Nutzen der Umweltüberwachung für den Strahlenschutz

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1 Fachverband für Strahlenschutz 44. Jahrestagung vom September 2012 im Karlsruhe Nutzen der Umweltüberwachung für den Strahlenschutz Hansruedi Völkle Prof. Dr. rer. nat. Physikdepartement der Universität Freiburg - Schweiz (im Auftrag des Arbeitskreises Umweltüberwachung AKU/FS) UNIVERSITÉ DE FRIBOURG / FACULTÉ DES SCIENCES UNIVERSITÄT FREIBURG / MATHEMATISCH-NATURWISSENSCHAFTLICHE FAKULTÄT

2 Inhalt: - Etwas Soziologie - Ausstieg und wie weiter? - Die Loseblattsammlung des AKU - Die Überwachung der Umweltradioaktivität - Was wir daraus gelernt haben - Beispiele - Sinn und Nutzen der Umweltüberwachung - Wie weiter für den AKU des FS? - Beispiel: Vereinheitlichung bei den Bodenproben - Schlussfolgerungen UNIVERSITÉ DE FRIBOURG / FACULTÉ DES SCIENCES UNIVERSITÄT FREIBURG / MATHEMATISCH-NATURWISSENSCHAFTLICHE FAKULTÄT

3 Zum Einstieg. Serge Prêtre und Christian Brunner in den Ausstieg!

4 Das Gesellschaftmodel nach Serge Prêtre (1) 1) DIE GESELLSCHAFT DER PIONIERE - sind Helden & Individualisten - geprägt von Dynamik, Optimismus und einer pragmatische Haltung - Freiheit ist das wertvollste Gut - sie streben nach Macht - Risiken und gefährliche Situationen sind Ansporn und Herausforderung - Ökologische Probleme berühren wenig (Quelle: Serge Prêtre & Christian Brunner: Atom, Symbolik und Gesellschaft geistige Ansteckung oder Risikobewusssein. Forum Medizin und Energie, ISBN )

5 Das Gesellschaftmodel nach Serge Prêtre (2) 2) DIE GESELLSCHAFT DER ORDNENDEN - ist durch Methode, Struktur, Regeln, Gesetze, Hierarchien und Klassifizierungen gekennzeichnet - Ordnung ist das höchste Gut - Sicherheitsnormen haben grosse Bedeutung - Die Wahl eines bestimmten Zahlenwertes ist dabei weniger wichtig als die Tatsache, dass ein in Zahlenwert festgelegt wird - die vorhandenen Gefahren werden dazu benutzt, die Gesetzesordnung zu stärken (Quelle: Serge Prêtre & Christian Brunner: Atom, Symbolik und Gesellschaft geistige Ansteckung oder Risikobewusssein. Forum Medizin und Energie, ISBN )

6 Das Gesellschaftmodel nach Serge Prêtre (3) 3) DIE GESELLSCHAFT DER REINEN (Moralisten) - tritt für Gesundheit, Sauberkeit, Schutz, Moral und vor allem für die Reinheit ein - Sozial günstiges Umfeld für eine psychische Epidemie im Zusammenhang mit Befleckung und Sünde - Sensibilisierung für ökologische Fragen - Tendenz zu sektiererischem Fanatismus - Angst vor dem Tod führt zur Forderung nach absoluter Sicherheit - neigen zu Beklemmung und Verängstigung Heute sind wir offenbar hier; einen Weg zurück scheint es nicht mehr zu geben. Was tun? (Quelle: Serge Prêtre & Christian Brunner: Atom, Symbolik und Gesellschaft geistige Ansteckung oder Risikobewusssein. Forum Medizin und Energie, ISBN )

