Die Überwachung der Radioaktivität in der Atmosphäre

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1 Die Überwachung der Radioaktivität in der Atmosphäre Strahlendetektive

2 Der DWD überwacht die Radioaktivität in der Luft und am Boden mit modernster Technik: Ausbreitungsrechnung und Messungen Flächendeckende Überwachung der Radioaktivität Das Gesetz über den Deutschen Wetterdienst, das Strahlenschutzvorsorgegesetz und die Strahlenschutzverordnung übertragen dem Deutschen Wetterdienst (DWD) Aufgaben des Strahlenschutzes: Seit 1955 überwacht der DWD deshalb die Radioaktivität in der Atmosphäre, berechnet zeitnah mit Hilfe meteorologischer Prognosen die Ausbreitung radioaktiver Schadstoffe und misst deren Aktivität. Im Rahmen des Integrierten Mess- und Informationssystems zur Überwachung der Umweltradioaktivität (IMIS) des Bundes sammelt der nationale Wetterdienst an insgesamt 48 Radioaktivitätsmessstellen Daten, betreibt ein radiochemisches Labor und führt Flugzeugmessungen durch. Übungen sowie der Betrieb der Messtechnik an 365 Tagen im Jahr rund um die Uhr gewährleisten eine stets hohe Datenqualität. Die aktuellen Werte des bundesweiten Radioaktivitätsmessnetzes erreichen täglich die DWD-Zentrale in Offenbach. Mindestens einmal pro Woche bekommt das radiochemische Zentrallabor zudem Proben zur Auswertung zugeschickt, weitere Proben kommen monatlich. Dann suchen die DWD-Experten gezielt nach Spuren von speziellen radioaktiven Elementen wie Strontium-90, Plutonium-239/240, Tritium und radioaktiven Edelgasen. Der DWD ist im Bereich der Radioaktivitätsmessung auch international fest eingebunden: Er ist gemäß den Vereinbarungen mit der Weltorganisation für Meteorologie (WMO, World Meteorological Organization) und der Internationalen Atomenergieorganisation (IAEA, International Atomic Energy Agency) im Ernstfall für die weltweite rasche Weiterleitung einer Warnmeldung der IAEA an die meteorologischen Institutionen zuständig. Im Rahmen eines internationalen Messprogramms der WMO erfasst der DWD auf der Zugspitze zudem weitere radioaktive Elemente, wie zum Beispiel das Edelgas Radon-222. Was ist eigentliche Radioaktivität Radioaktivität ist die Bezeichnung für die Eigenschaft eines Atomkerns unter Aussendung von Strahlung zu zerfallen. Der Kern eines radioaktiven Atoms ist instabil und zerfällt in andere Atomkerne. Dabei werden Teilchen aus dem Atomkern freigesetzt, die als Strahlung registriert werden können: Alpha-, Beta- und Gammastrahlung. Anhand der gemessenen Strahlung lassen sich die verschiedenen radioaktiven Elemente bestimmen, denn der Zerfallsprozess unterscheidet sich von Atomkern zu Atomkern. Die so genannte Halbwertszeit, also die Zeit nach der die Hälfte aller Teilchen zerfallen ist, gibt die Geschwindigkeit des radioaktiven Zerfalls eines Atomkerns an und kann zwischen Bruchteilen von Sekunden und Millionen von Jahren betragen. Radioaktive Strahlung ist aufgrund ihrer hohen Energie schädlich. Dies kann sich allerdings für einige medizinische Anwendungen auch als nützlich erweisen. In Nuklearabteilungen von Krankenhäusern werden radioaktive Stoffe in vielfacher Weise für die Diagnose und Therapie verwendet allerdings müssen Aktivität und Zerfallsrate der hier genutzten radioaktiven Stoffe bekannt sein.

