15 Jahre nach dem Unfall von Tschernobyl:

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1 15 Jahre nach dem Unfall von Tschernobyl: Ein Überblick über die radiologischen und radioökologischen Folgen Rolf Michel Zentrum für Strahlenschutz und Radioökologie (ZSR) Universität Hannover Neue Entwicklungen im Strahlenschutz Seminar 2001 der TÜV Akademie, 28./29. Juni 2001, München

2 Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung Einleitung Unfallablauf, unmittelbare Folgen und Rettungsarbeiten Freisetzung von Radionukliden Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung Atmosphärischer Transport und Fallout Strahlenexposition Reaktorpersonal und Rettungsmannschaften Liquidatoren Evakuierte Bevölkerung in Gebieten mit mehr als 37 kbq 137 Cs m Bevölkerung im Europäischen Fernbereich Gesundheitliche Folgen: Eine Bilanz nach 15 Jahren Frühschäden Schilddrüsenkrebs bei Kindern Leukämie, solide Tumore, genetische Schäden Sonstige Gesundheitsprobleme Widersprüchliche Bewertungen Die heutige Situation in den evakuierten Gebieten Deposition langlebiger Radionuklide Radioökologische Modellierung der heutigen Exposition Realistische Bestimmung der heutigen Exposition Schlußfolgerungen Ausblick Danksagung Literaturnachweis

3 15 Jahre nach dem Unfall von Tschernobyl: Ein Überblick über die radiologischen und radioökologischen Folgen Rolf Michel Zentrum für Strahlenschutz und Radioökologie (ZSR) Universität Hannover Neue Entwicklungen im Strahlenschutz Seminar 2001 der TÜV Akademie, 28./29. Juni 2001, München

4 Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung Einleitung Unfallablauf, unmittelbare Folgen und Rettungsarbeiten Freisetzung von Radionukliden Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung Atmosphärischer Transport und Fallout Strahlenexposition Reaktorpersonal und Rettungsmannschaften Liquidatoren Evakuierte Bevölkerung in Gebieten mit mehr als 37 kbq 137 Cs m Bevölkerung im Europäischen Fernbereich Gesundheitliche Folgen: Eine Bilanz nach 15 Jahren Frühschäden Schilddrüsenkrebs bei Kindern Leukämie, solide Tumore, genetische Schäden Sonstige Gesundheitsprobleme Widersprüchliche Bewertungen Die heutige Situation in den evakuierten Gebieten Deposition langlebiger Radionuklide Radioökologische Modellierung der heutigen Exposition Realistische Bestimmung der heutigen Exposition Schlußfolgerungen Ausblick Danksagung Literaturnachweis

5 15 Jahre nach dem Unfall von Tschernobyl: Ein Überblick über die radiologischen und radioökologischen Folgen Rolf Michel Zentrum für Strahlenschutz und Radioökologie (ZSR) Universität Hannover Neue Entwicklungen im Strahlenschutz Seminar 2001 der TÜV Akademie, 28./29. Juni 2001, München

6 Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung Einleitung Unfallablauf, unmittelbare Folgen und Rettungsarbeiten Freisetzung von Radionukliden Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung Atmosphärischer Transport und Fallout Strahlenexposition Reaktorpersonal und Rettungsmannschaften Liquidatoren Evakuierte Bevölkerung in Gebieten mit mehr als 37 kbq 137 Cs m Bevölkerung im Europäischen Fernbereich Gesundheitliche Folgen: Eine Bilanz nach 15 Jahren Frühschäden Schilddrüsenkrebs bei Kindern Leukämie, solide Tumore, genetische Schäden Sonstige Gesundheitsprobleme Widersprüchliche Bewertungen Die heutige Situation in den evakuierten Gebieten Deposition langlebiger Radionuklide Radioökologische Modellierung der heutigen Exposition Realistische Bestimmung der heutigen Exposition Schlußfolgerungen Ausblick Danksagung Literaturnachweis

7 Zusammenfassung Auf der Grundlage verschiedener internationaler Bewertungen, vor allem des jüngsten Berichtes des UNSCEAR Komitees aus dem Jahr 2000, wird ein Überblick über die Folgen des Reaktorunfalls von Tschernobyl gegeben. Dieser Überblick geht aus von den unfallbedingten radioaktiven Freisetzungen und den nachfolgenden großräumigen Kontaminationen. Die Maßnahmen der Behörden der ehemaligen USSR nach dem Unfall werden dargestellt und die durch den Unfall strahlenexponierten Bevölkerungsgruppen identifiziert und quantifiziert. Die verfügbaren Informationen über die Strahlenexposition dieser Bevölkerungsgruppen werden zusammengefaßt und diskutiert und eine Übersicht über die gesundheitlichen Folgen des Unfalls gegeben. Die heutige Situation in den kontaminierten Zonen der Nachfolgestaaten der USSR wird auf der Grundlage eigener Untersuchungen dargestellt, wobei speziell die Situation von Rückwanderern in vormals evakuierten Gebieten diskutiert wird. 1 Einleitung In den letzten Jahren wurden in einer ganzen Reihe von internationalen Konferenzen und Stellungnahmen (European Commission et al., 1996; IAEA, 1991, 1996, Thomas et al., 1999; WHO, 1996; SSK, 1996; NEA, 1996) die Konsequenzen des Reaktorunfalls von Tschernobyl betrachtet. Im Jahr 2000, 14 Jahre nach der Explosion im Block 4 des Kernkraftwerks Tschernobyl, hat UNSCEAR erneut eine zusammenfassende Darstellung und Bewertung gegeben (UNSCEAR, 2000). Die Einschätzungen verschiedener internationaler Institutionen stehen in weitgehendem Gegensatz zur öffentlichen Wahrnehmung der Folgen des Unfalls. In dieser Arbeit wird auf der Grundlage von UNSCEAR 2000 und der darin zitierten Literatur eine Übersicht über die Folgen des Reaktorfalls gegeben. Eine solche Ü- bersicht ist notwendigerweise subjektiv, da aus einer großen Fülle von Information ausgewählt werden mußte. Diese Arbeit kann daher auch nicht die Lektüre der Originalberichte ersetzen. Sie soll vielmehr zur weiteren Beschäftigung mit diesem Thema anregen. Zitate sind daher auch eher beispielhaft und erheben in keiner Weise Anspruch auf Vollständigkeit. 2

