Radioaktivität Strahlenschutz Umgang mit radioaktiven Abfällen

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1 Zweckverband Abfallwirtschaft Westsachsen Großpösna, Am Westufer Großpösna / OT Störmthal Radioaktivität Strahlenschutz Umgang mit radioaktiven Abfällen Anlass Weshalb beschäftigen wir uns mit dieser Thematik? Anlass ist der Artikel in der LVZ vom Strahlender Abfall wird Hausmüll. Um einer Verunsicherung der Bevölkerung zu begegnen, möchten wir an dieser Stelle das Thema Radioaktivität so allgemein verständlich wie möglich darstellen. Nachfolgend haben wir dazu sachliche Informationen zusammengestellt. Zur Vertiefung der Thematik empfehlen wir aber entsprechende Fachliteratur. Grundlagen Was ist Radioaktivität? Radioaktivität oder Kernzerfall ist die Eigenschaft instabiler Atomkerne, sich spontan unter Energieabgabe umzuwandeln. Die freiwerdende Energie wird in fast allen Fällen als ionisierende Strahlung abgegeben. Ist der Zeitpunkt des radioaktiven Zerfalls vorauszubestimmen? Der radioaktive Zerfall des einzelnen Atomkerns ist völlig zufällig. Die Zerfallswahrscheinlichkeit wird durch die Halbwertszeit ausgedrückt. Die Halbwertszeit ist der Zeitraum, in dem durchschnittlich die Hälfte der instabilen Atomkerne einer Anfangsmenge zerfallen sind. Sie kann Sekundenbruchteile, aber auch einige Milliarden Jahre betragen. Langlebige Nuklide sind beispielsweise Uran- 238, Thorium-232 und Kalium-40. Welche Zerfallsarten gibt es? Man unterscheidet drei hauptsächliche Zerfallsarten: Alpha-, Beta- und Gamma-Zerfall Alpha-Zerfall: Durch die Emission eines Alpha-Teilchens bestehend aus 2 Protonen und 2 Neutronen verringert sich die Ordnungszahl des radioaktiven Elements um 2 und die Massezahl um 4. 1

2 Beta-Plus-Zerfall: Beim Beta-Plus-Zerfall wird im Kern ein Proton in ein Neutron und ein hochenergetisches Positron umgewandelt und ein Elektron-Neutrino emittiert. Die Ordnungszahl des Elements verringert sich um 1. Beta-Minus-Zerfall: Beim Beta-Minus-Zerfall wird im Kern ein Neutron in ein Proton umgewandelt und ein hochenergetisches Elektron sowie ein Elektron-Antineutrino emittiert. Die Ordnungszahl des radioaktiven Elements erhöht sich um 1. Gammazerfall: Der Atomkern liegt nach dem Zerfall in einem energetisch angeregten Zustand vor. Beim Übergang in einen energetisch niedrigeren Zustand gibt der Atomkern durch Emission hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung (Gamma-Strahlung) Energie ab. Wie schützt man sich vor Radioaktivität? Alphastrahlung wird durch ein Blatt Papier, Betastrahlung durch ein Metallblech von einigen mm Dicke vollständig absorbiert. Zur hinreichenden Schwächung von Gammastrahlung braucht man eine dickere Schicht aus einem Material hoher Dichte. Was sind Zerfallsreihen? Die Zerfallsprodukte sind meist nicht stabil. Die entstehenden Tochterkerne sind ihrerseits wieder radioaktiv und zerfallen entsprechend ihrer Halbwertszeiten. Die Reihe der Zerfälle setzt sich fort, bis ein stabiler Kern als Endprodukt entsteht. Diese Aufeinanderfolge radioaktiver Zerfälle nennt man Zerfallsreihe. Eine Zerfallsreihe kann verschiedene Isotope durchlaufen. 2

