Die Unfälle von Tschernobyl und Fukushima und ihre Folgen für Mensch und Umwelt. Rolf Michel

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1 Zentrum für Strahlenschutz und Radioökologie Rolf Michel BG ETEM, Berghof Koblenz, Tschernobyl Block Fukushima Dai ichi Blöcke 1 4 1

2 Inhalt Der Unfall von Tschernobyl und seine Folgen Anlage, Unfallursachen, Unfallablauf, lokale Auswirkungen weiter reichende Auswirkungen radiologischen Konsequenzen und gesundheitliche Effekte Zukünftige Entwicklung der Exclusion Zone Der Unfall von Fukushima Anlagen, auslösende Ereignisse, Unfallablauf lokale Auswirkungen weiter reichende Auswirkungen Einschätzung der radiologischen Folgen Strahlenexposition in Japan im Herbst 2011 Ausblick Block 1 Block 2 Block 3 Block 4 Der Unfall von Tschernobyl Am explodierte Block 4 des Kernkraftwerks in Tschernobyl 2

3 Querschnitt durch den RBMK Reaktor in Block 4 des KKW Tschernobyl: 7 m 12 m ein mit Graphit moderierter Siedewasserreaktor 1693 Druckröhren mit Brennelementen 178 Kontrollstäbe (darunter 57 Abschaltstäbe) Tschernobyl Querschnitt Kein Sicherheitsbehälter (Containment), nur eine leicht gebaute Halle mit Brennelement-Wechselmaschine. 3

4 Tschernobyl Reaktorhalle mit Brennelementwechselmaschine Tschernobyl Reaktorhalle mit unbestrahlten Brennelementen an der Wand hinter dem Brennelemntlagerbecken Länge eines Brennelements 22 m 4

5 Steuerstand eines RBMK in Sosnovy Bor Kontrollraum RBMK mit Raster Steuerstand eines RBMK in Sosnovy Bor Kontrollraum 5

6 Thermische Leistung des Tschernobyl NPP-4 Abfahren des Reaktors Unkontrollierte Kettenreaktion, Dampfexplosion Kiev verlangt noch 10 h Strom. 24:00 ist Schichtwechsel. Test 1000 MW Geplante Leistung durch Bedienfehler unterschritten. Manuelle Notabschaltung Unzulässige Steuerstabstellung. Abschaltkriterien werden blockiert. Gründe und Ursachen des Unfalls RBMK Reaktoren haben gravierende sicherheitstechnische Nachteile: in bestimmten Störfallsituationen kann es zu einem unkontrollierten Anstieg der nuklearen Leistung kommen, Fehlen eines gasdichten Sicherheitsbehälters (Containment), zu geringe Redundanz von Sicherheitseinrichtungen. Ursache für den Unfall waren vor allem die gravierenden Defizite in der sicherheitstechnischen Auslegung der RBMK-Anlagen: hoher positiver Dampfblaseneffekt (Voideffekt) bei Betriebszuständen mit hohen Abbränden, positiver Abschalteffekt voll ausgefahrener Regelstäbe, unzureichende Wirksamkeit der Abschalteinrichtungen, fehlende Einbindung der betriebliche Reaktivitätsreserve in den Reaktorschutz. SSK (2006) 6

7 Status vor dem Beginn des Experimentes tatsächlicher Zustand geplanter Zustand Überschussreaktivität 6-8 Kontrollstäbe 30 Stäbe (Minimum 15) Reaktorleistung 7% % Dampfblasenkoeffizient /Vol.-% /Vol.-% Kriterien für schnelle Notabschaltung teilweise blockiert alle aktiv Positiver Dampfblaseneffekt Ursachen waren auch Verstöße des Personals gegen Sicherheitsvorschriften! Reaktorleistung nach dem Abschalten der Hauptkühlmittelpumpem bei positivem (RBMK-1000) und negativem Voidkoeffizienten 7

8 Schnitt durch das Hauptgebäude des RBMK Block 4 in Tschernobyl Süden Die Teile des Gebäudes, die durch den Unfall zerstört wurden, sind rot schattiert. Norden Generatorhalle Höhen und Längen in m. INSAG-7 8

9 Erste Photos N

10 Der Unfall von Tschernobyl Freisetzungen PBq SSK (2006) Installation einer Kühlung unter Tschernobyl NPP Block 4 10

11 Radionuklid Freisetzungen durch den Unfall von Tschernobyl UNSCEAR (2011) radio-nuclide half-life volatile elements activity inventory April 26, 1986 in PBq emissions activity in PBq emissions in percent of inventory Te-132 3,26 d I-131 8,04 d I-132 2,3 h I ,8 h I-135 6,61 h Cs-134 2,06 a Cs ,0 a intermediate elements Sr-89 50,5 d Sr-90 29,12 a Ru ,3 d > Ru d 860 > 73 8 Ba ,7 d radio-nuclide half-life activity inventory April 26, 1986 in PBq emissions activity in PBq refractory elements (including fuel particles) emissions in percent of inventory Zr-95 64,0 d Mo-99 2,75 d > 72 1 Ce ,5 d Ce d Np-239 2,36 d Pu ,74 a 0,93 0,015 2 Pu a 0,96 0,013 1 Pu a 1,5 0,018 1 Pu ,4 a 190 2,6 1 Cm d 31 0,4 1 noble gases Kr-85 10,72 a Xe-133 5,25 d total Map of Cs-137 contamination in 1986 kbq/m 2 Ci/km ,06 0,27 0,054 No data available De Cort et al. (1998) 11

12 Cs-137-Kontaminationen > 37 kbq m -2 Bereiche der 137 Cs Depositionsdichten in km 2 Land Zone IV: 37 Zone III: Zone II: Zone I: kbq m -2 kbq m -2 kbq m -2 kbq m -2 erwartete Folgedosis 5-30 msv msv msv > 350 msv Russische Föderation Belarus Ukraine Schweden Cs-137-Depositionsdichten > 185 kbq/m 2 gab es Finnland lediglich auf kleinen Flächen in Schweden bei Gävle und in Österreich bei Salzburg. Österreich Norwegen Im Bayerischen Wald und südlich der Donau Bulgarien wurden durch heftige lokale Niederschläge kleinräumig bis zu 100 kbq/m 2 Cs-137 abgelagert. Schweiz Cs-137 enthält 2-4 kbq/m 2 aus dem globalen Griechenland Fallout der oberirdischen Kernwaffenexplosionen in Slowenien 300 den 1960ern. Italien 300 Republik Moldawien 60 Bodenkontamination mit Cs-137 im Jahr 1986 in Bq/m 2 Quelle: bga-wabolu (1991) 12

13 Cs-137 GK zwei peaks Strahlenexposition (effektive Dosis in msv) durch den Unfall von Tschernobyl in Deutschland 137 Cs- Deposition 1. Jahr 70 Jahre in kbq/m 2 Voralpenland 32 0,65 2,2 südl. der Donau 16 0,35 1,3 nördl. der Donau 4 0,2 0,55 SSK (1996) 13

14 Effektive Dosen in msv UNSCEAR (2011) Schilddrüsendosen (mgy) von Kindern UNSCEAR (2011) 14

15 Bevölkerungsgruppen, die durch den Unfall von Tschernobyl strahlenexponiert wurden. entfernte Europäische Populationen Unfallhelfer Aufräumarbeiter (Liquidatoren) Evakuierte Bewohner der hoch kontaminierten Gebiete mit mehr als 37 kbq m -2 (1 Ci km -2 ) 137 Cs Die Unfallhelfer Photo by Kranz; 15