8 Zusätzlich werden einige Ergebnisse eigener Arbeiten über die heutige Situation in den evakuierten Gebieten der Nordukraine dargestellt. Dabei wird die radioökologische Situation dargestellt, die Frage der retrospektiven Dosimetrie kurz angesprochen und die derzeitige Strahlenexposition der Rückkehrer dargestellt. Damit soll ein Beitrag zur Einschätzung des zukünftigen Umgangs mit den kontaminierten Gebieten geleistet werden. 1.1 Unfallablauf, unmittelbare Folgen und Rettungsarbeiten Der Unfall fand am 26. April 1986 um 1:24 morgens im Block 4 des Kernkraftwerks von Tschernobyl statt. Das Kernkraftwerk bestand damals aus 4 Blöcken, 2 weitere befanden sich im Bau. Bei den Reaktoren handelt es sich um sog. RBMK Reaktoren, d.h. graphitmoderierte Siedewasser-Druckröhren-Reaktoren mit einer elektrischen Leistung von MW. Bei diesem Reaktor laufen 1693 Druckrohre durch einen riesigen Graphitmoderator. Der Reaktorkern ist 7 m hoch und hat einen Durchmesser von 12 m. Die Druckrohre enthalten die Brennelemente (2 pro Druckrohr) bzw. die Steuerstäbe, insgesamt 178, wovon 57 Abschaltstäbe sind. Eine detaillierte Beschreibung der Anlage ist z. B. in (GRS, 1986) zu finden. Die Explosion von Block 4 der Reaktoren von Tschernobyl war der schlimmste Unfall in der friedlichen Nutzung der Kernenergie. Viel ist zum Unfallablauf und zu den Unfallursachen gesagt worden. Die Diskussion darum, ob allgemeine Designmängel der RBMK-Reaktoren, organisatorische Probleme oder menschliches Fehlverhalten jeweils mehr oder weniger zum Unfall beigetragen haben, ist noch lange nicht zu Ende. Diese Probleme darzustellen, ist jedoch nicht Aufgabe dieser Arbeit. UNSCEAR 2000 gibt eine detaillierte Darstellung des Unfallablaufs und des gegenwärtigen Standes dieser Diskussion. Hier soll der Unfall lediglich mit einem Zitat aus UNSCEAR 2000 beschreiben werden: Der Unfall geschah während eines technischen Tests bei niedriger Leistung in Block 4 der Anlage. Sicherheitssysteme waren abgeschaltet worden und unsachgemäßer und instabiler Betrieb des Reaktors führte zu einer unkontrollierbaren Leis- 3

9 tungsexkursion, als deren Konsequenz sich Dampfexplosionen ereigneten, die das Reaktorgebäude schwer beschädigten und den Reaktor vollständig zerstörten. Leistungsexkursion und nachfolgende Dampfexplosionen verteilten Kernbrennstoff, Komponenten des Reaktorkerns und Strukturmaterialien auf die Dächer anliegender Gebäude und in der näheren Umgebung des Reaktors. Gleichzeitig fand eine erste massive Freisetzung radioaktiver Stoffe in die Umwelt statt. Die Materialien des Reaktorkerns erzeugten auf den Dächern, die mit leicht brennbaren, teerhaltigen Materialien gedeckt waren, mehr als 30 Feuer, die sich teilweise durch das Reaktorgebäude, die Maschinenhalle und Kabelkanäle bis in die Nähe von Block 3 der Anlage ausbreiteten. Es dauerte bis 4:50 morgens, bis mehr als 300 Feuerwehrleute die Feuer weitgehend gelöscht hatten. Die Arbeit der Feuerwehrleute fand unter schwierigsten Umständen in 70 m Höhe in extremen Strahlungsfeldern und dichtem Rauch hochradioaktiver Aerosole statt. Es ist im Detail noch unklar, in welchem Maße Brände innerhalb des zerstörten Cores und der Reaktorhalle fortschritten. Etwa 20 h nach der Explosion entstand ein großer Brand als der Reaktor heiß genug wurde, um leicht flüchtige Gase, z. B. Wasserstoff aus der Zirkon-Wasser-Reaktion und Kohlenmonoxid aus der Reaktion von Graphit mit heißem Wasserdampf, aus dem zerstörten Reaktorkern zu entzünden. Das Feuer brannte mit einer riesigen Flamme, die 50 m über die zerstörte Reaktorhalle hinaufreichte. Als Maßnahmen zur Bekämpfung dieses Brandes und der Emission von Radionukliden aus dem Reaktor wurden in etwa Hubschrauberflügen neutronenabsorbierende und brandhemmende Materialien in den Krater, der sich durch die Zerstörung des Reaktors gebildet hatte, abgeworfen. Insgesamt wurden so ca t abgeworfen, darunter 40 t Bor-haltiger Materialien, t Blei, t Sand und Ton und 600 t Dolomit, außerdem Natriumphosphat und flüssige Polymere. Diese Maßnahmen starteten am 27. April und wurden bis zum 2. Mai fortgeführt. Dann wurden sie bis zum 5. Mai unterbrochen, da man unsicher war, ob die Gefahr weiterer struktureller Schäden am Dach bestand. 4

10 Durch die zunehmende Materialabdeckung des Reaktorkerns kam es zu zunehmender Erhitzung des Kerns, was sich in einer Zunahme der Radionuklidfreisetzungen ab dem 2. Mai ausdrückte. Abb. 1: Der Reaktor nach Unfall (Pretzsch und Gmal, 1997). Am 8. Tag nach dem Unfall (3. Mai) schmolz der Reaktorkern durch das untere biologische Schild und floß als Lava in die Räume unterhalb des Reaktors (Abb. 1). Die Ausbreitung des Kernmaterials und seine Wechselwirkung mit dem dort befindlichen Wasser trug ebenfalls zur Erhöhung des Radionuklidfreisetzungen bei. Erst am nächsten Tag verlor die Lava ihre Fähigkeit mit den umgebenden Materialien chemisch zu reagieren. Sie verfestigte sich relativ schnell. 5

11 Das abrupte Ende der Radionuklidfreisetzungen am 6. Mai 1986 wird auf des Ende der Brände und auf die Umwandlung von Spaltprodukten und Kernmaterial in physikalisch und chemisch stabilere Formen zurückgeführt. Inwiefern die Einleitung von flüssigem Stickstoff daran Anteil hatte, ist ungeklärt. Die auf den 8. Mai nachfolgenden Rettungs-, Aufräumungs- und Sicherungsmaßnahmen, mit denen u. a. der havarierte Block 4 mit einem Sarkophag eingeschlossen wurde, sollen hier nicht näher behandelt werden. Hier sei auf weiterführende Literatur verwiesen, z. B. Pretzsch und Gmal (1997). 1.2 Freisetzung von Radionukliden Zum Zeitpunkt des Unfalls hatte der Brennstoff von Block 4 einen Abbrand von 10,9 GW d t -1. Durch die einleitenden Explosionen, die nachfolgenden Brände und Emissionen des schmelzenden Reaktorkerns kam es zur Freisetzung von Radionukliden mit einer Aktivität von insgesamt PBq (UNSCEAR, 2000). UNSCEAR korrigiert mit dieser Zahl die 1986 angegebenen Einschätzung der Freisetzungen (IAEA, 1986; UNSCEAR, 1988) nach unten. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die unterschiedlichen Daten über die emittierte Aktivität im wesentlichen auf unterschiedlichen Bezugsdaten für die Angabe kurzlebiger Radionuklide beruht. Tabelle 1 gibt eine Übersicht über das Aktivitätsinventar von Block 4 und die unfallbedingten Freisetzungen. Der zeitliche Verlauf der Gesamtemissionen war charakterisiert durch ca. 24 % am ersten Tag, dann durch ein Absinken, am 7. Tag eine Zunahme aufgrund ansteigender Erhitzung des Reaktorkerns und eine abrupte Abnahme der Freisetzungen am 6. Mai (Abb. 2). Sowohl im Anteil an der Gesamtaktivität als auch im zeitlichen Verlauf der Freisetzungen zeigt sich eine ausgeprägte Differenzierung der verschiedenen Radionuklide aufgrund der physikalischen und chemischen Eigenschaften ihrer Elemente. So nimmt man eine 100-prozentige Emission der Edelgase an. Andere Radionuklide zeigen starke Differenzierung nach ihrer Flüchtigkeit. Von den flüchtigen Elementen, zu denen Te, I und Cs zu rechnen sind, wurden % freigesetzt, mittelflüchtige Elemente, darunter Sr und Ru, zu ca. 5 % und schwerflüchtige, wie Mo, Zr und Aktinoide, nur zu ca. 3 % des Inventars. Diese physikalisch-chemische Differenzierung 6