7 Der beschlossene Ausstieg aus der Kernenergie Schluss für die Umweltüberwachung und den AKU? Fukushima & Tschernobyl Ausstieg aus der Kernenergie (D, CH,?) ist das Energieproblem damit gelöst? CO 2 Ausstoss durch fossile Brenn- / Treibstoffe Klima-Wandel Rohstoffverknappung bei den fossilen Energieträgern in naher Zukunft Ausstieg aus der Kernenergie = Lösung des Energieproblem ist Trugschluss Braucht es den AKU in Zukunft noch? Braucht es noch eine Überwachung der Umweltradioaktivität? Werden wir uns in Zukunft im Strahlenschutz nur noch mit Rückbau, Endlager für radioaktive Abfälle (also Strahlenschutt statt Strahlenschutz) befassen oder den Gefahren von Strahlung und Radioaktivität oder den Folgen von Nuklear-Katastrophen auf Mensch und Umwelt? Was haben wir bisher getan? Wir haben Probenentnahme- und Messverfahren entwickelt; wir verfügen heute über eine grosse Sammlung an Daten zur Radioaktivität in Umwelt und Nahrung; wir haben Modell für die Radioökologie; wir kennen die Dosen und Strahlenrisiken der Bevölkerung durch künstliche und natürliche Strahlenquellen. Brauchen wir das nicht mehr?

8 Die Loseblattsammlung des AKU: (87 Sitzungen) - über 60 Einzelbeiträge - Überwachung bei bestimmungsgemässem Betrieb sowie bei Unfällen/Störfällen - Dosen (TLD und andere Methoden) - Aerosole - gasförmige Isotope ( 133 Xe, ) - Niederschläge - Boden & Bewuchs - Milch - landwirtschaftliche Produkte - Wasser, Schwebstoff, Sediment - Fische - Messfahrten / Messfahrzeuge - Kommunikation - Spezialnuklide 90 Sr, 3 H, 14 C, -Str. - in situ Messung - Messung beim Rückbau - Normen, Nachweisgrenzen,.

9 Gliederung der einzelnen losen Blätter 1 Zweck der Überwachungsmassnahme 2 Messgrösse, Masseinheit und zu fordernde Nachweisgrenze 3 Messverfahren 3.1 Probenentnahme 3.2 Probenaufarbeitung inkl. Probenvorbereitung (Zerkleinern, Veraschen, Aufschliessen, Auflösen, chemische Anreicherung und Trennung, Messpräparate - Herstellung) 3.3 Messung inkl. Kalibrierung, Wartung und Auswertung 3.4 Messunsicherheit und erreichbare Nachweisgrenze 4 Bewertung des Verfahrens (z. B. Zeitbedarf, Kosten) 5 Dokumentation (Aufzählung dokumentationswürdiger Daten, Daten- und Probenaufbewahrung) 6 Besonderheiten, Bemerkungen 7 Literaturhinweise

10 Was wird routinemässig überwacht? (Beispiel Schweiz), etc.

11 Durchschnittliche Strahlendosen der Bevölkerung [ msv/y] (Beispiel Schweiz (BAG 2012) medizinische Röntgendiagnostik: 1.2 msv/jahr alle übrigen (künstlichen) Strahlenquellen (inkl. KKW): < 0.1 msv/jahr Radionuklide im Körper: 0.35 msv/jahr (davon 0.2 durch 40 K) kosmische Strahlung: 0.4 msv/jahr Radon und Folge- Produkte im Wohnbereich: 3.2 msv/jahr (gemäss dem neuen Umrechnungsfaktor der ICRP) terrestrische Radioaktivität: 0.35 msv/jahr

12 1 ) UNSCEAR 2000 Report (2000): Sources and Effects of ionizing radiation. 2 ) Bundesamt für Gesundheit (2011): Nationaler Radonaktionsplan ) Frasch, G. et al. (2011): Die berufl iche Strahlenexposition des fliegenden Personals in Deutschland : Bericht des Strahlenschutzregisters. Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). 4 ) Bundesamt für Gesundheit (2011): Umweltradioaktivität und Strahlendosen in der Schweiz ) Rheinische FriedrichWilhelms-Universität Bonn; 6 ) International Commission on Radiological Protection ICRP (2007): Die Empfehlungen der Internationalen Strahlenschutz - kommission (ICRP) von ) Bundesamt für Strahlenschutz (2005): Strahlenthemen. 8 ) RauchStoppZentrum Zürich, Quelle: Kinderleukämie und Kernkraftwerke (k)ein Grund zur Sorge; FME Feb Übersicht: Durchschnittliche Strahlendosen KKW Gösgen 0.3 Sv/a