16 Notfallhelfer mit akutem Strahlensyndrom Grad der Strahlenkrankheit Bereich der Dosen in Gy Anzahl der behandelten Patienten Anzahl der Todesfälle Moskau Kiew Anzahl der Überleben den mild (I) 0,8-2, moderat (II) 2,2-4, schwer (III) 4,2-6, sehr schwer (IV) 6, total 0, UNSCEAR (2000) Evakuierte Evakuierung von Menschen aus der Stadt Pripyat am Einrichtung einer 30 km Sperrzone: Evakuierte. Pripyat mit KKW Tschernobyl 16

17 Mittelwerte der Strahlenexposition der nach dem Unfall von Tschernobyl evakuierten Personen im Jahr 1986, nach UNSCEAR (2000, 2011). * ohne Schilddrüsendosis Land Umfang Zeitraum Belarus Russische Föderation Ukraine insgesa mt 108 Siedlungen 4 Dörfer aus der Bryansk Region insgesa mt 75 Siedlungen 2. Mai - September 1986 August April - September 1986 Bevölkerung H Schildd. in Gy Mittlere effektive Dosis in msv extern intern* total < , Total UNSCEAR (2011) Aufräumarbeiter (Liquidatoren) 17

18 Mittlere Strahlenexposition der Aufräumarbeiter in den Jahren nach den nationalen Dosisregistern. Jahr Anzahl mittlere effektive Dosis in msv UNSCEAR (2011) Säuberung der Dächer von Block 3 und 4 von radioaktivem Material 18

19 Der Sarkophag Die Planung des Sarkophags begann am 20. Mai Der Bau dauerte 206 Tage und Nächte vom Juni bis November Etwa Arbeiter waren beteiligt. 19

20 Cs-137 Karte groß 137 Cs Bewohner der hoch kontaminierten Gebiete D( 137 Cs) > 37 kbq m -2 R. Michel, IRS, Leibniz Universität UNSCEAR Hannover (2000) Bewohner der hoch kontaminierten Gebiete D( 137 Cs) > 37 kbq m -2 (1 Ci km -2 ) Narodici 20

21 Ortsdosisleistungen in Narodici R/h = 30 msv/h 1,7 R/h = 17 msv/h 0,6 R/h = 6 msv/h 75 km SW von Tschernobyl Mittlere Schilddrüsendosen in Sv von Kindern und Heranwachsenden im April/May 1986 in 1034 Siedlungen in Belarus und Ukraine. Gezeigt sind Siedlungen mit mindestens 10 Messungen der 131 I Aktivität in der Schilddrüse (Jacob et al. 2006). 21

22 H thyr in Gy 50 km 50 km Ukraine Zhytomir 2,2 2,2 1,6 Tschernobyl Reaktor 1,4 4,3 1,8 1,0 3, ,2 1,2 1,0 1,2 0,8 0,9 1,0 1,8 2,1 0,7 1,6 2,0 1,0 1,9 2,3 2,1 3,8 2,1 1,5 1,1 30,3 6,2 1,5 18,9 1,3 1,4 2,0 1,4 1,1 7,7 11,0 8,5 1,9 2,7 4,8 1,9 2,3 1,4 0,5 3,3 6,0 2,7 5,6 1,8 6,2 1,6 1,0 0,7 1,3 Schilddrüsendosen in Gy für 5-jährige Kinder in der nördlichen Ukraine durch I-131 nach dem Unfall von Tschernobyl ermittelt durch Analyse von I-129 Daraoui et al. (2010) Die Strahlenexposition durch langlebige Radionuklide ist vergleichsweise gering. Exposition der Bevölkerung in kontaminierten Regionen mit 137 Cs > 37 kbq/m 2 im Zeitraum (ohne Schilddrüsendosis) Die Dosis im Zeitraum macht 66 5 % der gesamten 70 Jahre Folgedosis aus. Region Bevölker ung mittlere Individualdosis in msv extern intern total total Belarus ,1 2,9 8,0 9,8 Russische Föderation ,3 2,5 6,8 8,3 Ukraine ,7 6,1 10,8 12,9 (UNSCEAR, 2000, 2011; Chernobyl Forum, 2005) 22

23 effektive Dosis in msv Lebenszeitdosen als Folge des Unfalls von Tschernobyl (ohne Schilddrüsendosis) natürliche Exposition Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Deutschland evakuiert nicht evakuiert 0,6-2,2 Verteilung der betroffenen Bevölkerungen in Belarus, Russland und der Ukraine in den Intervallen der effektiven Dose ( ): Belarus, Russische Föderation (19 Regionen) & Ukraine kombiniert. 1E+08 7,0E+07 Anzahl der Personen 1E+07 1E+06 1E+05 1,9E+07 6,7E+06 98,000,000 Personen 1,6E+06 1,0E+06 4,7E+05 1,2E+05 2,6E+04 1E+04 < > 100 effektive Dosis in msv UNSCEAR (2011) 23

24 Gesundheitliche Effekte Tschernobyl Unfallhelfer Betaverbrennungen der Haut Weiss, BfS (2009) 24

25 Unfallhelfer: Frühe Schäden Zwei Personen starben bei der Explosion 237 Notfallhelfer wurden mit Verdacht auf akutes Strahlensyndrom (ARS) untersucht. Bei 134 Personen wurde ARS bestätigt. 28 Unfallhelfer starben an ARS im Jahr Vielfach werden 31 frühe Todesfälle genannt. 19 Todesfälle im Zeitraum unter den Überlebenden des ARS: 7 Tote an Nicht-Krebserkrankungen der inneren Organe (2 davon an Lungentuberkulose und 2 an Leberzirrhose). 6 starben an plötzlichem Herzstillstand und 5 an Krebserkrankungen und 1 durch ein Trauma. UNSCEAR (2000, 2011) Kumulative Mortalität in einer Kohorte von Liquidatoren Ivanov et al. HP 81 (2001)

26 Schilddrüsenkrebs bei Kindern unter 15 Jahren total: 1036 Fälle number of cases Belarus Russ. Fed. Ukraine year UNSCEAR (2000,) Andere stochastische Effekte 26

27 Leukämie bei Kindern in Belarus vor und nach dem Unfall von Tschernobyl Leukämie bei Kindern in den Zeiträumen , und Gapanovich et al., Radiat. Environ. Biophys. 40 (2001)

28 Zusammenfassung der gesundheitlichen Effekte 31 Tote durch direkte Unfallfolgen und akutes Strahlensyndrom Fälle von kindlichem Schilddrüsenkrebs bis 1998, etwa 4000 zusätzliche Fälle bis Bis 2005 verliefen nach vorliegenden Informationen 15 Fälle tödlich. Bisher wurde keine Zunahme solider Tumore, Leukämien, genetischer Defekte und Geburtsfehler beobachtet. Man beobachtet, eine Zunahme anderer Erkrankungen und Gesundheitsprobleme, für die kein ursächlicher Zusammenhang mit Strahlung gefunden werden konnte. Man nimmt an, das diese Effekte auf den schweren sozialen Konsequenzen des Unfalls beruhen. UNSCEAR (2000, 2011) Beurteilung der publizierten Vorhersagen von Tausenden zusätzlicher Krebstodesfälle Von mehreren Gruppen wurde ein möglicher Anstieg von soliden Tumoren in der allgemeinen Bevölkerung vorhergesagt. Diese Abschätzungen unterscheiden sich in Bezug auf die betrachteten Bevölkerungsgruppen, die Dosimetrie und die verwendeten Projektionsmodelle. Da jedoch für alle betrachteten Populationen die Dosen relativ klein sind, vergleichbar mit der natürlichen Hintergrundstrahlung, ist es unwahrscheinlich, dass irgendein Zuwachs mit epidemiologischen Studien nachweisbar ist. Obwohl es nun mehr als zwei Jahrzehnte nach der minimalen Latenzzeit für solide Tumore ist, wurde bisher kein Anstieg der Krebserkrankungen beobachte, der der Strahlenexposition zugerechnet werden kann. UNSCEAR (2011) 28