12 der Freisetzungen setzte sich weiterhin im atmosphärischen Transport und in Fallout fort, vgl. Kap Aktivität in PBq Apr 27. Apr 28. Apr 29. Apr tägliche Emissionen 30. Apr 1. Mai 2. Mai 3. Mai 4. Mai 5. Mai 6. Mai Datum in 1986 Abb. 2: Zeitlicher Verlauf der Freisetzungen nach Angaben von 1986 (IAEA 1986). Von besonderer Bedeutung für die Strahlenbelastung der Bevölkerung waren die Freisetzungen radioaktiver Iod-Isotope. Insgesamt wurden etwa PBq 131 I freigesetzt, zusätzlich dazu kurzlebige Iod-Isotope 132,133,135 I und Iod-Vorläufer wie 132 Te. Die Isotopenzusammensetzung des Radio-Iods veränderte sich aufgrund des radioaktiven Zerfalls während der ersten 10 Tage um mehr als 2 Größenordungen. Hier wird als Überblick der zeitliche Verlauf der 131 I Freisetzungen dargestellt (Abb. 3). Bereits für 131 I ist wegen der relativ kurzen Halbwertszeit von 8,04 d die Ausprägung des zweiten Maximums der Freisetzungen deutlich geringer als in den Gesamtemissionen (Abb. 3). 7

13 Tab. 1: Aktivitätsinventar von Block 4 und Radionuklidfreisetzungen als Folge des Unfalls, nach UNSCEAR (2000). Edelgase Radionuklid Halbwertszeit Aktivitätsinventar April 26, 1986 in PBq Freisetzungen Aktivität in PBq Freisetzungen in Prozent des Inventars Kr-85 10,72 a Xe-133 5,25 d flüchtige Elemente 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 mittlere Elemente Sr-89 50,5 d Sr-90 29,12 a Ru ,3 d > Ru d 860 > 73 8 Ba ,7 d schwerflüchtge Elemente (einschl. Brennstoffteilchen) Zr-95 64,0 d Mo-99 2,75 d > Ce ,5 d Ce d Np-239 2,36 d Pu ,74 a 0,93 0,035 4 Pu a 0,96 0,03 3 Pu a 1,5 0,042 3 Pu ,4 a Cm d 31 0,9 3 total

14 tägliche I-131 Emissionen Aktivität in PBq Apr 27. Apr 28. Apr 29. Apr 30. Apr 1. Mai 2. Mai 3. Mai 4. Mai 5. Mai Datum in 1986 Abb. 3: Zeitlicher Verlauf der 131 I -Freisetzungen, nach UNSCEAR (2000). Ein Vergleich der Freisetzungen des Tschernobyl Unfalls mit denen anderer nuklearer Unfälle belegt, daß die Explosion von Block 4 des Kernkraftwerks von Tschernobyl als schwerster Unfall in der Geschichte der friedlichen Nutzung der Kernenergie anzusehen ist (Tab. 2). Zum Vergleich sind in Tab. 2 auch die jährlichen Emissionen eines deutschen Druckwasserreaktors sowie die durch die oberirdischen Kernwaffenexplosionen freigesetzten Radionuklide angegeben. Letztere belegen, ohne den Unfall von Tschernobyl als Ereignis von globaler Bedeutung verharmlosen zu wollen, die um viele Größenordnungen höhere Bedeutung der militärischen Freisetzungen. Es wird später klar werden, das trotz globaler Verbreitung des Tschernobyl Fallouts, die Folgen des Unfalls doch im wesentlich lokal beschränkt sind. 9

15 Tab. 2: Radioaktive Freisetzungen durch Unfälle, oberirdische Kernwaffenexplosionen und DWR im Normalbetrieb, Zusammenstellung aus verschiedenen Quellen. Jahr Name Aktivität 1947 NRX CDN Forschungsreaktor, zivil, Kritikalität, 22 BE zerstört 1950 Techa River SU WAA Majak, unkontrollierte Ableitung radioaktiver Abfälle in den Fluß Techa: 935 ASR, Evakuierte, Leukämie +40 %, Mortalität % 1951 Windscale GB Brutreaktor, militärisch, Pu-Erzeugung, Metall Brand, 150 BE zerstört 1957 Kyshtym SU WAA Majak, Explosion eines Lagerbehälters für radioaktive Abfälle 0,4 gesamt in Bq 100 langlebige 13,5 gesamt 74 Langlebige 1958 SL1 USA Versuchsreaktor, militärisch 0,002 I Karatschai SU WAA Majak, Trockenfallen eines Sees, in dem radioaktive Abfälle gelagert wurden, und Verwehung mit Sturm Lucens CH Versuchsreaktor, zivil, Kühlkanal Blockade, 1BE zerstört TMI USA Leistungsreaktor, zivil, Kühlungsausfall, Core total zerstört, Containment intakt. 0,022 Langlebige 0,003 Edelgase < 500 Edelgase < 0,001 I Sellafield GB WAA, Aktivitätsabgabe ins Meer,? 0,2 gesamt 1986 Tschernobyl SU Leistungsreaktor, zivil, Kritikalität, total zerstört. Oberirdische Kernwaffenexplosionen 545 Mt Hiroshima Bomben gesamt I H C Sr Zr Ru I Cs Ce Pu Pu DWR pro Jahr im Normalbetrieb 0,0015 gesamt 3,4E-09 Iod 10

16 1.3 Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung Zum Schutz der Bevölkerung wurden umfangreiche Evakuierungsmaßnahmen während eines Zeitraumes vom bis September 1986 vorgenommen (Tab. 3). Entscheidungen über Evakuierungen wurden auf der Grundlage der radiologischen Situation und abhängig vom Abstand der Bevölkerung vom Reaktor getroffen. Die ersten Evakuierungen betrafen die in 3 km Abstand vom Reaktor gelegene Stadt Pripyat und die nahegelegen Eisenbahnstation Yanov, dann die 10 km Zone um den Reaktor. Später wurden die Evakuierungen auf die 30 km Zone ausgedehnt und auch einige Ortschaften außerhalb der 30 km Zone evakuiert. Am Abend des lag die Ortsdosisleistung in Pripyat bei µsv/h und um 22:00 wurde beschlossen, die Stadt zu evakuieren. Die Evakuierung begann am um 14:00. Mit Bussen wurden die Einwohner innerhalb von 3 Stunden abtransportiert. Ca dieser Evakuierten fanden Unterkunft bei Familien in der Umgebung, vor allem im Distrikt Polesskoje. Die meisten Evakuierten blieben bei diesen Familien bis August 1986 bis sie in Wohnungen in Kiew umgesiedelt wurden. Die weiteren Evakuierungen in der Ukraine wurden in geringerer Eile vorgenommen und dauerten bis September Insgesamt wurden 75 Siedlungen mit Einwohnern evakuiert. Obwohl aus heutiger Sicht die höchsten Strahlenexpositionen in Belarus vorkamen, fanden Evakuierungen dort erst ab statt. In drei Phasen im Mai, im Juni und Im August/September wurden insgesamt wurden 108 Siedlungen mit Einwohnern evakuiert. In der Russischen Föderation wurden nur in geringem Umfang Evakuierungen im Krasnaya Gora Distrikt, Bryansk Region im August 1986 vorgenommen. Insgesamt wurden aus 187 Siedlungen Personen evakuiert. Diese Zahl ist etwas niedriger als die Schätzungen von Personen, die 1988 von UNSCEAR und 1996 von der IAEA angegeben wurden und die sich nicht bestätigten. Die evakuierten Bereiche werden als exclusion zone bezeichnet. UNSCEAR geht im Jahr 2000 davon aus, daß durch die Evakuierungsmaßnahmen bei den Personen einen Kollektivdosis von Personen-Sv vermieden wurde (bzgl. der Strahlenexposition der Evakuierten siehe Kap. 2.4). 11

