnergestützten Informationssystems, zur administrativen und fachlichen Unterstützung des BMU für die Sicherstellung des laufenden Betriebs und zur Erarbeitung von Vorschlägen zur Lagebewertung im Ereignisfall zentral gefordert. Es wird in fachlichen Fragen von den Leitstellen unterstützt. Auf dieser Ebene werden auch rechnergestützte Modellsysteme zur diagnostischen und prognostischen Beschreibung der Ausbreitung von Radioaktivitätsfreisetzungen und zur Dosisberechnung durchgeführt. Die dritte Ebene ist dem BMU vorbehalten. Durch diese Festlegung des StrVG soll eine einheitliche Bewertung der Meßdaten sichergestellt werden, eines der Kernprobleme nach Tschernobyl. Der Aufbau von IMIS wurde 1993 im wesentlichen abgeschlossen. Die Funktionsfähigkeit des Systems wird im Rahmen des Routinemeßprogramms und bei Übungen regelmäßig erprobt. Die in IMIS realisierten Standards haben durch die Schaffung vergleichbarer sog. IRIS-Systeme inzwischen auch international Verbreitung gefunden. 40 Jahre Überwachung der Umweltradioaktivität in der Schweiz Der folgende Beitrag schildert die Geschichte der Radioaktivitätsüberwachung in der Schweiz, ausgehend von den Ereignissen, die vor 40 Jahren den Beginn der Messungen auslösten. Die Entwicklung der Probenahme- und Meßverfahren wird dargelegt, sowie die Grundsätze, die den Überwachungsprogrammen zugrunde liegen, und die Anforderungen an die Probenahme- und Meßverfahren. Entwicklung der Überwachung Die Überwachung der Umweltradioaktivität begann in der Schweiz vor 40 Jahren mit der Ernennung der Eidgenössischen Kommission zur Überwachung der ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Radioaktivität durch den Bundesrat am 16. November Erster Präsident war Paul Huber, nach seinem Tod 1971 bis Ende 1986 sein Bruder Otto Huber. Sie waren Physikprofessoren der Universitäten von Basel bzw. Fribourg und ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ haben die Radioaktivitätsüberwachung und die Notfallorganisation für erhöhte Radioaktivität von Grund auf aufgebaut. Die in den 50er und 60er Jahren von den damaligen Großmächten durchgeführten Versuche mit Atom- und später Wasserstoffbomben in der Atmosphäre hatten nämlich zu einer deutlich meßbaren Erhöhung der Umweltradioaktivität geführt, was viele Länder zu einer entsprechenden Überwachung veranlaßte (Abb. 1). Die Messungen brachten neue Erkenntnisse über das Verhalten der Radionuklide in der Biosphäre und die daraus abgeleiteten Strahlendosen der Bevölkerung und führten schließlich zum Teststoppabkommen vom 5. Juni Die USA, Großbritannien und die damalige UdSSR verpflichteten sich, auf Versuche in der Atmosphäre zu verzichten; ein Abb. 1: Monatliche Mittelwerte der Gesamt-Beta-Aktivität der Luft in Payerne/VD von 1958 bis 1971 (aus KUER-Bericht 1971). ~~~~~~~~~~~~~~~ 8

7 UMWELTÜBERWACHUNG HEUTE späteres Abkommen begrenzte die unterirdischen Explosionen auf 150 kt TNT- Äquivalent. In der Folge nahm die Radioaktivität in der Umwelt allmählich wieder ab. Bis heute wurden gemäß dem IRSS insgesamt Atomversuche durchgeführt, wovon auf die USA, 715 auf die frühere Sowjetunion, 210 auf Frankreich und je 45 auf Großbritannien und China entfallen. Später trat die friedliche Nutzung der Kernenergie in den Vordergrund wurden am Eidgenössischen Institut für Reaktorforschung in Würenlingen (damals noch Reaktor AG, heute Paul-Scherrer-Institut) die Forschungsreaktoren Saphir und 1960 Diorith in Betrieb genommen nahm in Lucens ein Versuchsatomkraftwerk 1) den Betrieb auf, in dem sich am 21. Januar 1969 ein schwerer Unfall infolge Überhitzen eines Brennelementes ereignete. Glücklicherweise hatte er keine nennenswerten Auswirkungen auf Personal und Umwelt, die Anlage mußte jedoch aufgrund der schweren Beschädigung stillgelegt werden. Nach Abbau des Reaktors und Verfüllen der Kaverne mit Beton wurde die Anlage 1994 aus der nuklearen Gesetzgebung entlassen. Da noch Sickerwässer anfallen, werden während 30 Jahren noch Umgebungsmessungen durchgeführt. Später wurden die kommerziellen Kernkraftwerke in Betrieb genommen: 1969 bzw Beznau I und II (DWR; 2 x 364 MWe), 1972 Mühleberg (SWR; 372 MWe), 1979 Gösgen-Däniken (DWR; MWe) und 1984 Leibstadt (SWR; MWe). Die Umgebungsüberwachung dieser Anlagen stand nun im Vordergrund. Meßprogramme und Überwachungsverfahren stimmen in den wesentlichen Punkten mit jenen in der Bundesrepublik Deutschland 2) überein. Bei neuen Anlagen wird das Meßprogramm zur Ermittlung der Nullwerte bereits 1) Schwerwassermoderierter, gasgekühlter Druckröhrenreaktor mit Natururan und einer Leistung von 8,5 MWe in einer unterirdischen Kaverne. 2) Richtlinie zur Emissions- und Immissionsüberwachung (REI) und die Loseblattsammlung des Arbeitskreis Umweltüberwachung im : Empfehlung zur Überwachung der Umweltradioaktivität. ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 9 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 1 2 Jahre vor Inbetriebnahme gestartet. Betreffend grenznahe Anlagen findet ein regelmäßiger Erfahrungsaustausch mit Deutschland im Rahmen der Deutsch- Schweizerischen Kommission für die Sicherheit kerntechnischer Einrichtungen (DSK) statt. Die Umweltbelastung der Schweizer Kernanlagen ist sehr klein: Auch unter den ungünstigsten Annahmen liegen die berechneten Strahlendosen der Bevölkerung in der Nahumgebung bei höchstens wenigen Hundertstel msv/jahr. Parallel zur Entwicklung der Kernenergie kamen auch zahlreiche Anwendungen von Radionukliden in der Medizin, der Forschung und der Industrie, die ebenfalls eine Überwachung erforderten. Bis Mitte der 60er Jahre wurde 226 Ra für Leuchtfarbe in Uhren verwendet; ab den 70er Jahren fast ausschließlich Tritium. Bei einigen Betrieben und Liegenschaften war eine Sanierung in bezug auf Radium notwendig. Industriebetriebe verarbeiten jährlich ( ) rund 10 PBq Tritium für die Herstellung von Tritiumgas-Leuchtquellen (TGLQ) und rund 1 PBq (10 15 Bq) für Tritium-Leuchtfarbe. Die Strahlenexposition der Anwohner liegt gemäß Tritiummessungen an Urinproben unter 0,03 msv/jahr. Die Umweltbelastung der Setzateliers hauptsächlich im Raume La Chaux-de-Fonds