29 Mittlere totale effektiven Folgedosis durch den Unfall von Tschernobyl in Gegenden mit 137 Cs Fallout von mehr als 37 kbq m -2 ; SSK (2011) 800 effektive Dosis in msv Die zweite Generation nach Chernobyl 0,2-0,8 natürliche Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Deutschland Exposition evakuiert nicht evakuiert Die Chernobyl Exclusion Zone (CEZ) 90 Sr 240 Pu > 3,7 kbq/m 2 UNSCEAR (2000) 29

30 Rolf Michel Sr-90 (1997) IAEA pub1239 (2006) Pu (2000) IAEA pub1239 (2006) 30

31 Pripyat Chernobyl: A View from the sky Sarcophagus Red Forest Der Sarkophag

32 Pripyat im Jahr

33 ODL in Pripyat in 1 m Höhe: 2,4 Sv h -1 gamma 100 Sv h -1 beta 1997 Pripyat,

34 Am-241 Cs-134 Eu-154 Eu-155 Cs-137 Eu-154 Cs-134 Eu-154 Moos aus Pripjat (6,5 g FG) Messung am Messdauer s Co-60 K-40 Nuklid A u rel (A) [Bq/kg] [%] Co Cs Cs Eu Eu Am Energie in kev Moos aus Pripyat Nuklid Aktivitätskonzentration in Bq/kg Trockengewicht Pu ± 8 Pu ± 30 Pu ± 50 Pu ± 146 (Feb. 2008) 34

35 Folgedosis durch Aktinide in Sv ( ) Pu-238 Pu- 239/240 Pu-241 Am-241 Summe Ingestion 0,26 0,52 0,31 0,37 1,47 Inhalation 0,0072 0,0115 0,0064 0,0087 0,034 Extern 0,0000 0,0000 0,0000 0,0026 0,0027 Gesamt 0,27 0,54 0,32 0,38 1,50 Zusätzliche Dosis für Raucher 7,2 22,7 13 0,79 43 Erwachsene selbstversorgende Landbevölkerung ohne Gegenmaßnahmen S. Hippler (2006) Christinowka/Zone R. Michel, IRS, Leibniz Universität 2, Juni Hannover 2002 Verteilung der Pu-239/240 Depositionsdichten ( ) in der 30-km Zone um Tschernobyl außerhalb des NPP und die erwarteten Jahresdosen durch Aktinide Auf einem Gebiet von ca. 13 km 13 km übersteigt die effektive Jahresdosis 0,1 msv. S. Hippler (2006) 35

36 Der Rote Wald

37

38 2007 Die Zukunft des Sarkophags 63,5 m N 0 m 43 m 53 m U C 38

39 Rolf Michel Norden Süden S W O N Karte der kernbrennstoffhaltigen Massen 39

40 Schnitt bei O/W-Koordinate 47 m Norden Süden Corium Raum h = 6 m 40

41 Ein Stalaktit aus Corium nahe dem südlichen Ende von Korridor 217/2 Photo credit: The Kurchatov Institute (Russia) and the ISTC-Shelter (Ukraine). Raum 217-2, h = 6 m, O/W-Koordinate 43+3 m Brennstoffhaltige Massen in Dampfgeneratorventilen 41

42 Die Elephantenfüsse Raum 217-2, h = 6 m Der stabilisierte Sarkophag am Im Hintergrund der Abluftkamin von Block 3 und 4. 42

43 Am 17. September 2007 schlossen das Kernkraftwerk Tschernobyl (ChNPP) und das europäische Konsortium Novarka den Vertrag zum Bau des New Safe Confinement (NSC). Der Abschluss der Ausführungsplanung wird in 2011 erwartet. Die Fertigstellung des Bauwerks (Länge ca. 150 m, Breite ca. 250 m, Höhe ca. 100 m) ist im Jahr 2013 vorgesehen. New Safe Containment (NSC) Der Unfall von Tschernobyl: Schlussfolgerung und Ausblick Es gilt jedoch nach wie vor die Beurteilung, die UNSCEAR bereits im Jahr 2000 in Anerkenntnis des erhöhten Strahlenrisikos für Kinder mit hohen I-131-Expositionen und von Rettungsmannschaften und Aufräumarbeiter in absolutem Gegensatz zur öffentlichen Wahrnehmung vornahm. Es heißt dort sinngemäß: Die große Mehrheit der Bevölkerung der hoch kontaminierten Gebiete braucht nicht in der Furcht vor ernsten Gesundheitsschäden leben. Das Leben wurde durch den Unfall von Tschernobyl gestört, aber aus radiologischer Sicht sollten sich generell positive Zukunftsaussichten für die Gesundheit der meisten Individuen durchsetzen. 43

44 Fukushima Dai-ichi, 2011 Wasserstoffexplosion in Block 1 am :36 Zustand der Kernreaktoren nach dem Erdbeben Kernenergie in Japan im Jahr 2009: 28.9 % der Elektrizität aus Kernenergie 51 Reaktoren produzierten 263,1 TWh :46 Erdbeben Stärke 9,0 Die Kernreaktoren in Onagawa, Fukushima Dai ichi, Fukushima Daini und Tokai wurden automatisch abgeschaltet und blieben weitgehend unbeschädigt. Die Stromversorgung in Nordjapan brach als Folge des Erdbebens zusammen. 44

45 , ca. 1 Stunde nach dem Erdbeben ein Tsunami, Höhe 7 m 15 m Bild: ARD, Mehr als Tote und Vermisste in Nordjapan als Folge des Erdbebens und des Tsunamis am Tote in der Präfektur Miyagi Tote in der Präfektur Iwate Tote in der Präfektur Fukushima ( ) Evakuierte als Folge von Erdbeben und Tsunami. Links: Die zerstörte Stadt Onagawa, in der Präfektur Miyagi Bild: 13 March EPA/BGNES 45

46 Durch den Tsunami keine Schäden im Kernkraftwerk Onagawa. Onagawa ist gegen 25 m hohe Tsunamis ausgelegt. Kernkraftwerk Onagawa Kernkraftwerk Fukushima I (Dai ichi) Auslegung gegen Erdbeben der Stärke 8 und Tsunamis der Höhe 5,7 m Durch den Tsunami Überflutung bzw. Zerstörung der Dieselgeneratoren, der Service Wasser Gebäude und der Meerwasser Einlassbauwerke Station Blackout Brennelement Nasslager Block 3 Block 2 Lager für feste Abfälle Block 1 Block 5 Block 6 Brennelement Trockenlager Verwaltungsgebäude Block 4 Meerwassereinlauf bauwerke Spiegel online, modifiziert 46

47 38,25 m ca. 24 m IAEA, Lyons, James Edward (2011) modifiziert BWR Mark I Containment Bau des Sicherheitsbehälters eines MARK 1 Siedewasserreaktors in den USA 47

48 Der Sicherheitsbehälter ist im Betrieb mit N 2 inertisiert. M. Sonnenkalb GRS Köln, ECCS: Emergency Core Cooling System 48