13 1 ) UNSCEAR 2000 Report (2000): Sources and Effects of ionizing radiation. 2 ) Bundesamt für Gesundheit (2011): Nationaler Radonaktionsplan ) Frasch, G. et al. (2011): Die berufl iche Strahlenexposition des fliegenden Personals in Deutschland : Bericht des Strahlenschutzregisters. Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). 4 ) Bundesamt für Gesundheit (2011): Umweltradioaktivität und Strahlendosen in der Schweiz ) Rheinische FriedrichWilhelms-Universität Bonn; 6 ) International Commission on Radiological Protection ICRP (2007): Die Empfehlungen der Internationalen Strahlenschutz - kommission (ICRP) von ) Bundesamt für Strahlenschutz (2005): Strahlenthemen. 8 ) RauchStoppZentrum Zürich, Quelle: Kinderleukämie und Kernkraftwerke (k)ein Grund zur Sorge; FME Feb Übersicht: Durchschnittliche Strahlendosen In diesem Bereich wurden bisher keine stochastischen Effekte nachgewiesen KKW Gösgen 0.3 Sv/a

14 Durchschnittlichen Strahlendosis (Integralwert) durch Tschernobyl bzw. den Kernwaffen-Fallout [msv] (Beispiel Schweiz) Tschernobyl: regionale Verteilung TI: 4 x 0.5 msv E-CH: 1.5 x 0.5 msv Z/N-CH: 3/4 x 0.5 msv W-CH: 1/2 x 0.5 msv Extremwerte: x10 8-ung: nicht pro Jahr, sondern Integralwerte, also pro Generation!

15 Dosisverteilung in % auf die verschiedenen Emissionspfade beim KKW Gösgen (CH) für die tatsächlichen Ableitungen von 2007 Rest (0.18%) Iod Ingestion (0.098%) Fischverzehr (0.032%) Aerosole Bodenstrahlung (0.026%) Aerosole Ingestion Milch (9E-3%) Aerosole Ingestion Fleisch (7E-3%) Aerosole Ingestion landwirtschaftliche Produkte (6E-3%) Iod Inhalation (3E-3%) C-14 landwirtschaftliche Produkte (80.5%) Edelgase Wolkenstrahlung (11.5%) Trinkwasser (7.8%) Rest (0.18%) Aerosole Inhalation (3E-4%) Aerosole Wolkenstrahlung (E-6%) Gesamtdosis im Jahr 2007: 0.3 Sv/Jahr (Genehmigungswerte würde zu 0.03 msv führen)

16 Messung von 14 C in Buchen-Blättern aus der Umgebung des Kernkraftwerkes Leibstadt ( ) Messung Universität Bern (Th. Stocker et al) [ Jahresbericht des BAG 2006: pp ] Als Folge eines Generatorschadens war das Kernkraftwerk Leibstadt vom bis abgeschaltet (graue Flächen). Dies ist bei 14 C-Messungen an Baumbättern gut sichtbar: Links Richtung SW (bis 1 km) Rechts Richtung NE (bis 1.6 km) 14 C [ ] 14 C [ ] Proben bis 1.6 km NE Proben bis 1 km SW

17 Tritium in der Aare (bei Brugg/CH) und im Rhein (bei Basel) Aare bei Brugg /AG erhöhte Tritium-Ableitungen mit dem Tritium-Ableitungen des KKW Gösgen Abwasser aus dem KKW Gösgen vor Revision Aare bei Mühleberg/BE Rhein bei Weil (Bad.-Württ.) Immissiongrenzwert Wasser (CH) Bq/l Vergleich: Fallout-Maximum im Regen (1963) 2000 Bq/l

18 137 Cs in der Bodenluft in Europa nach Algeciras (E) Tessin: 0.15 mbq/m 3 ( 0.005% Immissiongrenzwert) Einschmelzen einer 137 Cs-Quelle von ca GBq in einem Stahlwerk in ALGECIRAS/Spanien (30. Mai 1998)