17 Tab. 3: Evakuierungsmaßnahmen nach dem Unfall von Tschernobyl, nach UNSCEAR (2000). Bereich Ukraine Datum in 1986 Anzahl der Evakuierten Pripyat Stadt 27. April Eisenbahnstation Yanov 27. April Burakovka Dorf 30. April Dörfer innerhalb der 10-km Zone 3. Mai Tschernobyl Stadt 5. Mai Dörfer innerhalb der 30-km Zone 3-7 Mai Dörfer außerhalb der 30-km Zone Mai Dörfer außerhalb der 30-km Zone Bober Dorf September insgesamt 75 Siedlungen Belarus 51 Dörfer innerhalb der 30-km Zone 2-7 Mai Dörfer außerhalb der 30-km Zone 3-10 Juni Dörfer außerhalb der 30-km Zone Aug./Sept insgesamt 108 Siedlungen Russische Föderation 4 Dörfer des Krasnaya Gora Distrikts, Bryansk Region August insgesamt 187 Siedlungen Atmosphärischer Transport und Fallout Durch atmosphärischen Transport wurden die freigesetzten Radionuklide weiträumig verteilt. Nahezu in jedem Land auf der Nordhalbkugel konnte radioaktiver Fallout aus dem Unfall nachgewiesen werden. Die höchsten Kontaminationen waren jedoch auf das Gebiet der damaligen USSR beschränkt. Im Gegensatz zum Fallout der oberirdischen Kernwaffenversuche war die Deposition extrem inhomogen, bestimmt durch das aktuelle Wettergeschehen wie wechselnde Windrichtungen und unterschiedliche Niederschlagsstärken. Nach anfänglicher Aus- 12

18 breitung der radioaktiven Luftmassen nach Nordwesten über Belarus, Finnland und Schweden bis nach Norwegen, waren nach einem Wechsel der Windrichtung Polen, die Tschechoslowakei, Ungarn, Österreich, Italien, die Schweiz, Deutschland und andere westeuropäische Länder betroffen, bis nach abermaligem Wechsel der Hauptwindrichtung Rumänien, Bulgarien, die Balkanstaaten und die Türkei kontaminiert wurden. Abb. 4 stellt dies nach UNSCEAR (1988) mit drei Ausbreitungswolken dar (Plumes A - C). Abb. 4: Schematische Darstellung der Ausbreitung der radioaktiven Wolken nach dem Unfall von Tschernobyl. Es werden drei Wolken unterschieden: Plume A - C, die zu unterschiedlichen Tagen (1: : ) die verschiedenen Länder Europas erreichten (UNSCEAR, 1988). 13

19 UNSCEAR gibt im Bericht des Jahres 2000 eine Karte der Ausbreitungswolken, die den Nahbereich genauer darstellt. Diese unterscheidet 6 Ausbreitungswolken und gibt zusammen mit den Niederschlagsereignissen die Begründung für die ungleichmäßige Verteilung Zonen hoher Kontamination in der ehemaligen USSR (Abb. 5). Abb. 5: 137 Cs Kontaminationen durch den Reaktorunfall von Tschernobyl, UNSCEAR (2000) Während des atmosphärischen Transportes und auch als Folge der Zeitabhängigkeit der Zusammensetzung der freigesetzten Aktivität fand eine starke Differenzierung der einzeln Radionuklide bzw. -elemente statt. So wurde die überwiegende Menge von 90 Sr und der Aktinoide nicht großräumig verfrachtet, sondern verblieb im Nahbereich um den Reaktor. Für 90 Sr beschränken sich Depositionsdichten von mehr als 37 kbq m -2 auf eine Nahzone innerhalb 100 km um den Reaktor, mehr als 100 kbq 90 Sr m -2 werden nahezu ausschließlich innerhalb des 30 km Kreises gefunden. Lediglich einige Bereiche mit kbq 90 Sr m -2 wurden in den Regionen Gomel- Mogilev und Briansk gefunden. Die höchsten 90 Sr Depositionen wurden jenseits der Stadt Pripyat in den Pripyat-Sümpfen gefunden. Die beobachteten konzentrischen Linien gleicher Depositionsdichten weisen auf einen Auswurf in der ersten Phase der 14

20 Explosion mit einer Wurfparabel über die Stadt Pripyat hinweg hin (Voitsekhovitch et al., 1996). Die höchsten Pu-Kontaminationen mit mehr als 4 kbq m -2 liegen innerhalb der 30 km Zone. In den in den Regionen Gomel-Mogilev und Briansk liegen die 239,240 Pu Depositionsdichten zwischen 0,07 und 0,7 kbq m -2, in der Kaluga-Tula-Orel Region zwischen 0,07 und 0,3 kbq m -2. In Korosten, 115 km südwestlich des Reaktors, wo der 137 Cs Fallout 300 kbq m -2 betrug, wurden lediglich 0,06 kbq m -2 als Folge des Reaktorunfalls abgeschätzt, 4-8 mal weniger als die 239,240 Pu Depositionsdichte des globalen Kernwaffen-Fallouts. Im Fernbereich wurde der Fallout durch Iod- und Cäsium-Isotope dominiert, wenn auch das gesamte Spektrum emittierter Nuklide im Fallout in ganz Europa beobachtet wurde. Dabei wurden Iod- und Cäsium-Isotope sowohl im Nah- als auch im Fernbereich nicht mit konstantem Aktivitätsverhältnis deponiert, sondern zeigen starke zeitliche und räumliche Differenzierung. Die unfallbedingten Kontaminationen werden im allgemeinen in Depositionsdichten von 137 Cs angegeben (Tab. 4). Dabei hat sich eine Einteilung in 4 Kontaminationsklassen eingebürgert, die bereits 1986 von den Sowjetischen Behörden eingeführt und von den Nachfolgestaaten in gesetzlichen Regelwerken übernommen wurde, z. B. (Ukraine, 1991). Sie unterscheidet 137 Cs Depositionsdichten von 1-5 Ci/km 2 ( kbq m -2 ), 5-15 Ci/km 2 ( kbq m -2 ), Ci/km 2 ( kbq m -2 ) und > 50 Ci/km 2 (> kbq m -2 ). Gebiete mit den drei höchsten Kontaminationsklassen werden nahezu ausschließlich in Belarus, der Russischen Föderation und der Ukraine angetroffen. Insgesamt wurden dort Flächen von km 2 mit kbq 137 Cs m -2, km 2 mit kbq 137 Cs m -2 und von km 2 mit mehr als kbq 137 Cs m -2 beaufschlagt. Mit kbq 137 Cs m -2 wurden insgesamt km 2 kontaminiert, davon km 2 in den Nachfolgestaaten der USSR. Die gesamte, mit mehr als 37 kbq 137 Cs m -2 kontaminierte Fläche der Nachfolgestaaten der USSR beträgt km 2, in ganz Europa km 2. 15