49 Ablauf der Ereignisse in den Blöcken 1 4 Schnellabschaltung Blöcke 1 3, Wärmeerzeugung durch Spaltung stoppt Wärmeerzeugung durch radioaktiven Zerfall der Spaltprodukte nach Abschaltung 6 %, nach 1 Tag 1 %, nach 5 Tagen 0.5 % Ausfall der Kühlung im Reaktordruckbehälter als Folge des Tsunamis Verdampfen von Kühlwasser BE Lagerbecken Abblasen von Dampf in die Kondensationskammer Keine Rückführung von Wasser in den Reaktordruckbehälter Trocken gefallene Brennelemente schmelzen Zr Wasser Reaktion: Zr + 2 H 2 O ZrO H 2 Sieden in der Kondensationskammer Druckanstieg im Sicherheitsbehälter Druckentlastung (Venting) erforderlich Abblasen aus dem Sicherheitsbehälter in das Gebäude Wasserstoffexplosion im Gebäude (Blöcke 1, 3, 4) oder im Sicherheitsbehälter (Block 2) Im beschädigten Atomkraftwerk in Fukushima 1 hat es eine Explosion gegeben. Die Außenhülle des Reaktors scheint abgesprengt worden zu sein, berichtet der japanische Fernsehsender NHK. Nhk, ca. 16:00 LT (Tepco 15:36) 49

50 :00 LT Explosion in Block 3 Nhk, Gemessene Ortsdosisleistungen auf dem Gelände des Kraftwerks Fukushima Dai ichi Explosion Block 1 Explosion Block 3 GRS,

51 Satellitenbild Fukushima Daiichi, ARD, Gemessene Ortsdosisleistungen auf dem Gelände des Kraftwerks Fukushima Dai ichi Explosion und Brand in Block 4 Explosion Block 1 Explosion Block 3 Explosion Block 2?? Data from TEPCO acc. to GRS 51

52 Block 4 Anfängliche Befürchtung: Wasserstoffexplosion im BE Lagerbecken Heutige Einschätzung: H 2 kam durch Kanäle aus Block 3 Dienstag, Die Brennelemente im Lagerbecken von Block 4 sind anscheinend nicht beschädigt. Japanische Regierung Juni

53 Fukushima Dai ichi am Betonpumpe Giraffe 3 4 Air Photo Service Co. Ltd., Japan, Wasserstoffexplosion im Gebäude, H 2 wahrscheinlich aus Block 3 Wasserstoffexplosion unterhalb der Service Ebene Wasserstoffexplosion in niedrigerer Höhe des Sicherheitsbehälters Wasserstoffexplosion auf der Service Ebene Zentrales Nasslager Für Brennelemente Fukushima Dai ichi am BLB defekt? nein Air Photo Service Co. Ltd., Japan, Kernschmelze, Containment leck, BLB o.k. Kernschmelze, Containment leck, BLB o.k. Kernschmelze, RDB & Containment leck, BLB o.k. 53

54 Der aktuelle Zustand der Anlage und der Gegenmaßnahmen TEPCO und Ministerien Der erste Schritt der Roadmap wurde erfolgreich beendet, i.e.: Stabile Kühlung der 3 Reaktorkerne mit geschlossenem Kühlkreislauf Injektion von N 2 in die Blöcke 1 3 (RDB + RSB) Stabile Kühlung der Brennelementlagerbecken mit geschlossenen Kühlkreisläufen und Wärmetauschern Reduzierung der Freisetzungen in die Atmosphäre und ins Meer 54

55 TEPCO, 17. Oktober 2011 Alle drei Reaktorkerne sind unter 100 C gekühlt. Man sieht keinen Wasserdampf mehr über den Reaktoren ( ). TEPCO, 17. Oktober

56 Schema der Einhausung von Block 1 FAZ, Montag

57 Einhausung von Block 1, 17. Oktober 2011 TEPCO, 17. Oktober

58 Sicherheitszustand der Anlage: Stand Oktober 2011 Der aktuelle Zustand ist stabil, aber nicht sicher. Ohne massive externe Einflüsse (Erdbeben und/oder Tsunami) wird es möglich sein, die Anlage in einen sicheren Zustand zu überführen. Stabilität der Brennelementlagerbecken nach Aussage des Betreibers hinreichend für größere externe Einflüsse. Keine Hinweise auf Rekritikalität. Ein Durchschmelzen der Reaktordruckbehälter ist nicht mehr zu erwarten. Weitere Wasserstoffexplosionen sind unwahrscheinlich, würden aber wesentlich geringer ausfallen. Freisetzungen radioaktiver Stoffe (Cs 137) Freisetzungen in die Atmosphäre, Oktober 2011: Block 1: 0,04 GBq/h; Block 2: 0,01 GBq/h; Block 3: 0,04 GBq/h. Freisetzungen ins Meer: 0,7 GBq/h. TEPCO, 17. Oktober

59 Potentielle Strahlenexpositionen in msv pro Jahr in der Umgebung von Fukushima Dai ichi unter der Annahme, dass die aktuellen Freisetzungen von 0,1 GBq/h andauern Dies ist nur die Strahlenexposition durch die aktuellen Freisetzungen, nicht die als Folge der Explosionen und des Fallouts. TEPCO, Zurück zum Ablauf der Ereignisse im März 2011:? Seit keine spektakulären Freisetzungen in die Atmosphäre. Seit Ende März 2011 kontinuierliches Absinken der ODL auf der Anlage. 59

60 Evakuierung von Menschen aus dem 20 km Umkreis am Aufenthalt im Haus 20 km 30 km am Diese Maßnahmen sind im Einklang mit den Empfehlungen der ICRP für Notfallsituationen. should consider leaving 20 km 30 km am Bild: Spiegel online Wir wussten nicht, was in Fukushima Dai ichi noch passieren würde, aber: Das Wetter würde alles entscheiden! 60

61 NAZ: Depositionssimulation für eine fiktive Freisetzung aus dem KKW Fukushima : :00 UTC, NOAA HYSPLIT Model, Annahme einer potentiellen Abgabedauer am von 12: :00 UTC Derartige Rechnungen waren Grundlage für die Empfehlung an Schiffsführer, von Fukushima 50 Seemeilen Abstand zu halten. Das ostasiatische Hoch war meist auf der Seite der Japaner

62 Ortsdosisleistung in Sv/h in Tokyo in der Zeit vom März als Folge des Durchzugs radioaktiver Wolken Daueraufenthalt im Freien externe Dosis: 1,9 Sv Effektive Inhalationsdosis Erwachsene: 123 Sv Schilddrüse, Inhalationsdosis, < 1 a: 3,7 msv Schilddrüse, Inhalationsdosis, 1 2 a: 5,4 msv Schilddrüse, Inhalationsdosis, > 17 a: 2,5 msv Schraffiert: Bereich der natürlichen ODL Cs 137 (oder I 131) Fallout: 1 MBq/m² ODL 2 µsv/h Ortsdosisleistung in Sv/h in Chiba in der Zeit vom März als Folge des Durchzugs radioaktiver Wolken Daueraufenthalt im Freien externe Dosis: 1,4 Sv Effektive Inhalationsdosis Erwachsene: 102 Sv Schilddrüse, Inhalationsdosis, < 1 a: 3,1 msv Schilddrüse, Inhalationsdosis, 1 2 a: 4,5 msv Schilddrüse, Inhalationsdosis, > 17 a: 2,1 msv Schraffiert: Bereich der natürlichen ODL Cs 137 (oder I 131) Fallout: 1 MBq/m² ODL 2 µsv/h 62

63 Ortsdosisleistung in Sv/h in Ibaraki in der Zeit vom März als Folge des Durchzugs radioaktiver Wolken Daueraufenthalt im Freien externe Dosis: 6,0 Sv Effektive Inhalationsdosis Erwachsene: 410 Sv Schilddrüse, Inhalationsdosis, < 1 a: 12 msv Schilddrüse, Inhalationsdosis, 1 2 a: 18 msv Schilddrüse, Inhalationsdosis, > 17 a: 8,3 msv Cs 137 (oder I 131) Fallout: 1 MBq/m² ODL 2 µsv/h Schraffiert: Bereich der natürlichen ODL Atmosphärische Ausbreitung, Modellrechnungen Die blaue Linie zeigt auf Europa! 63