19 137 Cs in Fischen aus dem Luganersee (Lago Ceresio) T biologisch 2.5 y Fischereiverbot vom

20 TBq/Jahr Alle Setzatelier der Schweiz Setzatelier in La Chaux-de-Fonds 1/65 Ableitungen der Kläranlage von La Chaux-de-Fonds (inkl. Abfallbehandlung) 1/40 Die Schweizer Uhrenindustrie verzichtet mehr und mehr auf die Verwendung von Tritium bei den Leuchtfarben für Uhren

21 40 K: In Gymnasiastinnen/en aus Genf (HUG): (Häufigkeitsverteilung: Anzahl vs g K pro kg Körpergewicht) Mädchen Knaben Mittel: 57 Bq/kg 0.17 msv/y Mittel: 71 Bq/kg 0.21 msv/y 1g K = 31.2 Bq ( 40 K / K nat = Gew.-%) UNSCEAR: 40 K-Dosis: 0.17 msv/y (für alle Altersgruppen)

22 Messung der kosmischen Strahlung im Heissluftballon (70 Jahre nach der ersten Ballonfahrt von Prof. Gockel en ) (1 R/h in Luft 8.77 ngy/h mgy/y) terrestrische Strahlung kosmische Strahlung Aufstieg Abstieg Messung auf dem Neuenburgersee (terrestrischer Anteil durch Wasser abgeschirmt) Höhe Z [km] Reuter&Stokes- Ionisationskammer

23 Uran im Trinkwasser der Schweiz (Quelle: BAG 2012) Umrechnung: 1 g U/L Bq/L Neuer WHO-Richtwert 30 g U/L 0.37 Bq/L) (Messung: Bundesamt für Gesundheit mittels ICP-MS) Dosisberechnung: 20 g U/L à 2 L/d 180 Bq/y msv/y Erw.

24 Messungen in der Luft ausserhalb Japans Partikelgebundenes 131 I in der Luft Maximale 137 Cs-Werte in der Luft in der Schweiz [ Bq/m 3 ] (Quelle: KUER/BAG-Berichte) 1.E+07 1.E E+05 1.E+04 1.E+03 1.E+02 1.E+01 Fallout, Mai 1976 Tschernobyl, Mai 1986 Algeciras, Juni 1998 Fukushima, Mai 2011 (Bodenluft) Fukushima, Mai 2011 (auf 7900m) Quelle: BAG & ENSI (2011) 2 G.O.

25 Sinn und Nutzen der Umweltüberwachung Länder mit KKW (u.a. die BRICS-Staaten) brauchen eine Überwachung für den Schutz ihrer Bevölkerung und als moralische Verpflichtung für ihre Nachbarn, Länder ohne KKW oder Ausstiegsländer müssen auch in Zukunft ihre Bevölkerung schützen; einerseits bei Ereignissen im nahen oder fernen Ausland und andererseits zur Kontrolle radioaktiver Immissionen aus andern Betrieben (Medizin, Forschung und Industrie), also aus allen anthropogenen und natürlichen Quellen, Länder, die KKW betrieben haben, müssen ihre Endlager für radioaktive Ab- Fälle über längere Zeiträume überwachen können, Behörden, Medien und Bevölkerung haben ein immer stärkeres Bedürfnis nach Informationen aller Art (Zugang zu Datenbanken) über die Belastung von Umwelt und Nahrung mit jeder Art von Schadstoffen, insbesondere auch Radioaktivität, Die Umweltüberwachung kann wichtige Informationen liefern über das Verhalten von Radionukliden in der Umwelt und ermöglicht radioökologische Modelle aufzustellen und zu verifizieren, Transferfaktoren bestimmen, was auch für die Notfallvorsorge wichtig ist. Wichtig ist realistische Dosiswerte anzugeben für die Bevölkerung aus allen künstlichen und natürlichen Strahlenquellen, für verschieden Alterklassen, Lebens- und Ernährungsgewohnheiten.