3 Wie kann man Strahlung messen? Bekannte Messgeräte zum Nachweis von Strahlung sind Dosimeter oder Geigerzähler. Ionisationskammern und Nebelkammern sind ebenfalls geeignete Messgeräte für die drei Strahlungsarten. Szintillationszähler und Halbleiterdetektoren dienen zur Messung von Beta- und Gammastrahlung. Maßeinheiten sind 1 Bq (Becquerel) = 1 Zerfall pro Sekunde Energiedosis = Energiemenge, die von einer bestimmten Materiemenge durch Absorption von Strahlung aufgenommen wird Maßeinheit Gray (Gy): 1 Gray = 1 Joule/kg Ionendosis mit Maßeinheit Coulomb/Kilogramm (C/kg) Bei der Wirkung von Strahlung auf den menschlichen Körper werden Strahlungswichtungsfaktoren berücksichtigt. Das Produkt aus Strahlungswichtungsfaktor und Organenergiedosis (früher Äquivalentdosis) heißt Organdosis. Maßeinheit ist das Sievert (Sv). Welche Strahlung aus natürlichen Quellen beeinflusst den Erdball? Radioaktivität gibt es seit der Entstehung der Erde im gesamten Lebensumfeld. Derzeitig sind etwa 70 natürliche und über künstliche Nuklide bekannt. Natürlicher Strahlung sind alle Menschen ausgesetzt. Natürliche Strahlungsquellen sind: kosmische Strahlung Schutz bildet die Lufthülle Mittelwert der effektiven Dosis = 0,3 msv/a terrestrische Strahlung durch natürliche Radionuklide in Böden und Gesteinsschichten, wie z.b. Uran, Thorium, Kalium-40, Mittelwert der effektiven Dosis = 0,3 msv/a natürliche Radionuklide, am häufigsten Kalium, gelangen in die Nahrung des Menschen, der selbst eine gewisse Menge radioaktiver Nuklide enthält Mittelwert = 9000 Bq Radon-222 kommt in geringen Konzentrationen praktisch überall vor. Die durchschnittliche Konzentration in Wohnungen beträgt 50 Bq/m³. Die natürliche Strahlenexposition in Deutschland beträgt je nach örtlicher Gegebenheit zwischen 2 und 5 msv/a. Im Mittel liegt die Strahlenexposition des Menschen bei ca. 2,1 msv/a. Etwa die Hälfte davon wird durch Einatmung des Edelgases Radon verursacht. Wo wird Radioaktivität wissenschaftlich angewendet? Ein wesentlicher Anwendungsbereich ist die Medizin, vor allem die diagnostische Anwendung der Röntgenstrahlung und der Nuklearmedizin. Die effektive Dosis durch medizinische Anwendungen beträgt im Durchschnitt etwa 1,9 msv/a. Den höchsten Anteil an der medizinischen Strahlenexposition hat die Computertomographie (CT). Computertomografien und nuklearmedizinische Untersuchungen trugen zu 75,4 % zur kumulativen effektiven Dosis bei. 81,8 % der gesamten Strahlendosis resultieren aus ambulante Untersuchungen. Ein sehr geringer Teil der Strahlenexposition ist auf kerntechnische Anlagen zurückzuführen. Die dadurch verursachte effektive Dosis liegt im Mittel bei 0,01 msv. 3

