300 Tonnen täglich – Wie gefährlich ist das Fukushima-Wasser?

Neulich hatte ich hier über 100 Tonnen sauberes Grundwasser geschrieben, die TEPCO, Betreiberfirma des Kernkraftwerks Fukushima-Daiichi, täglich ins Meer leiten möchte, aber nicht darf. Seit dem 7. August 2013 wissen wir, daß unabhängig davon jeden Tag 300 Tonnen radioaktives Wasser ins Meer fließen, wie etwa die englischsprachige Japan Times berichtet. Woher kommt dieses Wasser? Wieso wird es radioaktiv? Wie kann man verhindern, daß es ins Meer fließt? Und vor allem: Wie gefährlich ist das eigentlich?

1.000 Tonnen Wasser strömen nach Aussage des japanischen Ministeriums für Wirtschaft, Handel und Industrie täglich aus dem höher gelegenen Gelände westlich des Kernkraftwerk Fukushima-Daiichi hinunter in die Anlage – dorthin, wo die Reaktorruinen 1 bis 4 stehen.

1.000 m³ Wasser fließen täglich aus höher gelegenem Gelände ins Kraftwerksgelände (Quelle: Kyodo)

Drei Teile Wasser

Bisher wußten wir nur von 400 Tonnen Wasser, die in die Kellergeschosse der Reaktor- und Turbinengebäude eindringen und dort radioaktiv kontaminiert werden. Dieses Wasser pumpt TEPCO ab, dekontaminiert es und verwendet einen Teil davon zum Kühlen der Reaktoren. Der Rest wandert in die Ansammlung von Tanks, die wie ein Krebsgeschwür wuchert und inzwischen große Teile des Kraftwerksgelände bedeckt.

Weitere 300 Tonnen – und das ist neu – gelangen unterirdisch vermutlich zwischen oder unter den Reaktor- und Turbinengebäuden hindurch weiter nach Osten in den Bereich zwischen Turbinenhäusern und Hafenbecken. Hier befinden sich hohe Konzentrationen radioaktiver Isotope im Boden, vor allem Cäsium-137, Cäsium-134, Strontium-90 und Tritium. Sie stammen vermutlich aus einem oder mehreren beschädigten unterirdischen Kanälen, die mit den Kellergeschossen der Turbinenhäuser verbunden sind. Das eindringende Wasser nimmt diese radioaktiven Stoffe auf und spült sie ins Meer, genauer: ins Hafenbecken des Kraftwerks.

Darüber hinaus gelangen weitere 300 Tonnen der ursprünglichen 1.000 Tonnen ins Meer, ohne zuvor kontaminiert zu werden.

Kriselnde Krisenkommunikation

Bezeichnend: nicht TEPCO gibt diese schlechte Nachricht bekannt, sondern das japanische Wirtschaftsministerium. Es zieht diese Schlußfolgerung aus den von TEPCO erhaltenen Wasserstandsdaten. Inzwischen mußte aber auch ein TEPCO-Sprecher zugeben, daß dem so sei. Schlimmer noch: TEPCO habe dies alles bereits seit zwei Jahren gewußt. Die Frage, warum man erst jetzt damit an die Öffentlichkeit gehe, konnte der Sprecher nicht beantworten.

Dies ist eine weitere Peinlichkeit in einer Serie von Pleiten, Pech, Pannen, Fehlern und Verschleierungen der Betreiberfirma. Ihre Maßnahmen sind teils dilettantisch; Fehler und Negativfakten werden erst dann zugegeben, wenn sie nicht mehr zu leugnen sind. Wie will TEPCO durch solch ein Verhalten jemals wieder Vertrauen aufbauen? Krisenkommunikation sieht anders aus, wie auch TEPCO bei Peter M. Sandman nachlesen könnte.

Aber vielleicht ist TEPCO ja einfach noch nicht soweit. Schließlich kam das Unternehmen erst im Nachgang des Fukushima-Unglücks darauf, daß Risikokommunikation eine gute Idee sei – siehe TEPCO-Pressemitteilung vom 12. Dezember 2012. Laut Anhang 2, Maßnahme 6, ist die entsprechende Organisationsstruktur seit April am Start. Doch ganz offensichtlich gibt es noch erheblichen Aufholbedarf!

Was kann man tun?

Was kann man gegen die radioaktiven Freisetzungen tun?