kann nur anhand von Immissionsmessungen bestimmt werden. Nebst den eher geringen Abgaben aus den Ateliers an die Umgebungsluft erfolgt die Freisetzung u. a. über eine Neutralisationsanlage für organische Lösungsmittel und die Kehrichtverbrennungsanlage. Über die Rauchgaswaschanlage der letzteren gelangt das Tritium zusammen mit demjenigen aus den Abwässern der Ateliers in die Kläranlage und anschließend in den Doubs, dem mit 10 bis einige 100 Bq/l Tritium meistbelasteten Fluß der Schweiz. Im weiteren werden auch die Sickerwässer von Abfalldeponien, auf denen tritiumhaltige Abfälle beseitigt wurden, überwacht. Aus den Spitälern wird vor allem 131 Jod an die Umwelt abgegeben, das bei Schilddrüsentherapien angewendet wird. Die größeren Spitäler, die mehr als 0,19 GBq (1 GBq = 10 9 Bq) an Patienten applizieren, verfügen über spezielle Patientenzimmer und über Abklinganlagen für die Abwässer dieser Bereiche, was eine Überwachung und Bilanzierung der 131 Jod-Abgaben ermöglicht. Dosen unter 0,19 GBq dürfen auch ambulant und in nicht speziell eingerichteten Spitälern appliziert werden. Aus der Sicht der Umweltbelastung stellen diese die größere Quelle dar, da das meiste Jod innerhalb 24 Stunden wieder ausgeschieden wird und damit in das Abwasser gelangt. Die dadurch verursachte Strahlenexposition der Bevölkerung ist allerdings unbedeutend. Der weitere überwachte Bereich ist Radon in Wohnhäusern und am Arbeitsplatz. Die Strahlenschutzverordnung legt für Radon im Wohnbereich einen Grenzwert von 1.000, für den Arbeitsbereich Bq/m 3 fest, bei Neu- und Umbauten gilt ein Richtwert von 400 Bq/m 3. Bisherige Messungen in einigen tausend Häusern der Schweiz ergeben einen Medianwert von rund 60 Bq/m 3, entsprechend einer durchschnittlichen Jahresdosis von 1,6 msv. Die Extremwerte gehen bis einige tausend Bq/m 3, d. h. bis etwa 100 msv pro Jahr. Im weiteren werden natürliche Radionuklide in Lebensmitteln beispielsweise natürliche Alpha-Strahler in Trink- und Mineralwässern, in Konsumgütern und in Baustoffen überwacht. Eine besondere Herausforderung und gleichzeitig auch ein Funktionstest für die nationale Labor- und Einsatzorganisation war der Reaktorunfall in Tschernobyl am , dessen Auswirkungen fast in ganz Europa meßbar, glücklicherweise in Westeuropa radiologisch unerheblich waren. Die unter Otto Huber vorbereitete Alarmorganisation und das für solche Fälle erarbeitete Dosis-Maßnahmen-Konzept haben sich bewährt, ebenso auch die Probenahme- und Meßorganisation. Auch in Zukunft wird man auf eine umfassende Umweltüberwachung nicht verzichten können. Sie soll vor allem unbekannte oder unkontrollierbare Im-

8 STRAHLENSCHUTZPRAXIS 4/96 Abb. 2: Gamma-Spektrum einer Luftprobe aus der Südhemisphäre mit Spaltprodukten der französischen Atombombe vom 14. August 1971 (aus KUER-Bericht 1971). missionsquellen oder allmähliche Veränderungen oder Akkumulationen in der Umwelt frühzeitig erfassen. In diesem Bereich ist das Informationsbedürfnis von Behörden und Öffentlichkeit sehr groß, und beim kleinsten Verdacht muß die zuständige Stelle in der Lage sein, rasch zu informieren. ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Überwachungsverfahren Die Entwicklung der Meßverfahren vollzog sich in drei Schritten: Zuerst der Ersatz von Alpha- oder Beta-Gesamtaktivitäts- durch nuklidspezifische Messung; später die Steigerung der Meßempfindlichkeit durch neue Detektoren und Anreicherungsverfahren, und in den 80er Jahren der Aufbau von Fernüberwachungsnetzen und die integrierte Datenverarbeitung. Spaltprodukte von Kernwaffenexplosionen breiten sich über die Luft aus und gelangen über die Niederschläge auf Boden und Bewuchs. Die Überwachung begann daher 1956 mit Aerosolfiltern und Regensammlern, und die Gesamt- Beta-Messung war das einzige Nachweisverfahren. Bei den Luftfiltern geschah dies durch direkte Messung während der Bestaubung, bei den Niederschlagsproben durch Labormessung nach Eindampfen. Solche Meßreihen sind denn auch die längsten, und sie lassen deutlich den Einfluß der Atombombenversuche erkennen, mit den beiden Maxima 1958 und 1962 (Abb. 1). Im Februar/März 1960 registrierten die automatischen Luftüberwachungsanlagen die Spaltprodukte der ersten französischen Atombombe, gezündet in der Sahara. Viele der Überwachungsgeräte mußten zuerst entwickelt werden, teils im Eigenbau, etwa die Aerosol- und großflächigen Regensammler, teils in Zusammenarbeit mit der Industrie, etwa die Schrittfiltergeräte für die Überwachung der Luft und die Wasserprobensammler. Für die Entnahme von quantitativen Aerosolproben aus der oberen Troposphäre bzw. der unteren Stratosphäre wurde ein Luftfilteraggregat gebaut, das an der Flügelunterseite eines Militärflugzeuges befestigt wird. Es ermöglichte den Nachweis frischer Spaltprodukte bereits wenige Tage nach einem Kernwaffenversuch. Das Überwachungsnetz wurde in der Folge ergänzt durch Proben aus den Gewässern, Erde, Gras und Milch, Getreide und weiteren Lebensmitteln bis hin zur Bestimmung der Radioaktivität im menschlichen Körper, d. h. von 137 Cs und 40 K in vivo mittels Anthropospektrometer und von 90 Sr in Milchzähnen aus Schulen und in Wirbelknochen Verstorbener durch Laboranalysen. Diese Messungen am Menschen ermöglichten eine 10 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Überprüfung der aus den Lebensmittelmessungen berechneten Prognosen für die internen Strahlendosen. Bei den Meßgeräten standen anfangs nur Zählrohre für Gesamt-Beta-Messungen zur Verfügung, und Einzelnuklidbestimmungen erforderten chemische Trennverfahren. Ab 1960 ermöglichten NaI-Kristalle in Verbindung mit den damals noch sehr einfachen und störanfälligen Vielkanalanalysatoren die Gamma-Spektrometrie. Bei Spaltproduktgemischen nach Kernwaffenversuchen reichte allerdings die geringe Energieauflösung nicht zur Trennung aller Gammalinien. Der Durchbruch kam Mitte der 60er Jahre mit den Ge(Li)- und später den Reinst-Ge-Detektoren; anfangs noch als Planardetektoren von wenigen cm 2 Fläche, heute meist vom Koaxialtyp mit Größe und Meßemfindlichkeit wie ein 3 x 3 -NaI-Kristall, jedoch rund 40mal besserer Energieauflösung. Damit konnten auch die kompliziertesten Gamma- Spektren verarbeitet werden (Abb. 2), und diese Geräte sind auch heute noch die wichtigsten bei der Radioaktivitätsüberwachung. Sie werden nicht nur im Labor für die Analyse von Proben eingesetzt, sondern seit den 70er Jahren auch direkt im Feld für die sogenannte In-situ- Spektrometrie. Diese ermöglicht, innert weniger Stunden die nuklidspezifische