64 Spurenmessungen der CTBTO DWD: Max. I 131 Fallout (Wasserkuppe, III VI/2011): 30 Bq/m 2. Zum Vergleich: Tschernobyl, München 1986 ca. 90 kbq I 131 Spurenmessungen der CTBTO BfS: Cs 134+Cs 137 Fallout (Freiburg ): 0,7 Bq/m 2. Zum Vergleich: Tschernobyl, München 1986 ca. 30 kbq Cs 134+Cs

65 Ortsdosisleistungen Fukushima Dai ichi Messwerte an den Messpositionen der Messfahrzeuge in mikrosv pro Stunde ODL in Sv pro Stunde Fukushima Daini Daten von MEXT 65

66 JAIF,

67 Airborne Monitoring by MEXT and DOE Monitoring mesh: 1 km 2 km Measurement altitude: 150 m 250 m Time: April 6 April 12, 2011 Quantities to be determined: ambient dose rate 1 m above ground deposition densities of radionuclides japan/ 67

68 japan/ ; First Year Dose Estimate (external + inhalation due to resuspension) 20 msv msv 5 10 msv 1 5 msv < 1 msv No dose reduction factor for time spent indoors. japan/ 68

69 Strontium im Boden in der Umgebung von Fukushima Dai ichi ( , MEXT) Spaltausbeuten 235 U(n th,f): Y(A = 90) = 0,058, Y(A = 137) = 0,062 Die Ergebnisse von Sr 90 Analysen in Japanischen Böden zeigen bisher keine langfristige radiologische Relevanz im Vergleich zu den aus Cs 137 und Cs 134 erwarteten Strahlenexpositionen. Ergebnisse von Plutonium Analysen in Bodenproben vom Gelände des Kernkraftwerks Fukushima Dai ichi TEPCO Die Pu Konzentrationen liegen in einem Bereich, der typisch ist für die Kontamination der Umwelt durch die oberirdischen Kernwaffenexplosionen. In 2 Proben wurden Pu 238/Pu Verhältnisse gemessen, die typisch für Plutonium aus Leistungsreaktoren sind. 69

70 Plutonium in Bodenproben 45 km entfernt von Anlage Iitate: 0.82 Bq/m 2 Pu Bq/m 2 Pu Das ist typisch ist für die Kontamination der Umwelt durch die oberirdischen Kernwaffenexplosionen. NHK, Friday, September 30, : (JST) Weltweite Depositionsdichten von Plutonium aus den atmosphärischen Kernwaffenexplosionen Fukushima Dai ichi Hippler (2006) 70

71 Meerwasser m vor Auslauf I MBq/L Cs MBq/L Große Volumina hoch kontaminierten Kühlwassers flossen aus der Anlage ins Meer. MEXT km MBq/m 3 71

72 MBq/m 3 Geschwindigkeit der Oberflächenströmungen, , Accident_Impact on marine environment EN_ pdf 72

73 Ausbreitung der Radionuklide aus den flüssigen Freisetzungen im Meer Dispersion des radioéléments en mer, en haut : apports atmosphériques, à droite : zoom sur les apports de la centrale. Unité : Bq/l (les valeurs des rejets sont indicatives d après des sorties d un modèle atmosphérique et d après des valeurs mesurées initialement à 300m devant la centrale) Ausbreitung der Radionuklide aus dem Fallout im Meer radioactivite fukushima ites/actualitesscientifiques/siroccoradioactivite fukushima 73

74 Wikipedia Der atmosphärische Quellterm in Fukushima im Vergleich mit denen von Tschernobyl und TMI Fukushima Dai ichi Tschernobyl Inventar (1 4) Freisetzung in die Atmosphäre in Bq SSK K IRSN IRSN in % Inventar NISA NSC UNSCEAR TMI I 131 5E18 9E16 1,8 1,3E17 1,5E17 1,8E18 <1E12 Cs 134 2E18 1E16 0,5 6,1E15 1,2E16 4,7E16 Cs 137 2E18 1E16 0,5 6,1E15 1,2E16 8,5E16 Freisetzung ins Meer: (TEPCO, ) I 131 2,8E15 Cs 134 9,4E14 Cs 137 9,4E14 A(Cs 134)/A(Cs 137) = 1 74

75 Dosismodellierung Schilddrüsendosis Kleinkind radioactivity released assessment EN.pdf Dosismodellierung effektive Dosis Kleinkind radioactivity released assessment EN.pdf

76 Erwartete externe Strahlenexposition im ersten Jahr IRSN, Zerfall der Radionuklide des Nuklidvektors berücksichtigt. Ortsdosisleistungen in Sv/h MEXT & DOE

77 Cs Cs 137 Deposition in Bq/m 2 MEXT & DOE Graphit-moderierter, wassergekühlter Druckröhrenreaktor in Chernobyl Wasser-moderierte, wassergekühlte Siedewasserreaktoren in Fukushima 1693 Druckröhren kein Sicherheitsbehälter unkontrollierte Leistungsexkursion als Folge von Designmängeln und menschlichem Fehlverhalten Reaktordruck- & Sicherheitsbehälter Wasserstoffexplosionen als Folge des Ausfalls der Kühlung der BE nach Stromausfall durch Tsunami 77

78 Cs-137 Karte groß 137 Cs Fukushima 100 km 100 km D( 137 Cs) > 37 kbq m -2 R. Michel, IRS, Leibniz Universität UNSCEAR Hannover (2000) Dai ichi Tschernobyl graphit moderierter, wassergekühlter Siedewasserreaktor mit Druckröhren kein Sicherheitsbehälter (Containment) Nukleare und chemische Explosion des Reaktorkerns Keine Rückhaltung der Radionuklide wegen offenem Reaktorkern Freisetzung von allen Radionukliden, auch Sr 90 und Pu Isotope in großen Mengen in der näheren Umgebung Großräumige Verfrachtung der Radioaktivität in USSR und Europa In Tschernobyl wurde um ca. eine Größenordnung mehr Radioaktivität freigesetzt als in Fukushima; ganz anderer Nuklidvektor Fukushima Dai ichi wasser moderierter, wasser gekühlter Siedewasserreaktor mit Reaktordruckbehälter, Kondensationskammer und Sicherheitsbehälter Vier Wasserstoffexplosionen nach drei Kernschmelzen, mehrfache Druckentlastungen Rückhaltung vieler Radionuklide in den RDBs, in den Kondensationskammern und in den Sicherheitsbehältern Freisetzung von Edelgasen, Iod und Cs Radionukliden; Sr 90 und Pu Isotope vernachlässigbar kleinräumige Verfrachtung über Nordjapan; großräumige Verfrachtung über Pazifik 78