21 Tab. 4: Durch den Unfall kontaminierte Regionen in Europa, nach UNSCEAR (2000). Bereiche der 137 Cs Depositionsdichten in km 2 Land kbq m kbq m kbq m -2 > kbq m -2 Russische Föderation Belarus Ukraine Schweden Finland Österreich Norwegen Bulgarien Schweiz Griechenland Slowenien 300 Italien 300 Republik Moldavien Cs Depositionsdichten > 185 kbq m -2 gab es lediglich auf kleinen Flächen in Schweden bei Gävle und in Österreich bei Salzburg. 137 Cs enthält 2-4 kbq m -2 aus dem globalen Fallout der oberirdischen Kernwaffenexplosionen in den 60ern. Auch in Deutschland war der 137 Cs Fallout sehr inhomogen verteilt. Südlich der Donau war die mittlere Depositionsdichte mit 16 kbq 137 Cs m -2 viermal so hoch wie nördlich der Donau. Wesentliche Einflußgrößen waren hier Niederschlagsereignisse. Die höchsten mittleren Depositionsdichten betrugen 32 kbq 137 Cs m -2 im Voralpenland. Kleinräumige Maximalwerte reichten im Berchtesgadener Land und im Bayrischen Wald bis zu 100 kbq 137 Cs m -2. In der Schweiz erfolgte der radioaktive Fallout mit im Mittel 26 kbq 137 Cs m -2 südlich des Alpenhauptkamms km 2 wurden mit kbq m -2 kontaminiert. Der Norden der Schweiz wurde im Mittel mit 14 kbq 137 Cs m -2 kontaminiert. Österreich erhielt im Mittel 23 kbq 137 Cs m -2, km 2 wurden mit kbq m -2 beaufschlagt. 2 Strahlenexposition Bei der Betrachtung der Strahlenexpositionen als Folge des Reaktorunfalls werden folgende Bevölkerungsgruppen unterschieden, deren Strahlenexpositionen im Detail dargestellt werden: 16

22 das Reaktorpersonal und die Rettungsmannschaften, die während des Unfalls und bei den ersten Rettungsmaßnahmen am tätig waren, die sogenannten Liquidatoren, die 1986 bis 1989 mit den nachfolgenden Aufräum- und Sicherungsarbeiten tätig waren, die Evakuierten im Jahr 1986, die Bewohner von kontaminierten Gebieten mit mehr als 37 kbq 137 Cs m -2 im Zeitraum , die Rückwanderer in ehemals evakuierte Gebiete mit 137 Cs Depositionsdichten kbq m -2 in den Jahren 1998/99, die Bevölkerung im Europäischen Fernbereich. Bei der Strahlenexposition ist wegen der verschiedenen Halbwertszeiten natürlich die Bedeutung der einzelnen freigesetzten Radionuklide sehr unterschiedlich. Abb. 6 gibt eine Übersicht über die unterschiedlichen Phasen nach dem Unfall und die für die Exposition jeweils relevanten Radionuklide. Bei der internen Exposition dominieren anfänglich eindeutig die Iod-Isotope, auch wegen ihrer speziellen Affinität zur Schilddrüse. Mit längeren Halbwertszeiten werden generell auch die jeweils verursachten Strahlenexpositionen geringer. Dies gilt nicht nur für die interne Exposition. Auch die Gamma-Ortsdosisleistung fällt über kontaminierten Oberflächen im ersten Jahr um mehr als einen Faktor zehn ab (Abb. 7). Abb. 6: Bedeutung der verschiedenen beim Unfall freigesetzten Radionuklide für die Strahlenexposition der Bevölkerung (Likhtarev und Paretzke, 1996) 17

23 Abb. 7: Gamma-Ortsdosisleistung durch Fallout aus dem Reaktorunfall als Funktion der Zeit in Tagen nach dem Unfall (Likhtarev und Paretzke, 1996) 2.1 Reaktorpersonal und Rettungsmannschaften Das Reaktorpersonal und die Rettungsmannschaften, die am in der Anlage tätig waren (Tab. 5), erhielten die höchsten Strahlenexpositionen. Insgesamt gehören etwa 600 Personen zu dieser Gruppe. Offizielle Einteilungen in Zeugen des Unfalls und Rettungsmannschaften unterscheiden sich und überschneiden sich teilweise. Arbeiter und Rettungsmannschaften waren hauptsächlich externer Strahlenexposition durch γ-strahlung ausgesetzt. Zusätzlich kam es zu massiven β-verbrennungen der Haut durch Kontakt mit hoch-radioaktiven Stäuben. Die interner Strahlenexposition durch Inhalation war mit Ausnahme von zwei Fällen von geringerer Bedeutung. Die Belegschaft des Reaktors trug Filmplaketten, die maximal 20 msv nachweisen konnten. Alle diese Filmplaketten waren überexponiert. 18

24 Tab. 5: Belegschaft und Rettungsmannschaften in Tschernobyl während der ersten Stunden nach dem Unfall, nach UNSCEAR (2000). Gruppe Zeugen des Unfalls 26 April :00 Belegschaft, Blöcke Bauarbeiter, Blöcke 5 und Feuerwehrleute Wachpersonal lokales Sanitätspersonal - 10 Bei 237 Arbeitern wurden Symptome von Strahlenkrankheit beobachtet, die bei 145 Personen nach klinischen Tests bestätigt wurde (vgl. Kap. 3.1). Spätere Beurteilungen dieser klinischen Daten bestätigten für 134 Personen diesen Befund. Für die 134 Personen mit akutem Strahlensyndrom wurden Strahlenexpositionen zwischen 0,8 und 16 Gy festgestellt: 41 Personen erhielten 0,8-2,1 Gy, 50 Personen 2,2-4,1 Gy, 22 Personen 4,2-6,4 Gy und 21 Personen mehr als 6,5 Gy. Die Unsicherheiten der Dosisbestimmungen lagen bei % bei Dosen oberhalb 6 Gy. Für niedrigere Expositionen müssen höhere Unsicherheiten angenommen werden: 100 % Unsicherheit bei 1 Gy. Für 375 überlebende Personen ohne Anzeichen des akuten Strahlensyndroms wurden Bestimmungen der externen und internen Exposition vorgenommen, deren Ergebnisse in Tab. 6 dargestellt sind. 2.2 Liquidatoren Nach den Zertifikaten, die in Belarus, der Russischen Föderation und der Ukraine auf gesetzlicher Grundlage ausgegeben wurden, waren Personen mit Aufräumungs- und Sicherungsarbeiten als sogenannte Liquidatoren tätig. Unter ihnen befanden sich ca Soldaten. Die Arbeiten umfaßten die Dekontamination des Reaktors, seiner näheren Umgebung und der Straßen, den Bau des Sarkophags und diverser Infrastruktur, sowie den Bau von Dämmen und Wasseraufbereitungsanlagen. 19

25 Tab. 6: Abschätzungen der internen und externen Exposition von 375 Überlebenden der Rettungsmannschaften, nach UNSCEAR (2000). Gewebe Energiedosis in Gy Mittelwert Maximalwert Knochenoberfläche 0,28 3,6 Lungen 0,25 2,4 Unterer Dickdarm 0,22 2,9 Schilddrüse 0,096 1,8 Oberer Dickdarm 0,090 1,2 Leber 0,056 0,73 rotes Knochenmark 0,036 0,46 In der Öffentlichkeit wurden vielfach Widersprüche darin gesehen, daß die Anzahl der Liquidatoren sowohl mit ca als auch mit ca angegeben wird. Dabei handelt es sich allerdings lediglich um unterschiedliche Zeiträume, die betrachtet werden. Tatsächlich ist es eine Anzahl von Liquidatoren, die von besonderem Interesse sind, da sie in den Jahren 1986 und 1987 in der 30 km Zone tätig waren und die höchsten Strahlenexpositionen erhielten. Die übrigen ca Liquidatoren, die nach 1987 tätig waren erhielten wesentlich niedrigere Strahlenexpositionen. Tab. 7 faßt die Expositionsdaten der ersten 4 Jahre nach den nationalen Registern zusammen. Die Dosisangaben sind mit relativ großen Unsicherheiten behaftet und besonders in den ersten beiden Jahren sind für viele Liquidatoren die Dosen nicht bekannt. UNSCEAR 2000 diskutiert die Dosimetrie der Liquidatoren im Detail. Eine Wiedergabe dieser Diskussion würde den Rahmen dieser Arbeit sprengen. Tab. 7: Verteilung der Strahlenexposition der Liquidatoren als Folge der Sicherungsarbeiten nach den nationalen Registern, nach UNSCEAR (2000). 20