Uferversiegelung

Zuletzt hatte TEPCO an der Uferbefestigung des Hafens Chemikalien in den Boden eingebracht, um ihn zu versiegeln und so eine wasserundurchlässige Barriere zu errichten. Sie sollte das radioaktive Wasser im Boden halten und am Austritt ins Hafenbecken hindern. Leider funktioniert sie nicht. Denn die Barriere beginnt aus technischen Gründen nicht direkt an der Erdoberfläche, sondern reicht erst ab einer Bodentiefe von 1,80 m weiter nach unten. Der obere Bereich bleibt also nach wie vor wasserdurchlässig. Das Grundwasser ist inzwischen weiter angestiegen, hat die Oberkante der Bodenversiegelung überschritten und fließt ins Meer.

Einfrieren des Bodens soll das Grundwasser draußen halten. (Quelle: Kyodo)

Bodenvereisung

Jetzt wird diskutiert, den Boden um die Reaktor- und Turbinengebäude einzufrieren. Ist der Boden gefroren, könne das Wasser gar nicht erst eindringen. Dazu ist eine technisch aufwendige Konstruktion nötig, die Kühlmittel an vielen Stellen durch den Boden führt und diesen gefrieren läßt. Vor 2015 dürfte das nicht fertig sein. Wirtschaftsminister Suga will finanzielle Mittel bereitstellen.

Zwar hieß es zunächst, da so etwas noch nie zuvor gebaut wurde, sei mit Kinderkrankheiten zu rechnen. Das ist aber falsch. Ich fand dazu einen aufschlußreichen Artikel, der darauf näher eingeht. Bodenvereisung ist danach ein seit Jahrzehnten in Hunderten von Projekten praktiziertes Verfahren. Erschwerend komme ich Fukushima-Daiichi die Radioaktivität im Boden auf der Ostseite hinzu, aber wenn von Westen her kein weiteres Grundwasser nachströme, wäre schon viel gewonnen.

Wasser abpumpen

Am Freitag, 9. August 2013, hat TEPCO damit begonnen, Wasser aus dem Boden vor dem Hafenbereich abzupumpen. Das kann die Kontaminierung des Meerwassers aber nur reduzieren und nicht verhindern. Und die Tanks werden schneller voll – ein weiteres Problem, das irgendwann nur noch durch Abpumpen dekontaminierten Wassers ins Meer zu lösen sein wird. Die Tankkapazitäten hielten länger vor, wenn sich die Fukushima-Fischer nicht noch immer gegen die Ableitung unbelasteten Wassers ins Meer sperrten.

Wie gefährlich ist das?

Bleibt die Frage nach den Folgen. Wie schlimm ist denn das radioaktive Wasser eigentlich? In den Medien ist meist von »hoher« oder »sehr hoher« Radioaktivität die Rede. Konkrete Zahlen sind selten, und wenn sie doch mal vorkommen, werden sie nicht erklärt oder in einen Zusammenhang gestellt.

Die Meßwerte, die TEPCO in Probebohrungen auf dem Gelände zwischen Turbinenhäusern und Hafen ermittelt und veröffentlicht – etwa die vom 9. August 2013 –, weisen als Maximalwert 11.000 Becquerel pro Liter (Bq/l) Cäsium-134 und 22.000 Bq/l Cäsium-137 aus. Der Maximalwert für Betastrahler liegt an zwei Tagen bei jeweils 900.000 Bq/l.

Laut Klassifizierung der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEA) für radioaktive Abfallstoffe fallen selbst diese Höchstwerte in die Kategorie schwachradioaktiv. Sie liegen sogar noch um eine Größenordnung unterhalb dessen, was als mittelaktiv zählt – und hochradioaktiv ist noch ein paar Größenordnungen entfernt. Für schwachaktive Abfälle ist weder Abschirmung noch Kühlung erforderlich. Selbstverständlich darf man aber auch schwachaktive Abfälle nicht einfach ins Meer leiten, genausowenig, wie man seinen kaputten Fernseher oder anderen Müll hineinschmeißen darf.

Um einen ungefähren Eindruck davon zu bekommen, wo das radioaktive Wasser in Fukushima auf einer Skala zwischen »ungefährlich« und »tödlich« liegt, wollen wir etwas genauer hinschauen.

