Atom-Glossar
Von Becquerel bis Strahlenkrankheit
Von Julia Lotz und Armin Mattes
15. März 2011 2011-03-15 13:11:46
Die Lage im japanische Atomkraftwerk Fukushima gerät außer Kontrolle.
Inzwischen hat die radioaktive Strahlung im Umkreis gesundheitsgefährdende Werte erreicht. FAZ.NET erklärt die wichtigsten Atom-Fachbegriffe.
Becquerel
Becquerel (Bq) ist ein Maß dafür, wie aktiv eine radioaktive Substanz ist.
Sie gibt die Anzahl der Atomkerne an,
die pro Sekunde radioaktiv zerfallen und dabei radioaktive Strahlung aussenden.
Ein Becquerel entsprichte einem Zerfall pro Sekunde.
Dabei spielt die Art der Strahlung keine Rolle.
Borsäure
Borsäure ist eine Sauerstoffsäure mit einem hohen Absorptionskoeffizient für thermische Neutronen.
Das heißt, dass die Säure dazu benutzt werden kann, die nukleare Kettenreaktion zu unterbinden.
In Druckwasserreaktoren wird sie deshalb dazu eingesetzt,
die Leistung des Reaktors zu steuern,
in Siedewasserreaktoren dagegen nur im Notfall - wie jetzt in Fukushima.
Brennstab
Brennstäbe sind Röhren, die mit zur Kernspaltung vorgesehenem Brennstoff gefüllt ist. Die Brennstabhülle besteht aus Metall und verhindert, dass der Kernbrennstoff und Spaltprodukte in das Kühlmittel gelangen.
Cäsium
Das Element Cäsium kommt in geringen Mengen in der Natur vor. Natürliches Cäsium 133 ist ein goldglänzendes Metall im Gestein. Das radioaktive Isotop Cäsium 137 entsteht bei der Kernspaltung. Cäsium 137 kann bei einem schweren Reaktorunfall wie jetzt in Japan oder vor 25 Jahren in Tschernobyl über die Abluft oder das Abwasser aus dem Reaktorkern in die Umwelt entweichen. Aus der Luft wird es von Tieren und Pflanzen aufgenommen. So gelangt es auch in Milch, Fleisch und Fisch. Hohe Konzentrationen von Cäsium 137 können Muskelgewebe und Nieren des Menschen schädigen. Es verteilt sich im Körper, so dass seine Strahlung den ganzen Organismus trifft. Cäsium 137 wird auch zur Strahlenbehandlung in der Krebstherapie, bei Materialprüfungen oder zum Betrieb von Atomuhren eingesetzt. Es zerfällt mit einer Halbwertszeit von 30 Jahren - das ist die Zeitspanne, die vergeht, bis die Hälfte der ursprünglichen Menge einer radioaktiven Substanz zerfallen ist.
Containment
Als „Containment“ (Eindämmung) wird der Sicherheitsbehälter bezeichnet, der den Reaktordruckbehälter umschließt. Er soll in Störfällen den Austritt von Radioaktivität verhindern. Er besteht aus Stahl und ist meistens in das Reaktorgebäude aus meterdickem Beton eingebaut. Oft gibt es auch mehrere solcher Behälter (deshalb „Containment 1“ und „Containment 2“).
GAU
Ein GAU ist der „größte anzunehmende Unfall“. Kommt es infolge eines schweren Störfalls in einem Kernkraftwerk zu einer Katastrophe, die nicht mehr beherrscht werden kann, ist umgangssprachlich oft von einem „Super-GAU“ die Rede. Dies ist der Fall, wenn der Reaktorkern schmilzt oder der Druckbehälter birst - wie bei dem bislang größten bekanntgewordenen Unfall in einem Atomkraftwerk 1986 in Tschernobyl in der Ukraine.
Gray
In der Einheit Gray (gy) wird angegeben, wie intensiv die Bestrahlung ist. Sie findet vor allem Anwendung in der Medizin, wo sie die angewendete Strahlungsdosis bei der Strahlentherapie und der nuklearmedizinischen Therapie angibt. Über die biologische Wirkung sagt dieser Wert allerdings nicht viel aus.