26 Jahr Anzahl der Arbeiter Prozent, von denen die Dosis bekannt ist. mittlere effektive Dosis in msv Evakuierte Wie bei den Liquidatoren sind auch für die Evakuierten die Dosisabschätzungen mit großen Unsicherheiten behaftet. Große Anstrengungen wurden und werden gemacht, um die Strahlenexposition der Evakuierten zu rekonstruieren. In Tab. 8 sind für die evakuierten Personen die mittleren Schilddrüsendosen und die mittleren externen und internen Dosen angegeben. Im Jahr 1986 dominierten bei diesen Personen die kurzlebigen Radionuklide die Strahlenexposition % der effektiven Dosis wurden durch 131 I, 132 Te+ 132 I und 140 Ba+ 140 La bewirkt. Der Beitrag von 137 Cs betrug lediglich 3-5 %. Typischerweise können die individuellen Strahlenexpositionen in den einzelnen Ortschaften durch logarithmische Normalverteilungen mit einer geometrischen Standardabweichung von 1,5 beschrieben werden. Im Mittel kann man davon ausgehen, daß 30 % der Evakuierten effektive Dosen von weniger als 10 msv erhielten. 86 % erhielten weniger als 50 msv und nur ca. 4 % der Evakuierten erhielten effektive Dosen von mehr als 100 msv. Tab. 8: Mittelwerte der Strahlenexposition der nach dem Unfall von Tschernobyl evakuierten Personen im Jahr 1986, nach UNSCEAR (2000). 21

27 Land Gegend Datum in 1986 Anzahl <H thyr > in Sv <H ext > in Sv <H int > in Sv Belarus insgesamt 108 Siedlungen 2. Mai - September ,03 0,006 Russische Föderation 4 Dörfer im Krasnaya Gora Distrikt, Bryansk Region August 186 < 5 < 0,05 < 0,05 Ukraine insgesamt 75 Siedlungen 27. April - September ,47 0,02 0, Bevölkerung in Gebieten mit mehr als 37 kbq 137 Cs m -2 Während durch Evakuierungsmaßnahmen ein Teil der potentiellen Strahlenexposition der Betroffenen abgewendet werden konnte, wurden in den ersten Tagen nach dem Unfall praktisch keine Maßnahmen vorgenommen, die zu einer Verringerung der Strahlenexposition der Bevölkerung in den hoch-kontaminierten Gegenden hätte führen können. Speziell erfolgten Maßnahmen zur Schilddrüsenblockade durch Verabreichung stabilen Iods weder rechtzeitig, noch systematisch, noch flächendeckend. Daher werden prophylaktische Maßnahmen in der Ermittlung und Rekonstruktion der Schilddrüsendosis im allgemeinen nicht berücksichtigt. Später wurden in diesen sogenannten Zonen strikter Kontrolle (> 15 Ci 137 Cs km -2 = 555 kbq m -2 ), in denen zum Unfallzeitpunkt Einwohner auf km 2 Fläche lebten, eingehende dosimetrische Untersuchungen vorgenommen und Maßnahmen zur Vermeidung von Strahlenexpositionen ergriffen. Wegen umfangreicherer Wanderungsbewegungen der Bevölkerung lebten 1995 nur noch ca Menschen in diesen Gebieten (Tab. 11). In den Gegenden von Belarus, der Russischen Föderation und der Ukraine mit mehr als 37 kbq 137 Cs m -2 lebten 1995 noch insgesamt Personen. In den ersten Monaten nach dem Unfall waren wegen der hohen 131 I Freisetzungen die Schilddrüsen die höchstexponierten Gewebe in diesen Gebieten. Der Hauptexpositionspfad war der Weide-Milch-Kuh-Pfad zusätzlich zu einer weniger bedeutenden Komponente durch Inhalation. Während des ersten Jahres dominierte dann in der nähe des Reaktors die externe Exposition durch am Boden abgelagerte Radio- 22

28 nuklide mit Halbwertszeiten von weniger als einem Jahr. In entfernteren Gebieten und in den folgenden Jahren dominierten 134 Cs und 137 Cs mit externer und interner Exposition die Strahlenbelastung der Bevölkerung (Abb. 6). Im allgemeinen war die Exposition durch 90 Sr und durch Pu-Isotope nur von geringer Bedeutung. Zur Beurteilung der Strahlenexposition der in diesen Gebieten betroffenen Bevölkerungen ist es sinnvoll, die Strahlenexposition der Schilddrüsen durch Radio-Iod getrennt von der anderer Gewebe und Organe durch andere Radionuklide zu betrachten. Wegen der anfänglich sehr hohen und später geringeren 131 I Freisetzungen (Abb. 3) wurden besonders Gegenden betroffen, in denen die radioaktiven Luftmassen relativ früh durchzogen bzw. es früh zu Niederschlägen kam. Etwa Messungen von 131 I in Schilddrüsen wurden in der damaligen USSR mit sehr unterschiedlicher Qualität durchgeführt. Die aus dem Unfall resultierende Schilddrüsendosen sollen am Beispiel von Belarus, wo in den Regionen Gomel und Mogilev die höchsten Expositionen stattfanden, dargestellt werden. Bzgl. der umfangreichen Untersuchungen zur Schilddrüsenexposition und zur Rekonstruktion dieser Strahlenbelastung in den drei Nachfolgestaaten der USSR und im Europäischen Fernbereich sei auf die umfassenden Darstellungen in UNSCEAR 1988 und 2000 verwiesen. In Belarus muß man davon ausgehen, daß Personen eine mittlere Schilddrüsendosis von 0,3 Gy erhielten (Tab. 9). Dabei lag die mittlere Schilddrüsendosis von Kindern unter 18 Jahren deutlich höher Kinder erhielten Dosen von im Mittel 0,7 Gy. Von besonderer Bedeutung ist die Altersabhängigkeit der Schilddrüsenexposition. Die Strahlenexposition der Schilddrüse ist für Kinder um Faktoren zwischen 2 und 10 höher als für Erwachsene. In Tab. 9 und Abb. 8 sind die Dosisverteilungen für Kinder und Jugendliche bis 18 a im Distrikt Gomel dargestellt. In allen Altersklassen liegen die individuellen Schilddrüsendosen in einem weiten Bereich von < 0,02 Gy bis > 2 Gy. Dies gilt nicht nur für die Bevölkerungen verschiedener Orte sondern auch für die Dosisverteilungen in einzelnen Orten. Sowohl für Kinder unter 7 Jahren als auch für die Gesamtbevölkerung lagen die Schilddrüsenbelastungen in ländlichen Gegenden um einen Faktor zwei höher als im städtischen Umfeld. Maximale Schilddrüsendosen 23