79 Notfallmaßnahmen in Tschernobyl und Fukushima Dai ichi Tschernobyl Evakuierung nach der Explosion Evakuierungen nach dem Zerfall von I 131 bis 1991 Keine Jodtabletten Keine Warnungen (Verbleiben im Haus, Verzehrsempfehlungen) Keine frühen Lebensmitteldaten Geheimhaltung vor den Bündnispartnern in 1986 Mangelnde Berichterstattung gegenüber IAEA Geheimhaltung vor der eigenen Bevölkerung bis ca Fukushima Dai ichi Evakuierung vor Venting und Explosion Erweiterte Evakuierungen in Präfektur Fukushima noch in 2011 Jodtabletten verteilt. Warnungen (Verbleiben im Haus, Verzehrsempfehlungen, Vermarktungsverbote) Lebensmitteldaten ab Anfang April Online im Fernsehen Berichterstattung gegenüber IAEA Alle benötigten Daten im Internet Befassung des SSK K mit Fukushima Radiologische Lage in Japan, Deutschland und anderen Ländern Was ist passiert? Was könnte noch passieren? Radiologische Lage und Analyse der Konsequenzen Schließen auf der Grundlage unvollständiger Information Erste Aufträge und Stellungnahmen Kontamination von Flugzeugen, Schiffen, Passagieren Deutsche in Japan, Hilfe für Japan Strahlenschutz und rechtliche Einordnung (Polizeirecht, Notfallschutz, StrlSch Vorsorge, Transportrecht, StrlSchV) Regeln für Europa Begründung einer kommunizierbaren Rationale Grenzwerte für Nahrungs und Futtermittel Grenzwerte für Kontamination von Fahrzeugen und Gütern und Regeln für die Entsorgung kontaminierter Gegenstände Prospektive Einschätzung der Unfallfolgen, insbesondere der Strahlenexpositionen: der jetzige Stand Anforderungen an die Zukunft: Was ist erforderlich? Was haben wir gelernt? 79

80 Zum Problem wurde die EU Höchstmengen verordnung. denn: Europa hat keinen Notfall. nahrungsmittel 864.html Optimierung, Dosisrichtwerte (Constraints) und Referenzwerte (ICRP 103) Geplante Expositionssituationen Dosisgrenzwert Dosisrichtwert (constraint) Dosis Existierende und Notfall- Expositionssituationen Optimierung Referenzwert (RW) RW Notfallsituationen: msv pro Jahr RW existierende Situationen: 1-20 msv pro Jahr Optimierung Ein RW von 1 msv pro Jahr wird im Rahmen der Optimierung wird als langfristiges Ziel angestrebt. 80

81 Referenzwerte (RW) für geplante Expositionssituationen Referenzwerte (RW) für existierende und Notfall- Expositionssituationen Dosisgrenzwert (beruflich) Dosisgrenzwert (Bevölkerung) Dosisrichtwert (Bevölkerung) de minimis Dosis pro Jahr in msv Notfall-Situationen msv pro Jahr Existierende Situationen 1 20 msv pro Jahr de minimis ICRP 103 Japanische Grenzwerte* als Grundlage für die Durchführungsverordnung EU 351/2011 Rationale für Europa: Referenzwert 1 msv/a * verträglich mit 1 msv/a 81

82 Fukushima: Abschätzung der radiologischen Konsequenzen Überwiegende Mehrheit der Bevölkerung in Nordjapan (inkl. Tokyo): H Schilddrüse, Kleinkind < 10 msv E Kleinkind < 1 msv Evakuierte und Menschen in der näheren Umgebung: E extern, 1.Jahr < 20 msv, E intern, 1. Jahr < 1 msv (Referenzwert für Evakuierung, Grenzwert für Nahrungsmittel) E Lebenszeit < 100 msv (Vorhersage) E Schilddrüse, Kleinkind <50 msv * * (nach Messungen an 1080 Kindern, März 2011 durch NISA) R. Michel, Schilddrüsenmessungen an 1080 Kindern (nach zwei Halbwertszeiten von I 131) TS 171 & Sv/h 120 msv Schilddrüsendosis bei Kleinkindern 15 msv Schilddrüsendosis bei Erwachsenen Schild Drüsen msvdosis Kleinkind 82

83 Strahlenexposition der Beschäftigten in Fukushima Dai ichi TEPCO hat die Strahlenexposition von Personen untersucht, die auf der Anlage gearbeitet haben. Bis September 2011 Die vorläufigen Ergebnisse dieser sollen ca Untersuchungen sind mit Stand Arbeiter auf der 10. August 2011: Anlage gearbeitet 103 Arbeiter erhielten mehr als 100 msv: haben msv: 81 Arbeiter msv: 14 Arbeiter msv: 2 Arbeiter > 250 msv (309 msv 678 msv): 6 Arbeiter Der Grenzwert für die berufliche Strahlenexposition im Katastrophenfall liegt bei 250mSv. JAIF, 8. September 2011 Strahlenexposition beim Aufenthalt in Japan Rolf Michel Tokyo, 24.Juli 2011 Aktualisierung Oktober

84 Gy/h = Sv/h Externe Strahlenexposition Zeitreihe der Ortsdosisleistungen in Tokyo Die Maxima am und sind auf den Durchzug radioaktiv kontaminierter Luftmassen zurückzuführen. Der Fallout von Radioaktivität hat zu einer leichten Erhöhung der Ortsdosisleistung nach dem geführt. Die Erhöhung liegt aber innerhalb der Schwankungsbreite der natürlichen Ortsdosisleistung in Japan (grüner Bereich). eiken.go.jp/monitoring/graph.html Nach Fallout am maximale Ortsdosisleistungen in Tokyo 0,6 Sv/h. 84

85 nhk, Thursday, October 13, : (JST) High radiation in Tokyo residential area A sidewalk in Setagaya ward, in the western part of Tokyo, has shown a radiation level of microsieverts per hour, much higher than other areas in the same ward. nhk, Friday, October 14, : (JST) Radium may be cause of radiation in Setagaya The Japanese education ministry says the high level of radiation detected in a residential area in Tokyo is likely to have come from radium 226, and has nothing to do with the nuclear disaster in Fukushima. Dozens of glass jars were found in a wooden box under the floor of a house facing the sidewalk by experts commissioned by the ward. The ministry sent the experts to investigate, and a high level of radiation, 600 microsieverts per hour, was detected on the surface of the jars. The jars contained a powder. The experts put the glass jars in a lead box which blocks radiation and moved it away from the residential fence. The level of radiation at the fence then dropped from around 3 microsieverts per hour to 0.1 to 0.3 microsieverts. Externe Strahlenexposition Maximale Ortsdosisleistungen in Ost Japan 0,086 Sv/h bedeutet 0,75 msv/a bei 24 h/d Aufenthalt im Freien. July 23,

86 Externe Strahlenexposition kleiner 1 msv im ersten Jahr. Ortsdosisleistungen bis 0,15 Sv/h sind in Deutschland als normal anzusehen; siehe Kartenmaterial unter MEXT Restricted Area, Deliberate Evacuation Area, Evacuation Prepared Area in Case of Emergency and Regions Including Specific Spots Recommended for Evacuation (as of August 3, 2011) /incident/index.html 86

87 Restricted Area, Deliberate Evacuation Area, and Regions Including Specific Spots Recommended for Evacuation (September 30, 2011) Interne Strahlenexposition durch Cs 134 und Cs

88 Rolf Michel Maximalwerte der Aktivitätskonzentration in Gemüse Quelle, BfS Frühe Daten bis Voraussagen der Entwicklung der Kontamination von Blattgemüse (Salat, Spinat, ) nach dem Fallout Strontium 90 und Plutonium werden in Fukushima keinen nennenswerten Beitrag zur internen Strahlenexposition leisten. IRSN, ; 88

89 Radioaktivität in Nahrungsmitteln: Übersicht über die Messungen vom März 2011 Ende August 2011 Seit ist eine EXCEL Tabelle in Englisch unter verfügbar. Interne Strahlenexposition durch Verzehr kontaminierter Lebensmittel in Nordjapan Zu betrachten sind folgende Nahrungsmittelgruppen Milch und Milchprodukte Fleisch und Eier Fischereiprodukte Gemüse und Obst Getreide inkl. Reis Trinkwasser und drei relevante Radionuklide Datengrundlage: alle Messungen vom März 2011 Ende August 2011 Iod 131 (I 131, Halbwertszeit 8 Tage, relevant nur bis Ende April 2011) Caesium 134 (Cs 134, Halbwertszeit 2,1 Jahre) Caesium 137 (Cs 137, Halbwertszeit 30 Jahr Aktivitätsverhältnis Cs 137/Cs 134 = 1 gilt im Jahr