9 UMWELTÜBERWACHUNG HEUTE Kontamination eines Geländes zu bestimmen, ohne daß dazu Erd- und Grasproben entnommen und im Labor untersucht werden müssen. Die Auswertung der Gamma-Spektren erfolgt heute durch den Computer, dessen stürmische Entwicklung ebenfalls in den 60er Jahren einsetzte. Parallel wurden chemische bzw. physikalische Meßverfahren entwickelt zum Nachweis von Radionukliden, die keine Gammastrahlen emittieren, etwa für Tritium, 14 C, 90 Sr, radioaktive Edelgase wie 85 Kr, 37 Ar, die Alpha- Strahler der Uran- und Thorium- Zerfallsreihen und die Transurane wie etwa 239 Pu. Bei den passiven Methoden zur Registrierung der Ortsdosen bei der Umgebungsüberwachung sind heute Filmund Glas-Dosimeter meist durch Thermolumineszenz-Dosimeter ersetzt worden, bei der aktiven Messung der Ortsdosisleistung werden Ionisationskammern, ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ GM- oder Proportional-Zählrohre, z. T. auch Szintillationsdetektoren verwendet. Bei den Ortsdosen muß der natürliche Untergrund aus kosmischer und terrestrischer Strahlung, mit seinen räumlichen und zeitlichen Variationen, subtrahiert werden. Dies geschieht rechnerisch mit der Methode der ortsspezifischen Parameter (s. Loseblattsammlung AKU/, Blatt 3.4.1), was eine Steigerung der Nachweisempfindlichkeit für die Netto-Dosis aus anthropogenen Immissionen ermöglicht, dies sowohl bei den passiven, integrierenden Dosimetern (0,02 msv/quartal) als auch bei den aktiven, kontinuierlich registrierenden Geräten (30 nsv/stunde). Seit Mitte der 80er Jahre zeichnet sich ein Trend ab in Richtung automatische Fernüberwachung, etwa bei der Ortsdosisleistung oder der Radioaktivität der Luft, mit integrierter Datenverarbeitung. Diese ermöglicht der zuständigen Stelle einen ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ permanenten Überblick über die aktuelle Lage, um bei Veränderungen rasch handeln zu können. Von den Meßgeräten dieser Warnnetze wird eher eine hohe Betriebssicherheit als eine hohe Empfindlichkeit gefordert, und die Warnschwellen sind verhältnismäßig hoch, da Alarmmeldungen, ausgelöst durch die üblichen Variationen der natürlichen Strahlung, zu vermeiden sind. Die Netze ergänzen die empfindlicheren und zuverlässigeren Labormessungen, können diese aber nicht ersetzen. Mit der integrierten Datenverarbeitung werden einerseits die Ergebnisse der automatischen Meßnetze, aber auch jene der Labormessungen verarbeitet. Damit wird eine Weiterverarbeitung der Daten, die Berechnung der Strahlendosen der Bevölkerung, die Anwendung radioökologischer Modelle, das Erstellen von Prognosen und letztlich auch eine Rückkoppelung Messung Modell möglich. Im Fall einer Gefährdung durch 11 ~~~~~~~~~~~~~~~

10 STRAHLENSCHUTZPRAXIS 4/96 Radioaktivität hilft sie der Einsatzorganisation bei der Analyse der Lage und bei der Auswahl von Schutzmaßnahmen für die Bevölkerung. In Verbindung mit geographischen Informationssystemen und entsprechenden Rechenprogrammen ist auch eine rasche Kartierung von Umweltdaten möglich, als Beispiel sei die Europäische Caesium-Kontaminationskarte erwähnt. Die bei der Überwachung gewonnenen Informationen dienen nicht nur den Behörden und Fachleuten, es besteht auch bei der Bevölkerung ein wachsendes Interesse am Zustand der Umwelt und an der Schadstoffbelastung von Luft, Wasser und Lebensmitteln. Wenn diese Daten in verständlicher Form und mit entsprechender Interpretation der Strahlenrisiken in den gedruckten und elektronischen Medien sowie den öffentlichen Datennetzen (z. B. Internet) veröffentlicht werden, helfen sie, unbegründete Ängste abzubauen. ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 12 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Begrenzung der Immissionen Die Überwachung im Normalfall soll drei Bereiche erfassen: 1. die großräumig verbreitete Radioaktivität in Umwelt und Lebensmitteln zur Erfassung regionaler und zeitlicher Variationen sowie langfristiger Akkumulationen, 2. die Umgebung von Kernanlagen, Betrieben und Spitälern, die radioaktive Stoffe produzieren oder verarbeiten, zum Nachweis, daß diese keine unzulässigen Immissionen verursachen, 3. die Bestimmung der Strahlenexposition der Bevölkerung aus natürlichen und künstlichen Strahlenquellen sowie deren zeitliche und örtliche Variationen. Für den Schutz der Bevölkerung vor radioaktiven Immissionen besteht ein dreistufiges Konzept: 1. Gemäß den Vorgaben der International Commission on Radiological Protection (ICRP) in der Publikation von 1990 geht man von folgendem Schutzziel aus: Niemand soll durch anthropogene radioaktive Immissionen in der Umwelt mehr als 1 msv/jahr erhalten. Eine dauernde und lückenlose Überprüfung dieses Schutzzieles ist jedoch nicht möglich; es kann ja nicht die ganze Bevölkerung mit Dosimetern ausgerüstet und sämtliche Nahrung vor dem Verzehr analysiert werden. Zudem wäre es auch von der Meßempfindlichkeit her kaum möglich, die Überschreitung einer solch tiefen Dosislimite mit genügender Sicherheit nachzuweisen. 