29 werden in UNSCEAR 2000 zwar nicht direkt angegeben, überstiegen aber für mehr als 99 % der erwachsenen Bevölkerung wohl nicht 10 Gy. Tab. 9: Schilddrüsendosen für 0-7-Jahre-alte Kinder und die Gesamtbevölkerung in kontaminierten Regionen in Belarus, nach UNSCEAR (2000). Anzahl der Personen mittlere Energiedosis in Gy Region Kinder total Kinder total Gomel Land ,1 0,4 Stadt ,4 0,2 Mogilev Land ,4 0,2 Stadt ,2 0,08 total ,7 0,3 Schätzungen der Schilddrüsendosis in hochkontaminierten Gebieten der Russischen Föderation zeigten die höchsten mittleren Expositionen für die Region Bryansk, wo Menschen mittlere Schilddrüsendosen von 0,04 Gy erhielten. Maximaldosen für Kinder im ersten Jahr werden mit 4 Gy angegeben. Auch die Bevölkerung der Distrikte Narodici und Ovruch in den Regionen Zhitomir, Pripyat und Polesskoje in der nördlichen Ukraine erhielt ähnlich hohe Strahlenexpositionen durch 131 I wie in Gomel, Mogilev und in Bryansk. Die höchsten mittleren Schilddrüsendosen werden für Kinder mit 1,7-2,7 Gy angegeben. Vergleiche der geschätzten mittleren Schilddrüsendosen mit den Ergebnissen individueller Messungen des 131 I -Gehaltes von Schilddrüsen zeigten wie in Belarus und in der Russischen Föderation hohe Variabilität der Individualdosen. Maximaldosen lagen auch in der Ukraine meist unter 10 Gy. Schilddrüsendosen von mehr als 2 Gy wurden lediglich bei Kindern unter 4 Jahren ermittelt (Likhtarev et al., 1996). Mittlere Schilddrüsendosen für die gesamte Bevölkerung der Ukraine von Personen lagen bei 0,03 Gy Personen erhielten Schilddrüsendosen oberhalb 0,05 Gy, die mittlere Dosis lag bei dieser Bevölkerungsgruppe bei 0,15 Gy. Tab. 10: Verteilung der abgeschätzten individuellen Schilddrüsendosen für Kinder aus dem Gomel Distrikt in Belarus, nach UNSCEAR (2000). 24

30 Energiedosis in Gy Anzahl der Kinder im Dosisintervall < 1a 1-3 a 4-7a 8-11 a a a alle < , > total Anzahl der exponierten Kinder < 1a (n = 1 988) 1-3 a (n = 3 272) 4-7a (n = 6 096) 8-11 a (n = 6 178) a (n = 6 161) a (n = 3 768) <0,05 0,05-0,1 0,1-0,3 0, >2 Energiedosis in Gy Abb. 8: Verteilung der Schilddrüsendosen im Gomel Distrikt, Belarus, nach UNSCEAR (2000). Nur begrenzte Information ist für die in utero 131 I Exposition von Kindern verfügbar. Diese reichte bis 4,3 Gy, wobei für 135 Kinder weniger als 0,3 Gy, für 95 Kinder 0,3-1,0 Gy und für 20 Kinder Dosen von mehr als 1,0 Gy angegeben werden. Für die 25

31 Unsicherheiten dieser Dosisschätzungen werden geometrische Standardabweichungen von 1,7 bis 1,8 angegeben. Nach dem Zerfall der kurzlebigen Radionuklide einschließlich des 131 I wird die Strahlenexposition durch die Nuklide 134,137 Cs, 90 Sr und die Pu-Isotope bestimmt. Wie bereits in Kap. 1.4 ausgeführt wurde bereits in der USSR ein System von Kontaminationszonen eingeführt, das auch zur Abschätzung der langfristigen Strahlenexposition der Bevölkerung herangezogen werden kann (Tab. 11). Dies System basiert nicht nur auf den 137 Cs Depositionsdichten, sondern definiert auch Kontaminationsklassen für 90 Sr und Pu. Wegen der starken Elementdifferenzierung im Fallout handelt es sich bei der Einteilung um oder -Bedingungen für die verschiedenen Radioelemente und bedeutet nicht, daß eine 137 Cs Depositionsdichte gemäß Zone 2 entsprechende 90 Sr oder Pu Depositionsdichten impliziert. Dennoch können unter der Annahme einer und -Bedingung für die 3 Radioelemente konservative Abschätzungen der 50-Jahre- Folgedosen vorgenommen werden. Dies ist in Tab. 11 mit Hilfe der AVV (1990) durchgeführt worden. Danach ergeben sich nur für die Zone I 50-Jahe-Folgedosen von mehr als 350 msv zusätzlich zur natürlichen Exposition von 120 msv. Diese Abschätzungen sind konsistent mit dem Konzept der Dosisbegrenzung der Behörden der USSR vom , das als 35-rem-Konzept bekannt wurde, von der Bevölkerung aber nicht akzeptiert und später revidiert wurde, siehe hierzu (Merwin und Balonov, 1993). Tab. 11: Einteilung von Kontaminationszonen in Belarus, der Russischen Föderation und der Ukraine und nach Modellrechnungen (AVV, 1990) dort jeweils erwartete Strahlenexposition. Zone Bevölkerung Depositionsdichte 50 Jahre effektive Folgedosis in 1995 Cs-137 Sr-90 Pu H eff, 50 in msv Ci/km 2 kbq/m 2 kbq/m 2 kbq/m 2 Tschernobyl natürlich I > 50 > 1840 > 111 > 3.7 > II ,85-3, III ,5-74 0,74-1, IV ,55-18,5 0,37-0,

32 Die Kontaminationszonen I und II wurden evakuiert, die Bevölkerung der Kontaminationszone III erhielt das Recht auf Unterstützung bei gewünschter Umsiedlung. Nach nunmehr 15 Jahren nach dem Unfall liegen aus den Nachfolgestaaten der USSR Ermittlungen der tatsächlichen (internen und externen) Strahlenexposition der Bevölkerung in den mit mehr als 37 kbq 137 Cs m -2 kontaminierten Gebieten vor (Tab. 12). Dabei handelt es sich nahezu ausschließlich um die Kontaminationszonen III und IV nach Tab. 11, da die Zonen I und II offiziell evakuiert sind und nur sehr kleine Bevölkerungsgruppen dort verblieben sind (Tab. 13). Danach ergaben sich in den drei Nachfolgestaaten der USSR für eine Bevölkerung von insgesamt 5,16 Millionen Menschen mittlere Strahlenexpositionen ohne Schilddrüsendosis für den Zeitraum von von 8,2 msv, wobei knapp 60 % auf die externe Exposition entfallen. Wie im Strahlenschutz vielfach üblich, kann diese Exposition mit der natürlichen Exposition von 24 msv für denselben Zeitraum verglichen werden. Dieser Vergleich belegt einerseits, daß zumindest in den Zonen III und IV die Strahlenexpositionen durch langlebige Radionuklide in den ersten 10 Jahren nach dem Unfall relativ gering war. Andererseits zeigt er auch die besondere Bedeutung, die das kurzlebige 131 I für die gesamte unfallbedingte Exposition besitzt. Tab. 12: Abschätzung der Exposition der Bevölkerung in kontaminierten Regionen mit 137 Cs Depositionsdichten > 37 kbq/m 2 im Zeitraum ohne Schilddrü- sendosis, nach UNSCEAR (2000). Region Bevölkerung mittlere Individualdosis in msv ext. int. total Belarus ,1 2,9 8,0 Russische Föderation ,3 2,5 6,8 Ukraine ,7 6,1 10,8 total ,7 3,5 8,2 total natürlich