Natürliche und künstliche Radioaktivität

»Strahlung tötet!« Das wissen Antiatomaktivisten, und sie haben damit recht – jedenfalls dann, wenn es um hohe Strahlendosen und um die dadurch ausgelöste Strahlenkrankheit geht:

  • Bei einer Äquivalentdosis zwischen 200 und 500 Millisievert (mSv) reduziert sich die Zahl der roten Blutkörperchen.
  • Eine Dosis von 1.000 bis 2.000 mSv (= 1 – 2 Sv) führt bei 10 Prozent der Betroffenen innerhalb von 30 Tagen zum Tod.
  • Dosen ab 6.000 mSv sind für alle Betroffenen tödlich, es sei denn, sie werden sofort intensivmedizinisch behandelt.

Was unterhalb von 200 mSv liegt, gilt als Niedrigstrahlung. Ihre Folgen sind umstritten; vor allem werden Krebs und Erbgutveränderungen vermutet. Hier ginge der Slogan »Strahlung tötet!« an der Realität vorbei. Denn dann wären wir alle längst tot, sind wir doch ständig ionisierender (»radioaktiver«) Strahlung ausgesetzt.

Die natürliche Hintergrundstrahlung sorgt bei allen Menschen im Mittel für eine jährliche Strahlenexposition von 2,4 mSv. Dieser Wert ist jedoch von Region zu Region sehr unterschiedlich. In Japan beispielsweise sind es nur 1,5 mSv, in den USA hingegen 3,1 mSv, also mehr als das Doppelte.

Hinzu kommen Strahlendosen aus künstlichen Quellen, vor allem aus der Medizin. Im internationalen Mittel liegt dieser Wert bei 0,61 mSv. In hochentwickelten Ländern ist die Exposition deutlich höher: In Japan sind es rund 2,3 mSv, in den USA 3,1 mSv, die jeder Einwohner im Schnitt zusätzlich erhält. Das hängt mit der fortschrittlicheren Medizin in diesen Ländern zusammen, die eine weitergehende radiologische Diagnostik und Therapie ermöglicht.

Der Beitrag der Kernenergie liegt übrigens im Schnitt 0,0002 mSv bzw. bei bis zu 0,02 mSv in der Nähe von Kernkraftwerken.

Alle obigen Angaben stammen aus dem englischen Wikipedia-Artikel “Background Radiation”.

  • Wir halten fest: Im Durchschnitt erfährt jeder Mensch pro Jahr eine Dosis von rund 3 mSv, teilweise aber auch erheblich mehr, z.B. über 6 mSv in den USA.

Einige Gegenden der Erde ragen übrigens nochmals deutlich nach oben aus diesem Rahmen heraus, weil sie eine um ein Vielfaches höhere Hintergrundstrahlung haben. Nach der LNT-Hypothese (Linear No Threshold), die noch immer die Grundlage des Strahlenschutzes bildet, müßten in diesen Gegenden eigentlich erheblich mehr Krebsfälle als anderswo auftreten. Das LNT-Modell nimmt nämlich einen linearen Zusammenhang zwischen Dosis und Strahlungsfolgen an, so daß in einem Gebiet mit einer Strahlung von 10 Millisievert pro Jahr (mSv/a) die Krebsrate zehnmal höher sein sollte als in einem Gebiet mit 1 mSv/a. Das bestätigt sich in der Realität allerdings nicht.

Man verwendet das LNT-Modell daher nur noch im Strahlenschutz, um mit Zahlen zu rechnen, mit denen man in jedem Fall auf der sicheren Seite ist. Die meisten Strahlenmediziner gehen davon aus, daß das strahlungsbedingte Krebsrisiko erst ab einer Dosis von 100 mSv nennenswert zu steigen beginnt. Unterhalb von 100 mSv ist keinerlei Zusammenhang zwischen Dosis und Krebserkrankung nachweisbar.

Grenzwerte

Kurz noch ein Blick auf Grenzwerte. Sie definieren Maximalkonzentrationen von Schadstoffen. Beispielsweise hat Kanada den Grenzwert des radioaktiven Wasserstoffisotops Tritium im Trinkwasser auf 7.000 Bq/l festgelegt.

Warum gerade Kanada? Weil das kanadische Gesundheitsministerium die Sache mit den Grenzwerten sehr gut und ausführlich erläutert.