90 Fukushima Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. Vorläufige Grenzwerte: I 131: 300 (100) Bq/kg Cs 137+Cs 134: 500 Bq/kg Fukushima Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. Vorläufige Grenzwerte: I 131: 2000 Bq/kg Cs Cs 134: 500 Bq/kg 90

91 Fukushima Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. Vorläufige Grenzwerte: I 131: 2000 Bq/kg Cs Cs 134: 500 Bq/kg Japanese parsley (Oenanthe javanica) ostrich fern (Matteuccia struthiopteris) Vorläufige Grenzwerte: Cs Cs 134: 500 Bq/kg Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. Giant Butterbur (Petasites japonicus) Bilder: Wikipedia 91

92 Shiitake (Lentinula edodes) Apricot milk cap (Lactarius volemus) Vorläufige Grenzwerte: Cs Cs 134: 500 Bq/kg Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. Bilder: Wikipedia & Yuzu Frucht Ume (Prunus mume) Loquat (Eriobotrya japonica) Vorläufige Grenzwerte: Cs Cs 134: 500 Bq/kg Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. Bilder: Wikipedia 92

93 Vorläufige Grenzwerte: Cs Cs 134: 500 Bq/kg Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. Bild: Wikipedia Radioaktivität in Seefisch: bis 4. April: Aktivitätswerte von 28 Fischproben aus dem küstennahen Meer zeigen Werte für Cäsium Isotope im Bereich von 10 bis 526 Bq/kg. Dazugehörige Werte von I 131 liegen im Bereich von 10 bis 4080 Bq/kg. 93

94 Vorläufige Grenzwerte: I 131: 2000 Bq/kg Cs Cs 134: 500 Bq/kg Junger Sandaal Vorläufige Grenzwerte: Cs Cs 134: 500 Bq/kg Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. Bild: Wikipedia 94

95 Ayu (Plecoglossus altivelis) Arctic Char Vorläufige Grenzwerte: Cs Cs 134: 500 Bq/kg Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. Ibaraki Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. Vorläufige Grenzwerte: I 131: 2000 Bq/kg Cs Cs 134: 500 Bq/kg 95

96 Ibaraki Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. Vorläufige Grenzwerte: I 131: 2000 Bq/kg Cs Cs 134: 500 Bq/kg Chiba Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. Kein I 131 in Fisch aus Chiba Vorläufiger Grenzwert: Cs Cs 134: 500 Bq/kg 96

97 Vorläufige Grenzwerte: Cs Cs 134: 500 Bq/kg Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. Bis : N = 5238 insgesamt (N = 16) > EKG: (23,1 23,4) Bq/kg ND = 1 Bq/kg gesetzt: (1,4 3,9) Bq/kg Vorläufige Grenzwerte: Cs Cs 134: 500 Bq/kg Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. 97

98 Bei Überschreitung der provisorischen Grenzwerte werden Vermarktungsverbote und Empfehlungen, auf den Verzehr zu verzichten, von der japanischen Regierung erlassen. Die Durchsetzung der Anordnungen und die Überwachung der Radioaktivität in Lebensmitteln ist Sache der Präfekturen. * Für Babynahrung 100 Bq/kg. Grobe Abschätzung der mittleren Ingestionsdosis durch Cs 134 und Cs 137 ohne Verzehrsbeschränkungen in der Präfektur Fukushima im ersten Jahr nach dem Unfall auf der Grundlage der Daten bis August 2011 (arithmetische Mittelwerte) Mittlere Cs 134 Aktivitätskonzentration Erwachsene Mittlere Verzehrsrate nach Mori et al. (2000) Effektive Jahresdosis Kind, 1 2 Jahre alt Mittlere Verzehrsrate nach StrlSchV Effektive Jahresdosis Bq/kg kg/a Sv kg/a Sv Getreide Reis ,3 20 1,1 Fleisch Eier , Milch 2,5 91 7, Fisch Gemüse Früchte Wasser ,8 total

99 Grobe Abschätzung der mittleren Ingestionsdosis durch Cs 134 und Cs 137 ohne Verzehrsbeschränkungen in der Präfektur Ibaraki im ersten Jahr nach dem Unfall auf der Grundlage der Daten bis August 2011 (arithmetische Mittelwerte) Mittlere Cs 134 Aktivitätskonzentration Erwachsene Mittlere Verzehrsrate nach Mori et al. (2000) Effektive Jahresdosis Kind, 1 2 Jahre alt Mittlere Verzehrsrate nach StrlSchV Effektive Jahresdosis Bq/kg kg/a Sv kg/a Sv Getreide Reis ,2 20 0,56 Fleisch ,6 Eier , Milch Fisch ,2 Gemüse Früchte Wasser ,8 total Spezielle Lebensmittel Leitungswasser Tee Rindfleisch 99

100 Nhk, : Officials say iodine 131 levels exceeding 100 Bq/L were detected in tap water at 4 cities and 1 town. The levels ranged from 120 to 220 Bq/L. Frühe Daten bis Iod 131 in Leitungswasser Vorläufige Grenzwerte 300 Bq/kg und 100 Bq/kg für Kinder 100

101 Cs Cs 137 in Leitungswasser Vorläufiger Grenzwert 200 Bq/kg Teeplantage in Shizuoka Teeplantagen sind ideale Filter für Radioaktivität beim Durchzug radioaktiver Luftmassen. Wie die Behörden in Shizuoka bekanntgaben, wurden in getrockneten Teeblättern aus dem Anbaugebiet Warashina in der Provinz Shizuoka 679 Becquerel an radioaktivem Cäsium pro Kilogramm festgestellt. Das Gebiet liegt 370 Kilometer südwestlich von der Atomruine Fukushima. Der offiziell erlaubte Grenzwert liegt bei 500 Becquerel. Die Regierung hatte kürzlich entschieden, Auslieferungen von grünem Tee aus einigen Anbaugebieten in den näher an Fukushima gelegenen Provinzen Ibaraki und Chiba sowie Kanagawa und Tochigi zu stoppen. Anlass waren Messwerte in Proben von über 500 Becquerel. Japan hat im vergangenen Jahr 83'000 Tonnen an getrockneten Teeblättern produziert, 40 Prozent davon in Shizuoka

102 Tee ohne Differenzierung der Herkunft Vorläufige Grenzwerte: Cs Cs 134: 500 Bq/kg Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. Berechnung der Dosen durch Verzehr besonders hoch mit Cs 134/137 kontaminierten Lebensmitteln Beispiel: Tee Es wird unterstellt, dass 1 kg Teeblätter zur Teezubereitung genutzt wird, deren spezifische Aktivitäten den vorläufigen Grenzwert von 500 Bq/kg ausschöpfen. Es wird angenommen, dass die Caesium Radionuklide vollständig in den Tee übergehen. Für Caesium Isotope bezieht sich der Grenzwert auf die Summe von Cs 134 und Cs 137. Derzeit kommen die beiden Caesium Radionuklide in Fukushima nahezu in gleichen Mengen vor. Daher gehen wir in diesem Beispiel von 250 Bq/kg Cs 134 und 250 Bq/kg Cs 137 aus. Es ergibt sich für die Radionuklide: Cs 137: Cs 134: effektive Dosis = 1 kg x 250 Bq/kg x 0,013 µsv/bq = 3,3 µsv effektive Dosis = 1 kg x 250 Bq/kg x 0,019 µsv/bq = 4,8 µsv Die gesamte effektive Dosis als Summe der Caesium Radionuklide beträgt 8,1 µsv. Aus dem eigen Teeverbrauch pro Jahr kann man leicht mittels Dreisatz die erwartete effektive Jahresdosis berechnen; z.b. ein Verbrauch von 6 kg/a bewirkt eine effektive Jahresdosis von 49 µsv oder 0,049 msv. 102