33 Tab. 13: Abschätzung der Exposition der Bevölkerung im Distrikt Zhitomir/Ukraine , ohne Schilddrüsendosis, nach UNSCEAR (2000). 137 Cs in kbq/m 2 Bevölkerung mittlere Individualdosis in msv extern intern total Land Stadt Land Stadt Land Stadt Land Stadt Die überraschend niedrige Exposition der Bevölkerung in den ersten 10 Jahren durch langlebige Radionuklide (ohne 131 I) gibt Anlaß zu zwei Betrachtungen. Die erste betrifft den in UNSCEAR 2000 weitgehend benutzten Gebrauch der Kollektivdosen. Sie zeigt die Grenzen der sinnvollen Anwendung der Kollektivdosis bei der Diskussion kollektiver Risiken auf. Die zweite zeigt die Grenzen der sinnvollen Anwendung der in diesem Bericht benutzten mittleren Dosen in der Diskussion um individuelle Risiken auf. In den Abschätzungen der Folgen nuklearer Unfälle wird vielfach auf Kollektivdosen zurückgegriffen. So wurde von den Behörden der USSR im Herbst 1986 auf der IAEA Konferenz als Folge des Unfalls eine Kollektivdosis von Personen-Sv bei einer Anzahl der exponierten Personen in Europa von 75 Millionen Menschen angegeben. Aus dieser Zahl werden in der öffentlichen Diskussion auf der Grundlage der linearen no-threshold (LNT)-Hypothese Schätzungen für die zu erwartende Anzahl zusätzlicher stochastischer Erkrankungen abgeleitet, die auch Eingang in offizielle Darstellung der Unfallfolgen finden (Ministerium für Finanzen und Energie des Landes Schleswig-Hollstein, 2001). Abgesehen davon, daß es sich bei derartigen Schätzungen um über die Lebenszeit zu erwartende Fallzahlen handelt, werden diese Fallzahlen in den Medien und der Öffentlichkeit sogar auf beliebige Zeiträume angewandt. Dem steht entgegen, daß die im Strahlenschutz bewährte LNT-Hypothese auch nach Empfehlung der SSK im Bereich niedriger Individualdosen nicht zur Bestimmung der erwarteten Schadensfälle herangezogen werden kann. Im Falle des Tschernobyl Unfalls stehen den oben zitierten Personen-Sv für 75 Millionen Menschen 50-Jahre-Folgedosen aus natürlichen Quellen von 9 Millionen Personen- 28

34 Sv entgegen. Ähnlich unsinnige Vergleich lassen sich auch für andere nukleare Unfälle anstellen (Abb. 9). Auch sie belegen, daß eine ausschließliche Betrachtung von Kollektivdosen zu einer unzulässigen Verkürzung der Bewertung nuklearer Unfälle in jede mögliche Interpretationsrichtung führt. 1E+07 1E+06 Unfalll natürlich Kollektivdosis in Personen-Sv 1E+05 1E+04 1E+03 1E+02 1E+01 1E+00 Chernobyl Kyshtym Techa River Windscale Three Miles Island Abb. 9: Vergleich kollektiver unfallbedingter und natürlicher Dosen verschiedener nuklearer Unfälle (siehe Tab. 2 bzgl. der Unfallbezeichnungen). In der zweiten Betrachtung wird klar, daß die relativ niedrigen Expositionen der Bevölkerung in den mit mehr als 37 kbq 137 Cs m -2 kontaminierten Gebieten in den ersten 10 Jahren nicht Anlaß zur Entwarnung für alle Bevölkerungsgruppen gibt. In Abb. 10 sind die in Belarus, der Russischen Föderation und der Ukraine bestimmten Exposition der Bevölkerung in den mit mehr als 37 kbq 137 Cs m -2 kontaminierten Gebieten nach der Verteilung der Dosen aufgebrochen. 29

35 100 Prozent der exponierten Bevökerung ,1 Belarus Russian Federation Ukraine 0,01 0, Effektive Dosis in msv Abb. 10: Exposition der Bevölkerung in kontaminierten Regionen mit 137 Cs Depositionsdichten > 37 kbq/m 2 im Zeitraum ohne Schilddrüsendosis in Belarus, der Russischen Föderation und der Ukraine, Daten aus UNSCEAR (2000). Man erkennt, daß es sich nicht um eine einfache Verteilung eines homogenen Kollektivs handelt, sondern daß offensichtlich unterschiedlich exponierte Bevölkerungsgruppen in den Daten enthalten sind. In den Daten für Belarus und die Russische Föderation sind drei Bevölkerungsgruppen mit mittleren unfallbedingten Strahlenexpositionen von ca. 2, 10 und knapp 100 msv während der ersten 10 Jahre nach dem Unfall zu erkennen. Jeweils zeigen diese Gruppenexpositionen geometrische Standardabweichungen von ca. 2 von den mittleren Expositionen. In der Darstellung von Abb. 10 wird damit eine kleine Risikogruppe in der Bevölkerung erkennbar, die mit ca. 100 msv in den ersten 10 Jahren exponiert wurde und für die Dosisminimierung unerläßlich ist. Ob es sich bei diesen Personen um die geringe Anzahl der Bewohner von Zone II handelt, wird aus den vorliegenden Berichten nicht klar; vgl. in diesem Zusammenhang die Untersuchungen in Kap

36 2.5 Bevölkerung im Europäischen Fernbereich Im Rahmen dieses Berichtes soll nur kurz auf die weniger bedeutsame Exposition der Bevölkerung im Europäischen Fernbereich eingegangen werden. Für Deutschland wurden 1987 von der SSK Dosisabschätzungen sowohl für die Belastung im ersten Jahr als auch für 50-Jahre-Folgedosen publiziert (SSK, 1987). Diese wurden 10 Jahre nach dem Unfall einer erneuten Bewertung unterzogen (SSK, 1996). Mit leichter Korrektur zu niedrigeren Werten ergaben sich die in Tab. 14 dargestellten Expositionswerte. Danach ist Deutschland in drei Gebiete unterschiedlicher Depositionsdichten zu unterteilen: das Voralpenland, Deutschland südlich der Donau und Deutschland nördlich der Donau. Die vorausgesagten Lebenszeitdosen unterscheiden sich um einen Faktor 4 und entsprechen maximal einer zusätzlichen Exposition, die gleich einer mittleren Jahresdosis aus natürlichen Quellen ist und damit vernachlässigt werden kann. Von der erwarteten zusätzlichen Lebenszeitdosis entfielen, da der Fallout in der ersten Vegetationsperiode stattfand, etwa 30 % auf die Dosis des ersten Jahres. Tab. 14: Strahlenexposition durch den Tschernobyl Unfall in Deutschland, Österreich und der Schweiz (SSK, 1996; Bayer, 1996; Mück, 1996; Huber et al., 1996) Deutschland Gegend Cs-137 in kbq/m 2 Effektive Dosis in msv 1. Jahr Lebenszeit Voralpenland 32 0,65 2,2 Südlich der Donau 16 0,35 1,3 Nördlich der Donau 4 0,17 0,55 Schweiz 0,22 0,52 Nördlich der Alpen < 14-0,2 Südlich der Alpen < 26-5,0 Österreich 23 0,54 0,60* Ost-Österreich - 0,45 - Oberösterreich - 0,84 - *