3 Das Radioaktivitätsmessnetz des DWD Zentrallabor Messtelle für Luft und Niederschlag Messstelle für Luft, Niederschlag und Spurenmessung Messstelle für Luft

4 Der Radioaktivität auf der Spur Die Experten des Deutschen Wetterdienstes messen die Alpha-, Beta- und Gammastrahlung einzelner radioaktiver Stoffe oder die Summe der Alpha- bzw. Betaaktivität. Die radioaktiven Stoffe sind an den Staub in der Atmosphäre gebunden, befinden sich im Niederschlag oder sind gasförmig in der Atmosphäre verteilt. Welches Messverfahren verwendet wird, hängt von der Art der zu messenden Strahlung ab. Insbesondere durch die Messung der charakteristischen Gammastrahlung ist bei fast allen radioaktiven Stoffen eine direkte Identifizierung möglich. An jeder Messstelle wird kontinuierlich Luft durch einen Filter gesaugt. Dabei bleiben die in der Luft enthaltenen Stäube auf dem Filter haften und werden mittels Gammaspektrometrie gemessen. Diese gammaspektrometrischen Messungen erlauben eine direkte Zuordnung der Aktivität zu einzelnen radioaktiven Stoffen (Einheit: Becquerel pro Kubikmeter oder Becquerel pro Liter). Die Empfindlichkeit des Messverfahrens wird durch erhöhten Luftdurchsatz und längere Messzeit optimiert. An einigen besonderen Spurenmessstellen des DWD saugt eine Pumpe rund eine Woche lang circa Kubikmeter Luft pro Stunde durch einen Filter. Dadurch lässt sich ungefähr ein Zehnmillionstel dessen, was an Radioaktivität nach dem Reaktorunfall in Tschernobyl in der bodennahen Luft gemessen wurde, nachweisen. Da im nuklearen Katastrophenfall auch in der höheren Atmosphäre mit radioaktiven Stoffen zu rechnen ist, setzt der DWD auch ein Flugzeug ein, das im Ereignisfall mit einem Probenahme- und Messsystem ausgerüstet wird. Eine Übersicht über die Messergebnisse des DWD und die aktuelle radiologische Lage kann im Internet auf der IMIS-Seite des Bundesamtes für Strahlenschutz abgerufen werden unter: imis/imis_uebersicht. html

5 Gammaspektrometrie Fast jeder radioaktive Stoff sendet beim Zerfall eine charakteristische Gammastrahlung aus. Wie bei einem Radiosender kann man einen radioaktiven Stoff anhand der Wellenlänge seiner Gammastrahlung erkennen. Die Gammastrahlung ist eine energiereiche elektromagnetische Strahlung mit extrem kurzer Wellenlänge beziehungsweise hoher Frequenz. Becquerel Die Einheit für die Aktivität eines radioaktiven Stoffes ist Becquerel. Die Anzahl der Becquerel gibt die Anzahl der Zerfälle von Atomkernen pro Sekunde an. Die Einheit ist nach dem französischen Physiker Antoine Henri Becquerel benannt, der 1903 zusammen mit Marie und Pierre Curie den Nobelpreis für die Entdeckung der Radioaktivität erhalten hat.