2. Die Strahlenschutzgesetzgebung legt daher Immissionsgrenzwerte für Luft und Wasser im öffentlichen Bereich sowie Toleranz- und Grenzwerte für Radionuklide in Lebensmitteln so fest, daß auch bei Dauerbelastung das 1-mSv-Schutzziel nicht verletzt werden kann. Die zuständigen Behörden müssen durch eine dauernde Überwachung nachweisen, daß diese Immissionsgrenzwerte eingehalten sind. 3. Betriebe, die beim bestimmungsgemäßen Betrieb Radioaktivität über Abwasser und Abluft (Gase und Aerosole) an die Umwelt abgeben, erhalten in der Betriebsbewilligung Emissionslimiten, die so festgelegt sind, daß der Betrieb die genannten Immissionsgrenzwerte bzw. das 1-mSv-Schutzziel nur zu einem Bruchteil, den sogenannten quellenbezogenen Dosisrichtwert, ausschöpfen kann. Dieser Anteil beträgt beispielsweise bei den Kernkraftwerken 20 Prozent, bei kleineren Betrieben nur wenige Prozent. Die Emissionslimiten sind juristisch verbindlich, und der Betreiber muß seine Abgaben zuhanden der Bewilligungsbehörde bilanzieren. Bei Immissionen aus unkontrollierbaren Quellen, wie etwa Unfälle in Kernanlagen, Transportunfälle, A-Bomben-Explosionen, Altlasten etc., wird ein Dosis- Maßnahmen-Konzept angewendet, das als Basis zur Beurteilung und zur Anordnung von Schutzmaßnahmen dient und festlegt, wann solche Maßnahmen anzuordnen sind bzw. wann keine erforderlich sind. Gesetzliche Vorschriften betreffend den Strahlenschutz wurden erstmals im Bundesgesetz über die friedliche Verwendung der Atomenergie und den Strahlenschutz (Atomgesetz) von 1959 und der Verordnung über den Strahlenschutz von 1963 bzw festgelegt. Seit 1994 ist ein neues Strahlenschutzgesetz (StSG) und eine neue, auf den aktuellen Empfehlungen der ICRP aufbauende Strahlenschutzverordnung (StSV) in Kraft. Von der Methodik her lassen sich drei Arten von Überwachungsverfahren unterscheiden: 1. die automatischen Überwachungsnetze, bei denen z. B. die Ortsdosisleistung oder die Radioaktivität der Luft vor Ort automatisch überwacht wird. Diese Systeme haben Alarmschwellen, die den zuständigen Stellen ein rasches Handeln ermöglichen sollen. Diese Frühwarnnetze haben den Vorteil, kontinuierlich und schnell zu sein, so daß keine Zeit mit dem Transport der Probe und der nachträglichen Messung im Labor verlorengeht. 2. Integrierende, d. h. kontinuierlich gesammelte Proben aus der Umwelt, die im Labor analysiert werden, beispielsweise Niederschläge, Aerosolfilter, Wasser aus Flüssen oder Kläranlagen. Diese ermöglichen die Bestimmung der während einer gewissen Zeit akkumulierten Aktivität, sie liefern daher einen Integralwert über die Sammelperiode und sind die aussagekräftigsten und empfindlichsten Nachweisverfahren. 3. Stichproben von Erde, Gras, Milch, Getreide, anderen Lebensmitteln, Sedimenten, Wasserpflanzen und Fischen, die ebenfalls im Labor analysiert werden. Wichtig ist hier die Repräsentativität, sowohl für den Probenahmeort wie auch für den Probenahmezeitpunkt und das Probenmaterial. In diesem Zusammenhang muß man sich beispielsweise überlegen, ob eine Milchprobe einer einzel-

11 UMWELTÜBERWACHUNG HEUTE nen Kuh, eines ganzen Hofes oder aus einer regionalen Milchsammelstelle benötigt wird. Von Belang ist auch, ob die Kühe an den Tagen zuvor Frischgras oder Trockenfutter erhalten haben. An den Probenahmen und Messungen sind unter Koordination durch das Bundesamt für Gesundheit (BAG) die meisten Amtsstellen, Laboratorien und Hochschulen beteiligt, die in diesem Bereich über ein entsprechendes Know-how und Laboreinrichtungen verfügen. Dazu gehören auch die übrigen Genehmigungs- und Aufsichtsbehörden: die Hauptabteilung für die Sicherheit der Kernanlagen (HSK) und die Schweizerische Unfallversicherungsanstalt. Letztere ist für die Bereiche Industrie, Handel und Gewerbe zuständig, während das BAG die Aufsicht bei Betrieben der Medizin, Forschung und Lehre führt. Bei der Überwachung der Radioaktivität der Lebensmittel liegt der Vollzug, d. h. die regelmäßige Kontrolle sowie gegebenenfalls die Sperrung von Lebensmitteln, bei den Kantonalen Laboratorien. Der Bund koordiniert und unterstützt bei meßtechnischen Fragen und bei der Qualitätssicherung. Die Ergebnisse der Überwachung werden vom BAG gesammelt und zusammen mit den daraus resultierenden Strahlendosen der Bevölkerung in den jährlichen Berichten zur Umweltradioaktivität veröffentlicht. Anforderungen an die Überwachungsverfahren Das Aufstellen eines Überwachungsprogrammes, das ein ganzes Land abdecken soll sowie die Umgebung bestimmter Betriebe zu kontrollieren hat, erfordert Erfahrung und ein Abwägen zwischen dem Wünschbaren und Möglichen. Letztlich ist kein zeitlich und räumlich noch so dichtes Meßprogramm lückenlos. Optimieren und das Schaffen von Redundanz ist daher wichtig. Bei der Wahl der Probenahme- und Meßverfahren muß man sich überlegen, welche möglichen Emissionen bei bestimmungsgemäßem Betrieb und bei Störfällen ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Abb 3: Die automatischen Überwachungsnetze in der Schweiz: NADAM für die Ortsdosen landesweit an 58 Stellen; MADUK für die Ortsdosen in der Umgebung der Kernkaftwerke mit je Stationen und RADAIR für die Radioaktivität der Aerosole in der Luft mit 10 Stationen und einer im Fürstentum Liechtenstein. erfolgen und auf welchen Belastungspfaden sie zur Strahlenexposition der Umgebungsbevölkerung beitragen. Die Dosisrelevanz ist hier die entscheidende ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Größe. Bei den wichtigsten Belastungspfaden ist es sinnvoll, zur Erhöhung der Redundanz verschiedene, voneinander unabhängige Meßverfahren einzusetzen. 13 ~~~~~~~~~~~

12 STRAHLENSCHUTZPRAXIS 4/96 Abb 4: Plan für die radiologische Umgebungsüberwachung des Kernkraftwerkes Gösgen-Däniken. Bei der Auswahl der Meßverfahren ist zu prüfen, 1. ob diese die geforderte Nachweisgrenze erreichen, 2. wie spezifisch sie die zu überwachenden Nuklide bzw. den zu überwachenden Belastungspfad erfassen, 3. wie gut sie bezüglich eines Untergrundes oder einer Vorbelastung aus einer andern Quelle unterscheiden können, 4. wie hoch deren räumliche bzw. zeitliche Auflösung ist (konkret heißt das, ob man eine Punktmessung für einen bestimmten Zeitpunkt bzw. einen bestimmten Probenahmeort wünscht oder einen Mittelwert über eine längere Zeitperiode oder eine bestimmte Region), 5. welcher Aufwand für Probenahme und Messung erforderlich ist und wie qualifiziert das Personal sein muß, 6. ob ortsfeste oder mobile Probenahme bzw. Meßgeräte benötigt werden, 7. wie schnell die Verfahren sind, also wann ein validiertes Resultat vorliegt und 8. ob für gewisse Parameter eine automatische Vor-Ort-Messung mit Datenfernübertragung erwünscht ist. Bei der anlagenbezogenen Überwachung soll die Nachweisempfindlichkeit ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hinreichend