4 Die Strahlenbelastung der Menschen ist durch Kohlekraftwerke, in denen Uran und Thorium freigesetzt werden, höher als durch Kernkraftwerke. Eine weitere Strahlenquelle sind Zigaretten. Der Genuss von rund 20 Zigaretten täglich führt zu einer Strahlenbelastung i.h.v. 0,29 msv durch Polonium und radioaktives Blei. Allgemein wird eine Strahlenbelastung i.h.v. 0,07 msv / Zigarette eingeschätzt. Wie wird die Bevölkerung vor Strahlung geschützt? Gesetzliche Grundlagen sind die europäische Richtlinie 96/29/EURATOM und die deutsche Strahlenschutzverordnung. Der Grenzwert für den Schutz der Umwelt und der Bevölkerung vor Strahlung ist 1 msv/a allgemein für die Bevölkerung 20 msv/a für volljährige Personen, die beruflich strahlenexponiert sind 50 msv/a im Einzelfall Die kontinuierliche Überwachung der Radioaktivität dient vor allem der Vorsorge. In Deutschland erfolgt seit dem Reaktorunfall im Kernkraftwerk Tschernobyl eine großräumige Überwachung, um im Fall einer Freisetzung radioaktiver Stoffe sofort Schutzmaßnahmen einleiten zu können. Die Gamma-Ortsdosisleistung wird durch das vom Bundesumweltministerium betriebene Integrierte Mess- und Informationssystem zur Überwachung der Umweltradioaktivität (IMIS) bundesweit und ständig an rund Messstationen gemessen, davon rund 100 Messstellen in Sachsen. Informationen dazu findet man unter: Die Gamma-Ortsdosisleistung beschreibt die Dosis, der ein Mensch an einem bestimmten Ort in einem bestimmten Zeitintervall ausgesetzt ist. Sie wird in µsv/h angegeben. Zusätzlich führen die Länder noch Untersuchungen an Proben aus der Umwelt durch. Art und Ausmaß verschiedener Arten von Strahlenexpositionen / Mittelwerte Art der Strahlenquelle Natürliche Strahlenquellen Kosmische Strahlung (auf Meeresniveau) Terrestrische Strahlung Effektive Dosis im Jahr 0,30 msv Äußerliche Bestrahlung Einatmen von Radon sonstige innere Strahlung Summe natürlicher Strahlenquellen Künstliche Strahlenquellen Medizinische Anwendungen Kernkraftwerke (Normalbetrieb) Folgen des Tschernobyl-Unfalls Atombombenversuche sonstige künstliche Strahlung 0,40 msv 1,10 msv 0,30 msv 1,90 msv < 0,01 msv < 0,016 msv < 0,01 msv < 0,02 msv ca. 2 msv 4

5 Summe künstlicher Strahlenquellen Summe natürlicher +künstlicher Strahlenquellen Beispiele für Einzeldosen Art der Exposition Strahlentherapie bei Krebs Radiojodtherapie bei gutartigen Erkrankungen Schwellendosis für akute Strahlenschäden Strahlentherapie Computertomografie (Brustkorb) Flugzeugreise (8 h, m Höhe) Röntgenaufnahme ca. 2 msv ca. 4 msv Einzeldosis Herddosis (Zielgewebe) mgy mgy Äquivalentdosis (Ganzkörper) 250 msv msv 20 msv 0,2 msv 0,1 msv Allgemein gilt bei Umgang mit radioaktiven Stoffen als Schutz das AAA-Prinzip: 1. Aufenthaltszeit reduzieren 2. Abstand halten 3. Abschirmung Praxis War das Personal der WEV jemals Strahlenbelastungen durch angelieferte Abfälle ausgesetzt? Nein, das Personal der WEV war zu keinem Zeitpunkt einer Strahlenbelastung ausgesetzt, die über der natürlichen Radioaktivität des Umfeldes lag. Das ist insbesondere darin begründet, dass ausschließlich Stoffe deponiert werden dürfen, die aus der Strahlenschutzverordnung entlassen sind. Und nur solche Abfälle hat die WEV entsprechend den genehmigungsrechtlichen Voraussetzungen angenommen. Die Überwachung durch die zuständigen Behörden Landesdirektion Leipzig bzw. Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie des Freistaates Sachsen (LfULG) wird weitergeführt. Eine Überprüfung der Entsorgung von schwach radioaktivem Abfall durch den zuständigen Sicherheitsingenieur ergab, dass die gesetzlichen Vorgaben der Strahlenschutzverordnung, der Deponieverordnung und der Unfallverhütungsvorschriften der Bau- und Berufsgenossenschaft eingehalten werden. Die WEV veranlasste im Dezember 2008 Messungen durch den Verein für Kernverfahrenstechnik und Analytik Rossendorf e.v. Die Messungen wurden an 23 Messpunkten vorgenommen, die sowohl in der Annahmehalle, der mechanischen Aufbereitung, der Intensivrotte und der Verladung der MBA als auch auf der Kippfläche der Zentraldeponie Cröbern lagen. Das Ergebnis sagt aus, dass sich alle Messwerte im Bereich des natürlichen Strahlungsuntergrundes bewegen. 5