6 Vorbereitet für den Ernstfall Sollten Informationen über einen Kernkraftwerksunfall vorliegen, startet der Deutsche Wetterdienst innerhalb kürzester Zeit Berechnungen, die die Ausbreitung der eventuell radioaktiv kontaminierten Luftmassen simulieren. Innerhalb von nur 20 Minuten erstellt der DWD zudem Prognosen über die zu erwartende Größenordnung der Radioaktivität in der Luft und im Niederschlag. Die optimale Qualität dieser Ergebnisse hängt erheblich von den Informationen über den Unfallhergang und den Quelldaten ab. Stellen hingegen die Stationen des Radioaktivitätsmessnetzes erhöhte Radioaktivitätswerte fest, ohne dass eine Unfallmeldung bekannt ist, kann der DWD ebenfalls errechnen, aus welcher Richtung die kontaminierte Luft gekommen sein muss. Werden an einer der Messstationen des DWD Messwerte oberhalb eines gesetzlich festgelegten Schwellenwerts ermittelt, wird vom Standardmessbetrieb in den Alarmmessbetrieb gewechselt. Dann übermitteln die Messstationen die Ergebnisse alle zwei Stunden an die Zentrale der Bundesbehörde in Offenbach. Mindestens im Tages- Rhythmus werden die Messwerte des Niederschlags und der durch den Niederschlag erfolgten Kontamination des Erdbodens übermittelt. Erste Messergebnisse stehen schon zwei Stunden nach Erfassung dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) zur Verfügung. Mit dem dichten Netz moderner Messgeräte hat der DWD im internationalen Vergleich eine sehr gute Position. Im Katastrophenfall ist die schnelle Bestimmung einzelner radioaktiver Stoffe das zentrale Ziel. Auf der Basis dieser Ergebnisse kann man mit den speziellen Entscheidungshilfemodellen PARK (Programmsystem zur Abschätzung Radiologischer Konsequenzen) und RODOS (Realtime Online Decision Support System) des Bundesamts für Strahlenschutz die zu erwartende Gefährdung des Menschen ausgedrückt als Strahlungsdosis in Luft, Boden und Lebensmitteln früh genug abschätzen, um angemessene Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung zu treffen.

7 Künstliche Radioaktivität in der Atmosphäre Zwischen 1945 und 1962 wurden 345 Atomwaffen zu Versuchszwecken oberirdisch gezündet. Den größten Anteil daran hatten die Vereinigten Staaten von Amerika und die ehemalige UdSSR. Überdurchschnittlich viele Tests mit 83 beziehungsweise 77 Explosionen gab es in den Jahren 1958 und Die Messungen des DWD zeigten daraufhin eine Zunahme der Radioaktivität in Luft und Niederschlag an. Nach Inkrafttreten des Vertrages über die Einstellung von Kernwaffenversuchen in der Atmosphäre im Jahr 1963 ging die Radioaktivität deutlich messbar zurück. Die Volksrepublik China unterzeichnete dieses Abkommen nicht und die Auswirkungen ihrer oberirdischen Kernwaffenversuche, die sie bis 1980 in regelmäßigen Abständen durchführte, erfassten die DWD-Messstellen ebenfalls. Die Nutzung von Kernenergie beschränkt sich aber nicht auf den militärischen Bereich. So wird in Kernkraftwerken elektrischer Strom erzeugt, aber auch in großem Umfang radioaktive Stoffe, die in der Natur nicht vorkommen. Gesetzliche Vorgaben und ausgefeilte Sicherheitsvorschriften für den Betrieb der Kernkraftwerke sollen verhindern, dass es zu einer unfallbedingten Freisetzung dieser radioaktiven Stoffe kommt. Die Reaktorkatastrophe, wie sie 1986 in Tschernobyl die Welt erschütterte, war so schwerwiegend, dass die Bevölkerung die kontaminierten Landstriche in der Ukraine und vor allem in Weißrussland verlassen musste. Im Jahr 2011 kam es in Japan zu einem weiteren Störfall. In Folge eines Tsunamis vor der japanischen Küste und nach Stromausfällen gerieten die Reaktoren in Fukushima außer Kontrolle. Es kam zum Austritt großer Mengen radioaktiver Stoffe. Auch hier mussten Gebiete um die Reaktoren evakuiert werden. Der Abfluss kontaminierten Wassers stellte sich als längerfristiges Problem dar. Unabhängig von technischen Risiken besteht zusätzlich die Gefahr, dass terroristische Gruppierungen gezielt aktives Material freisetzen. Gegenwärtig betreiben 31 Länder weltweit 438 Kernreaktoren (Quelle: Wikipedia). Das Spektrum der geplanten atomaren Stromerzeugung reicht vom weiteren Ausbau bis zu Ausstiegsprogrammen. Eine Übersicht über die Messergebnisse des DWD und die aktuelle radiologische Lage kann im Internet auf der IMIS-Seite des Bundesamtes für Strahlenschutz abgerufen werden unter: umwelt_node.html bzw.

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