sein, um eine Verletzung von Abgabe- bzw. Immissionslimiten mit genügender statistischer Signifikanz nachzuweisen. Bei der landesweiten Überwachung, wo es darum geht, auch langfristige Trends zu verfolgen, macht es durchaus Sinn, an wenigen Stellen mit größerer Empfindlichkeit zu messen. Bei der Subtraktion eines Untergrundes oder einer Vorbelastung aus einer andern Quelle, etwa 137 Cs aus dem Kernwaffenausfall oder vom Reaktorunfall in Tschernobyl, oder bei der Ortsdosisleistung die Beiträge durch die terrestrische und kosmische Strahlung kann die Methode der ortsspezifischen Parameter hilfreich sein. Auch Beweissicherungsmessungen, die bereits vor Betriebsaufnahme durchgeführt werden, sind hierzu von Nutzen. Die Erfahrungen bei der Umweltüberwachung haben wie in anderen Bereichen gezeigt, daß die besten Gesetze und Grenzwerte nichts nützen, wenn sie nicht durch eine entsprechende Überwachung ergänzt werden. Umweltmessungen können auch erforderlich sein, um nachzuweisen, daß ein Betrieb Emissionsvorschriften verletzt hat. Häufiger ist jedoch der umgekehrte Fall nachzuweisen, daß beobachtete oder vermutete Veränderungen in der Umwelt oder eine Zunahme bei gewissen Erkrankungen nicht durch Emissionen eines bestimmten 14 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Betriebes verursacht worden sind. Die Umweltmessungen müssen in solchen Fällen den Epidemiologen als Basiswerte dienen können, weshalb es durchaus Sinn macht, an wenigen Stellen mit einer höheren Nachweisempfindlichkeit zu messen. Überwachungsprogramme in der Schweiz Automatische Frühwarnnetze (Abb. 3) überwachen die Ortsdosen an 58 Stellen in der Schweiz (NADAM) mit GM-Zählrohren, die alle 10 Minuten von der Zentrale abgefragt werden. Sie decken einen Meßbereich vom natürlichen Niveau bis etwa 50 msv/h ab. Ähnliche Netze zur automatischen Erfassung der Ortsdosisleistung werden von der HSK in der Nahumgebung der Kernkraftwerke betrieben. Für die automatische Erfassung der Radioaktivität der Luft ist ein Warnnetz im Aufbau, das aus zehn Stationen in der Schweiz und einer im Fürstentum Liechtenstein besteht. Gemessen werden kontinuierlich die Alpha- und Beta-Aktivität der Aerosole und daraus, durch Subtraktion der natürlichen Radon-Tochterprodukte, der Anteil der künstlichen Beta- Aktivität berechnet, mit einer Nachweisgrenze von etwa 0,5 Bq/m 3. Die Warnschwellen für die Netto-Beta-Aktivität liegen bei 1,5 und 30 Bq/m 3. Eine Ergänzung dieses Netzes durch automatische Monitore für das elementare Jod und nuklidspezifische Aerosolmonitore an drei Standorten ist in Planung. Für die Erfassung der tiefen Aktivitätspegel in der Luft und zum frühzeitigen Erkennen langfristiger Trends werden 3 (bald 4) Hoch-Volumen-Aerosolsammler mit m 3 /h betrieben. Bei wöchentlichem Filterwechsel in Verbindung mit Low-Level-Messungen liegt die Nachweisgrenze für 137 Cs bei 10 7 Bq/m 3 ; im Vergleich dazu wurden in unserem Land in der radioaktiven Wolke nach dem Reaktorunfall von Tschernobyl Konzentrationen von einigen Bq/m 3 registriert. Zur Sammlung von Aerosolproben in 10 bis 15 km Höhe steht das bereits erwähnte Luftfilteraggregat zur Verfügung, das bei

13 UMWELTÜBERWACHUNG HEUTE Bedarf vom Überwachungsgeschwader der Schweizer Armee eingesetzt wird. Der Nachweis von radioaktiven Edelgasen in der Luft, wie 85 Kr oder 37 Ar, oder von 14 C, das von den Pflanzen mit dem Kohlenstoff aus der Luft aufgenommen wird, erfolgt durch Spezialmethoden an der Universität Bern. Die Niederschläge werden an 5 Stellen kontinuierlich gesammelt mit Trichtern von 1 m 2 Sammelfläche. Die Proben werden wöchentlich nach Eindampfen gammaspektrometrisch untersucht, wobei eine Nachweisgrenze von 20 mbq/l erreicht wird. Auch die Tritiumaktivität dieser Proben wird bestimmt; die Nachweisgrenze liegt bei 0,5 Bq/l. Kontinuierlich gesammelt und wöchentlich gemessen werden auch Oberflächengewässer, insbesondere die größeren Flüsse beim Verlassen der Schweiz: Der Rhein oberhalb und unterhalb des Bodensees und unterhalb von Basel, die Rhône vor der Einmündung in ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ den Genfer See und unterhalb von Genf, der Doubs bei St. Ursanne/JU sowie Ticino und Inn. Stichproben von Erde und Gras werden regelmäßig an zahlreichen Stellen im Schweizerischen Mittelland, den Vor- und Südalpen sowie in den Hochalpen erhoben, ebenso auch Milch und weitere Lebensmittel wie etwa Getreide, Pilze und Wild. 90 Sr im menschlichen Körper wird in Milchzähnen aus Schulen und in Wirbelknochen Verstorbener gemessen. Der 137 Cs- bzw. der 40 K-Gehalt wird mittels Anthropospektrometer jährlich an mehreren Schulklassen bestimmt. Bei Kernanlagen gelten spezielle Meßprogramme, entsprechend den Emissionen und den Besonderheiten der jeweiligen Standorte (Abb. 4). Ein Teil der Messungen wird vom Betreiber oder von einem durch diesen beauftragten Labor durchgeführt und durch Parallelmessungen eines amtlichen Labors kontrolliert. Für ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ die Ortsdosen bestehen nebst den in der Nahumgebung und entlang der Umzäunung aufgestellten und vierteljährlich ausgewerteten Thermolumineszenz-Dosimetern automatische Meßnetze für die Gamma-Ortsdosisleistung (MADUK) mit je 12 bis 18 Stationen. Zur Ergänzung werden jährliche Meßfahrten und In-situ- Messungen mit tragbarem Germanium- Spektrometer durchgeführt. Die Sammlung von Niederschlägen erfolgt mit Regensammlern vom gleichen Typ wie jene der nationalen Überwachung. Staubproben werden mit Aerosolsammlern mit m 3 /h Durchsatz gesammelt, die aus der Luft abgelagerten Aerosole auf je 4 12 Vaselineplatten, deren Gamma-Aktivität monatlich gemessen wird. Flußwasser wird oberhalb und unterhalb der Werke kontinuierlich gesammelt und in der Regel wöchentlich gemessen. Im weiteren werden Stichproben von Grundwasser, Erde, Gras, Milch, 15 ~~~~~~~~~~~~~~~