6 Die Messwerte der Gamma-Ortsdosisleistung lagen im Untersuchungszeitraum in einem Bereich von 0,079 bis 0,189 µsv/h (Mittelwert: 0,112µSv/h). Der Wert des Referenzmesspunktes auf der benachbarten Wiese (ohne Abfallablagerung- oder behandlung) lag bei 0,118 µsv/h. Der Referenzwert des Messpunktes Zwenkau (IMIS) lag zum Messzeitpunkt bei 0,105 µsv/h. Es wurden weder im Bereich der MBA noch auf der Zentraldeponie Cröbern Hinweise auf radioaktive Stoffe festgestellt. Alle Werte liegen im normalen Variationsbereich von nicht kontaminierten Böden und Baumaterialien. Die Abteilung Arbeitsschutz der Landesdirektion Dresden wurde über die Messergebnisse informiert. Wie kann die umweltgerechte Entsorgung überwachungsbedürftiger Rückstände erfolgen? Wie bereits erwähnt, gilt für derartige Rückstände die Strahlenschutzverordnung. In dieser Verordnung ist auch die Freigabe geregelt, d.h. unter welchen Bedingungen die Stoffe aus der strahlenschutzrechtlichen Überwachung entlassen werden können. Nach langen Diskussionen in europäischen und internationalen Wissenschaftler- und Expertengremien hat sich ein internationaler Maßstab durchgesetzt, nach dem die Entlassung eines Stoffes aus der strahlenschutzrechtlichen Überwachung unbedenklich verantwortet werden kann. Die Dosis liegt bei 10 µsv/h und ist damit weit unterhalb der natürlichen Strahlenbelastung und auch unter dem Strahlungspegel, der zeitweise im Alltag auftreten kann. Die Entlassung eines überwachungsbedürftigen Rückstandes aus dem Geltungsbereich der Strahlenschutzverordnung erfolgt ausschließlich nur dann, wenn der erforderliche Schutz der Bevölkerung gewährleistet ist und die jährliche Dosis unter 1 msv liegt. Sollen die aus der Strahlenschutzverordnung entlassenen Stoffe entsorgt werden, unterliegen sie dem Abfallrecht. Die zusätzliche Kontrolle der Entsorgung sowie der Strahlenexposition kann sich die zuständige Strahlenschutzbehörde im Rahmen des Entlassungsbescheides vorbehalten. Sind die Voraussetzungen für eine ordnungsgemäße Deponierung (Deponieverordnung) erfüllt, ist die Ablagerung auf einer Deponie zulässig. Wie läuft das Annahmeverfahren ab? Beispielhaft beziehen wir uns hier auf Rückstände, die nach der Gewinnung von Quecksilber aus Schlämmen der Erdgasförderung zurück bleiben. Diese Rückstände enthalten natürliche Radionuklide. Sie werden nach einem behördlich geprüften Verfahren mit Geopolymer immobilisiert und dadurch langzeitstabil gebunden. Sie härten in Plastikfässern aus und liegen dann als betonähnlicher Feststoff vor. Die Fässer werden verplombt und so an der Deponie angeliefert. Die Strahlenbelastung liegt zwischen 1 bis maximal 10 µsv/h an der Fassoberfläche, also weit unter der vorliegenden natürlichen Strahlenbelastung. Aus diesem Grund hat das LfULG diese Rückstände (korrekt: mit Geopolymer immobilisierte Rückstände aus der vakuothermischen Demercurisierung radioaktiv kontaminierter Reinigungsrückstände, Schlämme und scales aus der Erdgasförderung) 6