Warum gerade 7.000 Bq/l? Die Überlegung dazu sieht so aus:

  1. Laut Weltgesundheitsorganisation (WHO) sollte Radioaktivität in Lebensmitteln höchstens zu einer jährlichen Äquivalenzdosis von 1 mSv führen. Trinkwasser macht davon 10 Prozent aus, also 0,1 mSv.
  2. Wir gehen davon aus, daß Erwachsene täglich zwei Liter trinken, also 730 Liter im Jahr. Kinder haben ein geringeres Körpergewicht, trinken aber auch weniger.
  3. Die 0,1 mSv/a verteilen wir auf diese 730 Liter und rechnen aus, wieviele Becquerel (Zerfälle pro Sekunde) welcher Substanz notwendig sind, um die Dosis zu erreichen. Diese Umrechnung müssen wir für jedes radioaktive Isotop separat machen, weil die Wirkung auf den Körper, die Verweildauer im Körper usw. unterschiedlich ist. Beispielsweise emittiert Tritium nur eine schwache Betastrahlung, während die von Cäsium-137 ausgehende Gammastrahlung deutlich energiereicher ist. Die nötigen Umrechnungsfaktoren, die Dosiskoeffizienten, kann man in ICRP Publication 119: Compendium of Dose Coefficients based on ICRP Publication 60 nachschlagen. Damit ergeben sich (in Kanada) als Grenzwerte 7.000 Bq/l für Tritium, 10 Bq/l für Cäsium-137, 7 Bq/l für Cäsium-134 und 5 Bq/l für Strontiom-90. Manche Organisationen oder Staaten setzen eine höhere oder niedrigere jährliche Maximaldosis oder eine andere tägliche Trinkwassermenge an und kommen dadurch zu anderen Grenzwerten, aber das Prinzip ist immer dasselbe.

Grenzwerte gelten für die regelmäßige Einnahme über einen längeren Zeitraum, nicht für Ausnahmesituationen.

Folgende Zahlen sollten wir im Hinterkopf behalten, um das radioaktive Wasser in Fukushima besser beurteilen zu können:

  • 0,1 mSv/a: jährlicher Grenzwert für Trinkwasser
  • 1 bis 6 mSv/a: jährliche Strahlenexposition der Weltbevölkerung, teilweise höher
  • 100 mSv: Nachweisgrenze für Kausalzusammenhang zwischen Strahlung und Krebs

Definitiv kein Trinkwasser! (Quelle: Wikimedia Commons)

Kein Trinkwasser

Für die Bewertung des Wassers in den Bohrlöchern stellen wir uns jetzt einen möglichst schlimmen Cocktail zusammen. Er soll für jedes Isotop den Maximalwert enthalten und zwar egal, in welchem Bohrloch dieser Wert gemessen wurde. Der Einfachheit halber beschränken wir uns auf die vier wichtigsten Isotope. Zum Ausgleich fügen wir der Summe pauschal 25 Prozent für alle übrigen Isotope hinzu. Es ergibt sich folgendes Bild:

Isotop Grenzwert Kanada Maximum Überschreitungsfaktor Dosis pro Jahr Dosis pro Tag
Cäsium-134 7 Bq/l 11.000 Bq/l 1.600 160 mSv 0,43 mSv
Cäsium-137 10 Bq/l 22.000 Bq/l 2.200 220 mSv 0,60 mSv
Tritium 7.000 Bq/l 900.000 Bq/l 130 13 mSv 0,035 mSv
Strontium-90 5 Bq/l 1.200 Bq/l 240 24 mSv 0,066 mSv
Summe plus pauschal 25 % für nicht berücksichtigte Isotope: 520 mSv 1,4 mSv

Das Wasser in den Bohrlöchern hat natürlich definitiv keine Trinkwasserqualität. Die radiologischen Werte sind viel zu hoch und die sonstigen Verunreinigungen vermutlich auch. Besonders die Cäsiumwerte dominieren. Demgegenüber fallen Tritium und Strontium nur wenig ins Gewicht.

Nun nehmen wird als Gedankenexperiment an, jemand käme auf die Idee, an einem Tag zwei Liter Wasser aus diesem Bohrloch zu trinken. Würde er davon sterben oder erkranken? Er handelte sich eine Dosis von 1,4 mSv ein. Nein, sterben würde er daran nicht, ist das doch nur etwa ein Viertel dessen, was bei einer Computertomographie des Abdomens herumkommt. Zu einer Gewohnheit sollte er das allerdings nicht machen, denn bei regelmäßiger Einnahme von zwei Litern täglich käme er nach gut zwei Monaten über die 100-mSv-Grenze. Dann würde die Krebsgefahr zu klettern beginnen und er könnte anfangen, sich etwas Sorgen zu machen.

Und im Meer?