14 STRAHLENSCHUTZPRAXIS 4/96 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Getreide, Fischen, Wasserpflanzen und Sedimenten erhoben sowie Baumblätter zur Bestimmung des 14 C-Gehaltes. Meßverfahren ist, außer beim 14 C, die Gamma-Spektrometrie; bei Erde, Gras, Milch und Getreide wird auch 90 Sr, bei Niederschlägen und Oberflächengewässern auch Tritium bestimmt. Bei den übrigen Immissionsquellen dominieren zwei Nuklide: Tritium aus der Uhrenindustrie und 131 Jod aus medizinischen Anwendungen in Spitälern. Tritium wird in der Umgebung dieser Betriebe in Niederschlägen, Oberflächengewässern und in der Luftfeuchte z. T. kontinuierlich überwacht, ergänzt durch Messungen am Ausfluß von Abfalldeponien, durch Urinuntersuchungen von Anwohnern und Tritiumbestimmungen in Milch- und Gemüseproben aus der Umgebung. Die Radioaktivitätsabgaben aus den Spitälern, vor allem das 131 Jod aus Schilddrüsentherapien, erfolgt über die Kanalisation der entsprechenden Agglomerationen, weshalb zur Überwachung seit den 70er Jahren wöchentliche Sammelproben vom Ausfluß der Kläranlagen gemessen werden. Diese ermöglichen eine Bilanzierung des 131 Jod- Abflusses der betreffenden Regionen und haben dazu geführt, daß bei Spitälern Rückhalteanlagen für die Abwässer der Jod-Therapien eingebaut wurden. Ausblick Ein Überwachungsprogramm kann seinen Zweck nur erfüllen, wenn dessen Ziele klar formuliert sind und wenn bei der Festlegung des Programms und bei der Wahl der Meßverfahren den möglichen radiologischen Belastungspfaden Rechnung getragen wird. Bei der Optimierung des Programms ist bei den wichtigsten Belastungspfaden auf Redundanz zu achten durch den Einsatz mehrerer, voneinander unabhängiger Meßverfahren. Beim Aufstellen der Programme und bei der Wahl der Überwachungsverfahren ist zu unterscheiden zwischen a) einem nationalen (großräumigen) Überwachungsprogramm, b) den anlagenbezogenen Umgebungsüberwachungsprogrammen, c) den Meßreihen für wissenschaftliche Untersuchungen, d) dem Notfall-Meßprogramm. ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Jeder dieser Fälle hat andere Anforderungen und Prioritäten, was zu berücksichtigen ist. Grundsätzlich kommt bei der Überwachung Qualität vor Quantität, und dies nicht nur bei den Messungen, sondern auch bei der Probenahme und bei der Auswahl von Probenahmestellen. Eine Teilnahme an Ringversuchen und Vergleichsmessungen ist unerläßlich, ebenso eine regelmäßige Kontrolle der Kalibrierung und des Nulleffektes der Instrumente sowie der Labors und Geräte auf Kontamination. Bei Labors mit offiziellen Funktionen, die beispielsweise Zertifikate oder Gutachten für Gerichte erstellen, ist eine Akkreditierung von Vorteil. Datenauswertung und Interpretation der Ergebnisse hat aus der Sicht des Strahlen- und Umweltschutzes zu erfolgen. Hierzu gehören auch die Berechnung von Nachweis- und Erkennungsgrenzen, die Prüfung der Signifikanz und Repräsentativität einzelner Resultate, der Vergleich von Meßreihen und die Zusammenfassung von Ergebnissen durch Mittelwertbildung, wobei auch die Meßwerte unter der Nachweisgrenze korrekt zu berücksichtigen sind. Die Umgebungsüberwachung kerntechnischer Anlagen in Deutschland Grundsätze, Programme, Ergebnisse Die Umgebungsüberwachung kerntechnischer Anlagen in Deutschland erfolgt, wie bereits vorstehend beschrieben, gemäß der Richtlinie zur Emissions- und Immissionsüberwachung. Der folgende Abschnitt gibt einen Überblick über die Grundsätze und Einzelvorschriften dieser Richtlinie und zeigt einige typische Resultate der Überwachung. Überwachungsgrundsätze Die Praxis der Umgebungsüberwachung zeigt, daß die Abgaberaten von Radionukliden mit der Abluft so gering sind, daß sie in der Umgebung kerntechnischer Anlagen mit den Methoden der Routineüberwachung in der Regel nicht nachzuweisen sind. Auch im ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 16 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Abwasser sind allenfalls direkt geringe Tritium-Aktivitäts-Konzentrationen und im Sediment gelegentlich Spuren anderer Radionuklide nach einer Anreicherung meßbar. Trotz dieser Erfahrung kann die zuständige Behörde eine Immissionsüberwachung anordnen, die immer im Zusammenhang mit der Emissionsüberwachung gesehen werden muß. Die Umgebungsüberwachung ergänzt die Emissionsüberwachung mit den Zielen: die Aktivitätsabgaben zusätzlich zu kontrollieren, die Einhaltung der Dosisgrenzwerte in der Umgebung zu verifizieren und langfristige Akkumulationen in der Umwelt zu erkennen. Sie ergibt eine unmittelbare Dokumentation über den Zustand der Umwelt. Sie ist auch zugleich Training für entsprechende Messungen in einem Störfall. Bei der Umgebungsüberwachung nach der REI [1] sind alle relevanten Expositionspfade des Menschen über äußere Bestrahlung, Inhalation und Ingestion zu berücksichtigen. Dabei sind die Probeentnahmen und Messungen unter Beachtung von örtlichen radioökologischen Gegebenheiten in den Maximalbe-

15 UMWELTÜBERWACHUNG HEUTE reichen der Beaufschlagung zu konzentrieren. Auf die Repräsentativität der Probenahmen und Messungen ist zu achten. So nutzt z. B. eine Aerosolprobenahme im errechneten Maximum der Beaufschlagung wenig, wenn die Luftströmung durch Bebauung oder Pflanzenwuchs nachhaltig gestört ist oder die Probenahme im Lee einer Meßhütte erfolgt (Beispiele aus der Praxis). Um eine zusätzliche Beurteilung der Einhaltung der Dosisgrenzwerte des 45 Strahlenschutzverordnung zu ermöglichen, sind die Nachweisgrenzen mit Ausnahme der Brennelementfabriken so festgelegt, daß in der Umgebung der Anlage für jeden der drei Expositionspfade je 1 /3 der Dosisgrenzwerte, d. h. jeweils 0,1 msv effektive Dosis nachgewiesen werden kann. Für den Sonderfall der Direktstrahlung aus der Anlage gilt entsprechend 1 /3 des Grenzwertes des 44 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Strahlenschutzverordnung eine Nachweisgrenze von 0,5 msv/jahr am Zaun. Da zur Strahlenexposition durch Inhalation und Ingestion jeweils einige in der Praxis jedoch nie mehr als 10 Nuklide signifikant beitragen, wurden die erforderlichen nuklidspezifischen Nachweisgrenzen so abgeleitet, daß noch ein Dosisniveau von 0,01 msv ( 1 /10 von 0,1 msv), entsprechend 1 /30 des Dosisgrenzwertes für jedes relevante Nuklid, erfaßt werden kann. Die Meß- und Probenahmefrequenzen für die