7 gemäß 98 Abs. 1 Strahlenschutzverordnung i.v.m. Anlage XII Teil D aus der strahlenschutzrechtlichen Überwachung entlassen. Jede Anlieferung dieser Rückstände ist entsprechend der Nebenbestimmung im Entlassungsbescheid aus der Strahlenschutzverordnung zwei Wochen vor dem geplanten Transporttermin beim LfULG anzuzeigen. Folgendes ist anzugeben: - mittlere spezifische Aktivität von Ra-226, Ra-228, Th-228, Pb-210, Po-210 der immobilisierten Rückstände - Menge - Ortsdosisleistung an der Außenseite der Transportcontainer - Gesamtmenge der auf der Deponie in den letzten 12 Monaten entsorgten Abfälle - Transporttermin Darüber hinaus ist gemäß Deponieverordnung Anhang 3 die vollständige Deklarationsanalyse vorzulegen. Wie bei jedem anderen Abfall zur Deponierung, müssen die Grenzwerte der Deponieklasse II eingehalten werden. Die Anlieferung wird bei der WEV mit Angabe der Uhrzeit und Menge telefonisch vorangekündigt, so dass auf der Kippfläche der Deponie bereits eine Grube vorbereitet werden kann. Bei der Anlieferung wird das Kontrollpersonal auf der Kippfläche der Zentraldeponie Cröbern über Funk vom Personal der Eingangswaage informiert. Die Ortsdosisleistung an der Oberfläche der Plastikfässer wird mit einem Dosimeter gemessen und protokolliert. Der Einbau des Materials erfolgt sofort, d.h. die Abfälle werden in das vorgesehene Kataster der Deponie eingebracht und sofort mit 1 m Erde überdeckt. Da die Abfälle in fester Form im geschlossenen Behälter übergeben werden, ist eine Gefährdung durch Einatmen von Staub völlig ausgeschlossen. Auch die Gefährdung von Boden, Grundwasser oder Luft ist ausgeschlossen. Durch weiteren Zerfall nimmt die Radioaktivität des Materials in Abhängigkeit von der Halbwertszeit stetig ab. Im Zeitraum von 2004 bis zum wurden 848,14 t dieses Materials auf der Zentraldeponie Cröbern abgelagert. Im gleichen Zeitraum wurde die Zentraldeponie Cröbern mit einer Gesamtmenge von 4.86 Mio. t Abfall verfüllt. Die Genehmigung zur Ablagerung dieser Rückstände wurde unter der Bedingung erteilt, dass jährlich mindestens t radioaktiv unbelastetes Material auf der Deponie abgelagert werden. Die Zahlen belegen deutlich, dass zu keinem Zeitpunkt eine Gefährdung der Gesundheit des Personals oder gar der Bevölkerung bestand. Antworten Was ist nicht korrekt im LVZ-Artikel vom ? LVZ - Überschrift: Strahlender Abfall wird zu Hausmüll ZAW/WEV: Die aus der Strahlenschutzverordnung entlassenen Abfälle werden keineswegs zu Hausmüll, sondern ein ablagerungsfähiges Deponiegut, vergleichbar mit Beton. Sie werden der Abfallschlüsselnummer der Abfallverzeichnisverordnung AVV-ASN * - als gefährlich eingestufte verfestigte Abfälle zugeordnet. 7

8 Hausmüll oder besser Restabfall darf nicht mehr deponiert werden, sondern wird in der MBA Cröbern ausnahmslos mechanisch-biologisch behandelt. LVZ: ZAW/WEV: LVZ: ZAW/WEV: Dem Artikel ist zu entnehmen, dass die Reste der Quecksilbergewinnung direkt als Schlämme abgelagert würden. Es erfolgt eine Ablagerung von mit Geopolymer stabilisierten Rückständen, die in fester Form vorliegen und in verplombten Plastikfässern angeliefert werden. Sowohl Entsorgung als auch die Überwachung unterliegt der Kontrolle durch die zuständigen Behörden. Jede Anlieferung ist protokolliert, angezeigt und mit sämtlichen Analysendaten erfasst. Am Ende des Artikels wird auf ein bleibendes Unbehagen hingewiesen, weil der industrielle Umgang der Selbstkontrolle der Firmen unterläge. Mit Abfällen jedweder Art ein Unbehagen bei der Bevölkerung auszulösen, ist nicht schwer. Alle erzeugen Abfälle, aber keiner möchte sich mit dieser Thematik, auch nicht mit deren ordnungsgemäßer Entsorgung auseinandersetzen. Der Umgang mit radioaktiven Abfällen unterliegt keinesfalls nur der Selbstkontrolle, sondern einer lückenlosen behördlichen Überwachung. WEV wurde am dazu kontrolliert. Eine Überschreitung der zulässigen Grenzwerte wurde in keinem Fall festgestellt. Haben Sie noch Fragen? Rufen Sie uns einfach an oder schicken Sie uns eine Mail. Link zu Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Sachsen 8

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