26 Wie könnte es (für den AKU) weitergehen? Englische Version der Loseblattsammlung als Best Practice Handbook. Bedingt dass LBS gepflegt, validiert und laufend dem Stand von Wissenschaft und Technik angepasst wird Überwachung: Rückbau kerntechnischer Anlagen, Endlager, nicht-kerntechnische Einrichtungen, Anwendung in der Medizin, etc., Erfassung der Auswirkungen bei der Verwendung radioaktiver Stoffe in krimineller Absicht und bei Unfällen, etc. Um die Vergleichbarkeit der Resultat, eine hohe Qualität und Zuverlässigkeit der Daten und Datenbanken, und für einen internationalen Datenaustausch braucht es eine Vereinheitlichung der Probenentnahme- und Messverfahren. (z.b.: Bodenproben) Das Erzeugen von Daten/Datenbanken ist nur die halbe Arbeit. Ebenso wichtig ist die Interpretation der Daten für Behörde, Medien und Bevölkerung und das Berechnen der daraus resultierenden Dosen und Strahlenrisiko sowie deren Interpretation. Das können jedoch nur Fachleute, die selbst Messungen aktiv durchführen; solche Daten sind zudem auf für epidemiologische Studien notwendig, Der AKU könnte als Pool von Fachleuten eine wichtige Rolle beim Wissenstransfer und der Aus- und Weiterbildung im Bereich Umweltüberwachung sein, insbesondere bei Ländern die in Zukunft Kernkraftwerke betreiben werden.

27 Vereinheitlichung der Entnahme von Erdboden-Proben - ebene, nicht landwirtsch. genutzte Wiese - nicht in Hanglage, Mulde oder Senke - nicht an derselben Stelle wie im Vorjahr - Entnahme mit Zwiebelstecher (gemäss Bild) - nur oberste 5 cm entnehmen - Frischgewicht bestimmten Plastiksack - bei C trocknen - Trockengewicht bestimmen - Steine, Wurzeln, Gras entfernen - sieben (2 mm Maschenweite) - mischen und homogenisieren - Aliquot in Messbecher für -Spektrometrie - Gewicht der Messproben bestimmen - auch 40 K bestimmen - Trocken- / Frischgewicht angeben - bei Leitnukliden ( 137 Cs) auch Nachweisgrenze - Probe archivieren (ev. für 90 Sr, 239 Pu, ) 2 m 5 cm 4 m Ø 6 cm - fakultativ: bodenkundliche Analyse,

28 Zusammenfassung - Schlussfolgrungen Radioaktivität und ionisierende Strahlung sind mit den Sinnen nicht wahrnehmbar; sie können jedoch eine Bedrohung für Mensch und Umwelt sein und müssen deshalb dauernd überwacht werden, dies auch in Zukunft, Die Umweltradioaktivität wird seit langem systematisch überwacht und dokumentiert und ist diejenige anthropogene Noxe die von Anfang an besten überwacht wurde, Deshalb verfügen heute viele Länder über umfangreiche Daten über Kernwaffenfallout, Auswirkungen von Kernanlagen, Tschernobyl, Anwendung radioaktiver Stoffe in Medizin, Forschung und Industrie und die natürliche Radioaktivität (terrestrische, kosmische Strahlung, Radon, Belastung von Lebensmitteln, Trinkwasser, etc.) Dies war nur möglich dank einem Heer von Fachleuten, die solche Messungen mit grosser Präzision und Gewissenhaftigkeit durchgeführt haben und diese Daten auch regelmässig international austauschen und vergleichen, und die Mess- Verfahren laufend verbessern und verfeinern, Diese Daten und dieser Kenntnisstand müssen auch in Zukunft und laufend ergänzt werden bzw. erhalten und weitergegeben bleiben.

29 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit! UNIVERSITÉ DE FRIBOURG / FACULTÉ DES SCIENCES UNIVERSITÄT FREIBURG / MATHEMATISCH-NATURWISSENSCHAFTLICHE FAKULTÄT