Im Meer, genauer: im Hafenbecken, das vom Ozean durch Molen und Schlickabtrennungen separiert ist, kommt das radioaktive Wasser verdünnt an. TEPCO nimmt auch hier regelmäßig Wasserproben und veröffentlicht die Ergebnisse, siehe etwa die vom 9. August 2013. (TEPCO bezeichnet die Maximalwerte der Radioaktivitätsdichte auf Seite 5 und 6 als Maximalwerte der Dosis – ein Lapsus, der einem Kernkraftwerksbetreiber eigentlich nicht passieren darf.)

Machen wir hier dasselbe wie oben und nehmen die Maximalwerte der verschiedenen Messungen und Meßpunkte seit dem 14. Januar 2013, so ergibt sich folgendes:

Isotop Grenzwert Kanada Maximum Überschreitungsfaktor Dosis pro Jahr Dosis pro Tag
Cäsium-134 7 Bq/l 350 Bq/l 50 5,0 mSv 0,014 mSv
Cäsium-137 10 Bq/l 770 Bq/l 77 7,7 mSv 0,021 mSv
Tritium 7.000 Bq/l 3.100 Bq/l 0,44 0,044 mSv 0,00012 mSv
Strontium-90 5 Bq/l 7,4 Bq/l 1,5 0,15 mSv 0,00041 mSv
Summe plus pauschal 25 % für nicht berücksichtigte Isotope: 16 mSv 0,044 mSv

Insgesamt bleibt ein zwiespältiges Bild. Einerseits gelangt hier eine deutliche Menge an Radionukliden ins Meer. Andererseits ist bei weitem nicht mit der gewaltigen Umweltkatastrophe zu rechnen, die manche befürchten. Die Auswirkungen dürften gering sein und zeitlich und räumlich begrenzt bleiben. Messungen weiter draußen im Meer zeigen erwartungsgemäß mit wachsendem Abstand vom Kernkraftwerk deutlich geringere Radionuklidkonzentrationen. Laut TEPCO-Veröffentlichung vom 26. Juli 2013 (Seite 9) liegen die Cäsium-Werte in 3 km Abstand unterhalb von 0,1 Bq/l, in 15 km Abstand bei 0,01 Bq/l. Man vergleiche dies mit den oben genannten Grenzwerten für Trinkwasser!

Fischers Fritz

Am meisten dürften die Fischer der Region unter den Folgen des Radioaktivitätseintrags ins Meer zu leiden haben. Sie haben ihre Testfänge in der Nähe von Fukushima-Daiichi nach Bekanntwerden der Freisetzungen eingestellt. Zwar liegen die Maximalwerte der meisten Fischarten in 20 km Umkreis um das Kernkraftwerk unterhalb des verschärften Grenzwertes von 100 Bq/kg, und bis auf zwei liegen alle unter dem alten, vernünftigeren Grenzwert von 500 Bq/l. Doch selbst wenn überhaupt keine Radionuklide mehr nachweisbar wären oder sie unterhalb des Grenzwertes lägen, dürften es Fische aus Fukushima am Markt schwer haben – nicht wegen einer objektiven Gesundheitsgefährdung, sondern wegen der Ängste der Verbraucher.

Forschungsergebnisse der Tohoku University in Sendai und der Tokyo University, über die Asahi Shimbun am Montag, 12. August 2013, berichtet, bestätigen meine Einschätzung. Obwohl seit über zwei Jahren radioaktives Wasser ins Meer fließt, weisen Pflanzen und Tiere in den flachen Küstengewässern vor Fukushima und Iwaki nur geringe Radioaktivitätswerte auf, die fast alle deutlich unter den strengen japanischen Grenzwerten liegt. Also kein Grund zur Panik!

Höhere Radionuklidkonzentrationen finden sich in der Tat nur unmittelbar am Kernkraftwerk Fukushima-Daiichi. Die Fischer mögen die Aufräumarbeiten dort bitte nicht unnötig erschweren und sich nicht länger gegen die Einleitung unbelasteten Wassers ins Meer sperren!

Links

Aktualisierungen

  • 2013-08-14: Forschungsergebnisse der Tohoku University und der Tokyo University zur Radioaktivität im Meer vor Fukushima eingearbeitet und verlinkt: Diese Radioaktivität ist recht niedrig.
  • 2013-08-15: Artikel zum Thema Bodenvereisung eingearbeitet und verlinkt: Bodenvereisung ist ein etabliertes Verfahren.

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