verschiedenen Umweltmedien müssen der physikalischen Halbwertszeit sowie den Transferzeiten von Radionukliden zum Menschen angepaßt sein. Die Qualität der Analyse- und Meßverfahren ist durch regelmäßige Ringvergleiche zu überprüfen. Um eine Erhöhung der Radioaktivität in der Umgebung kerntechnischer Anlagen über den schon früher vorhandenen ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Untergrund erkennen zu können, müssen zwei Jahre vor der Inbetriebnahme Nullpegelmessungen durchgeführt werden, deren Umfang sich an den Messungen für den bestimmungsgemäßen Betrieb orientieren. In der Phase der Stillegung und des sicheren Einschlusses sind die Messungen so lange durchzuführen, wie in diesen Anlagen Kernbrennstoffe, Spalt- und Aktivierungsprodukte verbleiben. Der Umfang der Messungen kann in dem Maße entsprechend reduziert werden, wie durch Änderungen von Art und Aktivität der in der Anlage verbliebenen radioaktiven Stoffe Auswirkungen in der Umgebung nicht mehr zu besorgen sind. Die Umgebungsmeßprogramme Die REI [1], die nunmehr mit den Anhängen A (Kernkraftwerke), B (Brennelementfabriken), C1 (Brennelementzwischenlager mit Luftkühlung [Trockenlager]), C2 17 ~~~~~~~~~~~~~~~

16 STRAHLENSCHUTZPRAXIS 4/96 Nr. Überwachter Art der Brenn- Brenn- Endlager Forschungs- Kernkraft- Umweltbereich Messung, element- element- reaktor werk Meßgröße fabrik Zwischen- 1MW th lager (Trockenlager) 1.1 Gammastrahlung Ortsdosislstg. xx xx xx Ortsdosis xx xx xx xx xx 1.2 Neutronentrahlung Ortsdosislstg. xx Ortsdosis xx xx x 1.3 Aerosole Gesamt-Beta x Gamma-Spkt. x x xx Gesamt-Alpha x 1) x 90 Sr x 1.4 gasförmiges Iod 131 I x xx 2. Niederschlag Gamma-Spkt. x xx xx Gesamt-Alpha xx 1) 3 H x 3. Boden Gamma-Spkt. xx xx xx 4. Bewuchs Gamma-Spkt. xx xx xx 5. Oberflächenwasser Gamma-Spkt. xx x xx 3 H xx x xx 6. Grundwasser Gamma-Spkt. xx xx Gesamt-Alpha xx 1) 3 H x xx xx = erforderlich x = u. U. erforderlich = nicht erforderlich 1) = alphanuklidspezifische Messung bei Überschreiten eines Schwellenwertes [1] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Richtlinie zur Emissions- und Immissionsüberwachung kerntechnischer Anlagen, GMBl. 1993, S. 502 ff. und GMBl. 1996, S. 195 f. Tabelle 1: Überwachungsprogramm für den Genehmigungsinhaber im bestimmungsgemäßen Betrieb ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ (Endlager für radioaktive Abfälle) sowie D (Sonderfälle) vorliegt, regelt die Emissionsund Immissionsüberwachung kerntechnischer Anlagen detailliert (einzige größere Ausnahme ist die Emissionsüberwachung von Kernkraftwerken, wo weitgehend auf die entsprechenden KTA-Regeln 1503 verwiesen werden konnte) und ist demzufolge eine umfangreiche Richtlinie. In Anbetracht dessen lag es nahe, eine tabellarische Kurzübersicht der Umgebungsüberwachungsmessungen anzufertigen, bei der zwar Einzelheiten wie z. B. Auswahl der Meßorte, erforderliche Nachweisgrenzen, Meß- oder Probenahmeintervalle verloren gehen, andererseits aber ein schneller, vergleichender Überblick ermöglicht wird (s. Tabellen 1 und 2). Die Tabellen orientieren sich in ihrem Aufbau an der REI und sind selbsterklärend. Die mit x gekennzeichneten, mit u. U. erforderlich summarisch bezeichneten 18 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Messungen umfassen verschiedene Sachverhalte. Das Erfordernis hängt im allgemeinen von der zu erwartenden Nuklidzusammensetzung und den Aktivitätskonzentrationen in Abluft und Abwasser ab. Bei Kernkraftwerken und Forschungsreaktoren werden mit u. U. erforderlich auch Alternativmessungen gekennzeichnet. Z. B. können beim Forschungsreaktor die Aerosole entweder durch eine Gesamt-Beta- oder eine gammaspektro-

17 UMWELTÜBERWACHUNG HEUTE metrische Messung, das 3 H entweder im Niederschlag oder im Grundwasser bestimmt werden. Der Forschungsreaktor 1Mw th wurde als aktuelles Beispiel für den Anhang D Sonderfälle gewählt. Die Überwachungsmaßnahmen nach Anhang D sollen unter Anwendung des Verhältnismäßigkeitsmaßstabs auf den Regelungen des Anhangs A basieren. Insofern ist ohnehin eine weitgehende Übereinstimmung mit dem Kernkraftwerk zu erwarten. Die Abweichungen geben vor allem die am Forschungsreaktor des Hahn-Meitner-Instituts in Berlin geübte Praxis wieder. Die Autoren danken Frau Eva Marie Friedland vom Hahn-Meitner-Institut für entsprechende Zuarbeit. Abschließend sei auf einige Besonderheiten bei den Umgebungsüberwachungsprogrammen hingewiesen. Bei Brennelementfabriken ist ein Nachweis von Uran und Plutonium in den Sekundärmedien ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ der Umgebung der Anlage praktisch auszuschließen, da die natürliche Uranaktivität im Boden ( Bq/kg) und von 239/240 Pu durch den Kernwaffen-Fallout ( Bq/m 2 ) ein Vielfaches dessen ist, was beim bestimmungsgemäßen Betrieb an Ablagerungen zu erwarten ist. Es wurde deshalb auf die Beprobung des Bodens, von Nahrungsmitteln und von Milch verzichtet. Es sind lediglich zwei Bewuchsstichproben pro Jahr in der Vegetationszeit vorgesehen. Das Überwachungsprogramm konzentriert sich statt dessen bei dieser Anlage auf den kritischen Expositionspfad der Inhalation, d. h. auf die Überwachung des Primärmediums Luft. Entsprechend sind hier die Nachweisgrenzen abweichend vom sonst üblichen 1/3-Prinzip so festgelegt, daß für die Dosisbeiträge durch Inhalation 60 % und durch Ingestion 30 % der Dosisgrenzwerte des 45 Strahlenschutzverordnung sicher nachgewiesen werden können. Bei Brennelementzwischenlagern mit Luftkühlung (Trockenlager) sieht die REI vor, daß auf eine Emissionsüberwachung verzichtet werden kann, wenn die Dichtigkeit der Behälter nachgewiesen ist und ständig überwacht wird. Konsequenterweise wurde daher auch auf eine routinemäßige Immissionsüberwachung im Normalbetrieb mit Ausnahme der Messung der Gamma- und Neutronenstrahlung am Zaun verzichtet. Beim Endlager muß ein breiteres Nuklidspektrum berücksichtigt werden als bei anderen kerntechnischen Anlagen. Dies führte dazu, daß das Routinemeßprogramm relativ umfangreich ist, obwohl die zu erwartenden Emissionen gering sind. Expositionspfade und überwachte Medien Die aus einem Kernkraftwerk in die Umge- 19 ~~~~~~~~~~~~~~~