103 Ein Rinder-Skandal im Juli 2011? Verfütterung von im Freien gelagertem Reisstroh! Rindfleisch bis einschl. August 2011 Vorläufiger Grenzwert: Cs Cs 134: 500 Bq/kg Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. 103

104 Rindfleisch bis einschl. August 2011 Vorläufiger Grenzwert: Cs Cs 134: 500 Bq/kg Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. Rindfleisch bis einschl. August 2011 Vorläufiger Grenzwert: Cs Cs 134: 500 Bq/kg Nicht nachgewiesen ist als 1 Bq/kg dargestellt. 104

105 Berechnung der Dosen durch Verzehr besonders hoch mit Cs 134/137 kontaminierten Lebensmitteln Beispiel: Rindfleisch Es wird unterstellt, dass eine Mahlzeit (0,2 kg) von solchem Fleisch gegessen wird, dessen spezifische Aktivitäten den vorläufigen Grenzwert von 500 Bq/kg ausschöpfen. Für Caesium Isotope bezieht sich der Grenzwert auf die Summe von Cs 134 und Cs 137. Derzeit kommen die beiden Caesium Radionuklide in Fukushima nahezu in gleichen Mengen vor. Daher gehen wir in diesem Beispiel von 250 Bq/kg Cs 134 und 250 Bq/kg Cs 137 aus. Es ergibt sich für die Radionuklide: Cs 137: Cs 134: effektive Dosis = 0,2 kg x 250 Bq/kg x 0,013 µsv/bq = 0,7 µsv effektive Dosis = 0,2 kg x 250 Bq/kg x 0,019 µsv/bq = 1,0 µsv Die gesamte effektive Dosis als Summe der Caesium Radionuklide beträgt 1,7 µsv. Für den japanischen Jahresverzehr aller Fleischarten (31,3 kg/a) ergibt sich aus dem oben genannten Rechenbeispiel für den erwachsenen Menschen eine effektive Jahresdosis von 250 µsv oder 0,250 msv. Anzahl der Rindfleischproben bis Vorläufiger Grenzwert: Cs Cs 134: 500 Bq/kg Präfektur ohne Überschreitung mit Überschreitung Fukushima Yamagata 40 2 Iwate Niigata 59 0 Shizuoka 75 0 Mie 27 0 Akita 7 2 Tochigi 1 8 Gifu 97 0 Miyagi Hokkaido 6 0 Ibaraki 42 0 Gunma 12 0 Saitama 2 0 Shimane 46 0 Summe

106 Übersicht über die Messungen von Nahrungsmitteln vom bis in Präfekturen mit Überschreitungen von Grenzwerten: Quelle Ministry for Health, Labour and Welfare Anzahl der Proben Grenzwert- Überschreitungen Anmerkungen zu Überschreitungen Fukushima Ibaraki Tochigi Gunma alle Tee Saitama alle Tee Chiba davon 15 Tee Tokyo davon 3 Tee Kanagawa alle Tee Iwate alle Rindfleisch Miyagi alle Rindfleisch Akita 50 2 alle Rindfleisch Yamagata alle Rindfleisch Shizuoka alle Tee Beurteilung: Spezielle Lebensmittel Leitungswasser nur kurzzeitige Überschreitungen der vorläufigen Grenzwerte für Iod 131 in einigen Präfekturen im März Keine Überschreitungen für Caesium Radionuklide. Seit Ende März kein Problem mehr. Tee In einigen Präfekturen wurden Teeblätter mit Caesium Aktivitätskonzentrationen oberhalb der vorläufigen Grenzwerte festgestellt. Entsprechende Vermarktungsverbote wurden erlassen. Rindfleisch Die Vermarktung und Verfütterung von im Freien gelagertem Reisstroh stellte sich in der 2. Juli Woche 2011 als bisher nicht erfolgreich regulierter Expositionspfad heraus. Die Verfütterung bewirkte hohe Cs 134 und Cs 137 Aktivitätskonzentrationen in Rindfleisch. Es wurden in einzelnen Proben von Rindfleisch Überschreitungen der vorläufigen Grenzwerte festgestellt. Entsprechende Vermarktungsverbote für Reisstroh und Rindfleisch wurden erlassen. Aktuelle Messergebnisse siehe: 106

107 Feststellung Einzelne Mahlzeiten mit besonders hohen Aktivitätskonzentrationen erhöhen zwar die Strahlenexposition, entscheidend für die Jahresdosis sind aber die Mittelwerte der Aktivitätskonzentrationen in den Lebensmitteln. Die Mittelwerte ergeben gute Schätzungen der Strahlenexposition von Personen, die sich normal ernähren. Entscheidungen Wer nach radioaktivitätsarmen Nahrungsmitteln sucht, sollte in seinem Urlaub Granitgebiete meiden und keine Flugreisen unternehmen. The Japan Times

108 Fukushima: Schlussfolgerung I Strahlenexposition beim Aufenthalt in Japan Seit Ende Mai 2011 sind die kurzlebigen Radionuklide weitgehend abgeklungen. Insbesondere Iod 131 stellt kein Problem mehr dar. Zu betrachten sind Caesium 134 und Caesium 137. Strontium und Plutonium Radionuklide werden, falls die Situation im Kernkraftwerk Fukushima Dai ichi weiterhin stabil bleibt, keinen relevanten Beitrag zur Strahlenexposition leisten. Die gesamte, d.h. die natürliche plus die durch langlebige Radionuklide aus dem Unfall in Fukushima Dai Ichi bewirkte Strahlenexposition von Menschen beim Aufenthalt in Japan wird, mit Ausnahme der Präfektur Fukushima, im Bereich der Schwankungsbreite der weltweiten natürlichen Strahlenexposition liegen und z.b. geringer sein als die natürliche Strahlenexposition vieler Menschen in Europa. Für alle Präfekturen außer Fukushima stellt der Unfall keine Notfallsituation dar, sondern ist eine existierende Situation im Sinne der Empfehlung 103 der International Commission on Radiological Protection (ICRP; für die ein Referenzwert der zusätzlichen Strahlenexposition von 1 msv pro Jahr angewendet werden kann. Fukushima: Schlussfolgerung II In der Präfektur Fukushima besteht eine Notfallsituation im Sinne der Empfehlung 103 der International Commission on Radiological Protection (ICRP). Die japanischen Behörden haben darauf mit Notfallmaßnahmen reagiert, die im Einklang mit den Empfehlungen der ICRP stehen. Im Rahmen der Optimierung des Strahlenschutzes ist es dort derzeit möglich einen Referenzwert der zusätzlichen internen Strahlenexposition von 1 msv im Jahr und einen Referenzwert der externen Strahlenexposition von 20 msv im ersten Jahr nach dem Unfall anzuwenden. Wesentliche Expositionspfade sind die externe Bestrahlung durch am Boden abgelagerte Radionuklide und die interne Bestrahlung durch den Verzehr von kontaminierten Nahrungsmitteln. Derzeit ist der Verzehr von Fisch und Nahrungsmitteln aus dem Meer und aus Binnengewässern sowie von Gemüse und Obst bestimmend für die interne Strahlenexposition. Im zweiten Jahr nach dem Unfall wird die Strahlenexposition generell und speziell die Exposition durch Verzehr von Nahrungsmitteln deutlich geringer ausfallen als im Jahr Die Optimierung des Strahlenschutzes in der Präfektur Fukushima wird eine schwierige und langfristige Herausforderung für die japanische Gesellschaft bleiben. 108