18 STRAHLENSCHUTZPRAXIS 4/96 Nr. Überwachter Art der Brenn- Brenn- Endlager Forschungs- Kernkraft- Umweltbereich Messung, element- element- reaktor werk Meßgröße fabrik Zwischen- 1MW th lager (Trockenlager) 1.1 Gammastrahlung Ortsdosislstg. Ortsdosis xx xx xx xx xx 1.2 Neutronentrahlung Ortsdosislstg. Ortsdosis xx xx x 1.3 Aerosole Gamma-Spkt. x xx xx Gesamt-Alpha x 1) Alpha-Spkt. x x 2. Niederschlag Gamma-Spkt. xx xx Gesamt-Alpha xx 1) 3 H x 3. Boden Gamma-Spkt. xx xx xx 4. Weidebewuchs Gamma-Spkt. xx xx xx Alpha-Spkt. xx 3 H xx 14 C xx 5. pflanzliche Gamma-Spkt. xx xx xx Nahrungsmittel 90 Sr xx xx xx 6. Kuhmilch Gamma-Spkt. xx x xx 90 Sr x xx 131 I x xx 7.1 Oberflächenwasser Gamma-Spkt. xx xx Gesamt-Alpha xx 1) 3 H xx xx 7.2 Sediment Gamma-Spkt. xx x xx 7.3 Klärschlamm Gesamt-Alpha xx 1) 8. Fisch Gamma-Spkt. x xx 9. Trinkwasser Gamma-Spkt. x xx 3 H x xx 90 Sr x xx 10. Grundwasser Gesamt-Alpha xx 1) 3 H xx xx = erforderlich x = u. U. erforderlich = nicht erforderlich 1) = alphanuklidspezifische Messung bei Überschreiten eines Schwellenwertes Tabelle 2: Überwachungsprogramm für die unabhängigen Meßstellen im bestimmungsgemäßen Betrieb ~~~~~~~~~~~~~~~ 20

19 UMWELTÜBERWACHUNG HEUTE Programm- überwachter Meßgröße erforderliche Art und Häufigkeit der Probenentnahme- bzw. Meßorte/ punkt nach Umwelt- Art der Messung Nachweis- Probenentnahmen und Bemerkungen Tabelle A1 bereich grenze der Messungen unda2 KWO LfU der REI 1. Luft 1.1 Luft/ Gamma- 50 nsv/h kontinuierliche Meßstationen: Meßstationen äußere Ortsdosisleistung Registrierung Obrigheim aus der Kern- Strahlung (ungünstigste reaktorfernüber- Einwirkungsstelle), wachung (KFÜ) Mörtelstein (zweithäufigste Ausbreitungsrichtung) Gamma-Ortsdosis 0,1 msv jährliche Auswertung 50 Festkörperdosi- 30 Festkörperim Jahr meter in der Umge- dosimeter in bung des KWO, der Umgebung des KWO, da- von 12 am Zaun des KWO davon 12 am Zaun des KWO 1.2 Luft/ durch Gamma- 0,4 mbq/m 3 kontinuierliche Samm- Meßstationen: vierteljährliches Aerosole spektrometrie bezogen auf lung über einen Zeit- Obrigheim, Ausmessen von ermittelte spezifi- 60 Co raum von 14 Tagen Mörtelstein Teilen aller Filter, sche Einzelnuklid- und anschließende die von KWO aktivität Auswertung der LfU zur Verfügung gestellt werden 90 Sr 2 mbq/m 3 nur bei Über- entsprechende entfällt schreitung einer Filter der Meß- 137 Cs-Aktivitätskon- stationen: zentration von Obrigheim, 4 mbq/m 3 Mörtelstein erforderlich 1.3 Luft/gasför- durch Gamma- 2 mbq/m 3 kontinuierliche Samm- Meßstationen: entfällt miges Jod spektrometrie lung über einen Zeit- Obrigheim, (elementar u. ermittelte spe- raum von 14 Tagen Mörtelstein organisch zifische Einzel- und anschließende gebunden) nuklidaktivität Auswertung 2. Niederschlag durch Gamma- 0,05 Bq/l kontinuierliche Samm- Meßstationen: monatliche spektrometrie er- bezogen auf lung, monatliche Aus- Obrigheim, Auswertung der mittelter Aktivitäts- 60 Co wertung Binau Siedlung von KWO zur eintrag einzelner (Referenzort) Verfügung ge- Radionuklide stellten Niederschlagsmengen 3. Boden durch Gamma- 0,5 Bq/kg zwei Stichproben Obrigheim Obrigheim spektrometrie bezogen auf pro Jahr (ungünstigste (ungünstigste ermittelte spe- 60 Co Einwirkungs- Einwirkungszifische Einzel- und Trocken- stelle), stelle), nuklidaktivität masse (TM) Gammelsbach Sinsheim (Referenzort) (Referenzort) 4. Pflanzen/ durch Gamma- 0,5 Bq/kg zwei Stichproben Obrigheim, Obrigheim, Bewuchs: spektrometrie bezogen auf pro Jahr Gammelsbach Sinsheim Gras ermittelte spe- 60 Co zifische Einzelnuklidaktivität und TM Tabelle 3: Maßnahmen zur Überwachung der Umgebung des Kernkraftwerkes Obrigheim durch den Betreiber (KWO) und die Landesanstalt für Umweltschutz (LfU) im bestimmungsgemäßen Betrieb (Fortsetzung auf Seite 22) 21 ~~~~~~~~~~~~~~~~

20 STRAHLENSCHUTZPRAXIS 4/96 Programm- überwachter Meßgröße erforderliche Art und Häufigkeit der Probenentnahme- bzw. Meßorte/ punkt nach Umwelt- Art der Messung Nachweis- Probenentnahmen und Bemerkungen Tabelle A1 bereich grenze der Messungen unda2 KWO LfU der REI (jahrgangsreine Probe) heim, Bereich Sinsheim (Referenzort) 6. Milch und durch Gamma- 0,2 Bq/l 2 Stichproben entfällt Obrigheim Milchprodukte: spektrometrie bezogen auf während der (im Bereich der Kuhmilch ermittelte spe- 60 Co Grünfutterzeit ungünstigsten Einwirkungsstel- le), Milchzentrale Mannheim zifische Einzelnuklidaktivität 5. Ernährungs- durch Gamma- 0,2 Bq/kg mehrere Proben entfällt Obrigheim und kette Land: spektrometrie bezogen auf über das Jahr Binau (im Bereich pflanzliche ermittelte spe- 60 Co und verteilt, je der ungünstig- Nahrungs- zifische Einzel- Frischmasse nach Erntezeit sten Einwirmittel nuklidaktivität (FM) kungsstellen), Sinsheim und Eschelbronn (Refrenzorte) vorzugs- 90 Sr 0,04 Bq/kg an etwa der entfällt Obrigheim weise Gemüse, bezogen auf Hälfte der Nah- und Binau, Obst, Getreide, FM rungsmittel Sinsheim und Kartoffeln Eschelbronn und Wein 3 H 10 Bq/l Wein entfällt Bereich Obrig- 90 Sr 0,02 Bq/l 2 Stichproben entfällt Obrigheim, während der Milchzentrale Grünfutterzeit Mannheim 131 I 0,01 Bq/l monatlich entfällt Obrigheim während der Milchzentrale Grünfutterzeit Mannheim 7. Oberirdische Gewässer 7.1. Oberflächen- durch Gamma- 0,05 Bq/l kontinuierliche je eine Proben- vierteljährliche wasser spektrometrie bezogen auf Probennahme entnahmestelle Auswertung ermittelte spe- 60 Co und vierteljähr- im Einlauf- und eines aliquoten zifische Einzel- liche Auswertung Auslaufwerk Anteils der von nuklidaktivität KWO entnommenen Wasserproben 3 H 10 Bq/l kontinuierliche je eine Proben- vierteljährliche Probenentnahme entnahmestelle Auswertung und vierteljähr- im Einlauf- und eines aliquoten liche Auswertung Auslaufwerk Anteils der von KWO entnommenen Wasserproben 7.2. Sediment durch Gamma- 5 Bq/l halbjährliche entfällt oberhalb KWO: spektrometrie bezogen auf Auswertung von Obrigheim ermittelte spe- 60 Co und Stichproben (Neckarbrücke) zifische Einzel- TM unterhalb KWO: nuklidaktivität nach Auslaufwerk, Schleuse Guttenbach Tabelle 3: Fortsetzung ~~~~~~~~~~~~~ 22 ~~