INES
Störfälle oder schwere Unfälle in kerntechnischen Anlagen werden mit Hilfe einer internationalen Bewertungsskala eingestuft. Diese Skala für nukleare Ereignisse heißt INES (International Nuclear Event Scale). Sie reicht von 0 (keine oder sehr geringe sicherheitstechnische Bedeutung) bis 7 (schwerste Freisetzung mit Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt in einem weiten Umfeld).
Jod
Natürliches Jod ist sehr wichtig für den menschlichen Organismus. Vor allem Meerestiere und Fische enthalten viel Jod. Die Schilddrüse ist das Organ, das das natürliche Jod verarbeitet. Bei der Kernspaltung im Atomreaktor oder bei der Kernwaffenexplosion entsteht das radioaktive Isotop Jod-131. Dieser Stoff reichert sich, wenn er in die Umwelt gelangt und vom Menschen aufgenommen wird, in der Schilddrüse an. Es handelt sich um eine sehr flüchtige Substanz, die rasch über weite Entfernungen in der Luft transportiert werden kann. So war in den ersten Wochen nach Tschernobyl Jod 131 die Hauptbelastungsquelle von Lebensmitteln. Es wird hauptsächlich mit Frischmilch aufgenommen. Die Halbwertszeit von Jod-131 beträgt 8,2 Tage. Für den Fall eines Atomunfalls mit der Freisetzung radioaktiver Jod-Isotope bevorraten Bund und Länder in der Umgebung der deutschen Atomkraftwerke insgesamt 137 Millionen Kaliumiodid-Tabletten (meist als „Jod-Tabletten“ bezeichnet), die im Kontaminierungsfall durch eine Jodblockade die Aufnahme der radioaktiven Jod-Isotope in der Schilddrüse verhindern sollen.
Kernschmelze
Wenn die Kühlung im Reaktor durch einen Unfall ausfällt, kann es zur Kernschmelze kommen. Das heißt: Die Brennstäbe - in denen sich der radioaktive Brennstoff befindet - erhitzen sich so stark, dass sie schmelzen. Die Schmelzmasse kann sich bei weiterer Erhitzung durch die Stahlwände des Reaktorkerns fressen. Damit wird eine große Menge Radioaktivität im Schutzgebäude freigesetzt. Im schlimmsten Fall bahnen sich die Reste des geschmolzenen Kerns ihren Weg nach außen - radioaktive Stoffe gelangen so in die Umwelt.
Moderator
„Moderatoren“ sind Stoffe, die „schnelle“ Neutronen abbremsen können. Schnelle Neutronen lösen nur selten eine Kernspaltung aus. Auf thermische Energie abgebremste, sogenannte thermische Neutronen dagegen lösen mit einer höheren Wahrscheinlichkeit eine neue Kernspaltung aus. Ein moderierter Reaktor verbraucht daher eine geringere Menge an Kernbrennstoff. In den meisten Reaktortypen wird Wasser als Moderator benutzt.
Nachzerfallswärme
Die Nachzerfallswärme entsteht nach dem Ende der Kernspaltung. Sie bezeichnet die Wärme, die der radioaktive Zerfall der Spaltprodukte nach dem Abschalten des Reaktors produziert. Die Hitze entspricht am Anfang etwa fünf bis 10 Prozent der thermischen Leistung des Reaktors im Normalbetrieb und nimmt weiter ab. Die Nachzerfallswärme ist allerdings zusätzliche Energie im System. Daher ist Kühlung unbedingt notwendig. Bei einem Ausfall der Kühlsysteme kann es deshalb zu einer Kernschmelze kommen.
Plutonium
Das radioaktive und hochgiftige Schwermetall Plutonium wird in Atomreaktoren als Brennstoff eingesetzt. Es kommt in der Natur nur in Spuren vor. Es entsteht aber in jedem Atomreaktor und auch bei Atomwaffentests als „Nebenprodukt“ der Spaltung von Uran-Atomen. Brisant ist Plutonium vor allem, weil wenige Kilogramm zum Bau einer Atombombe genügen. Es hat eine Halbwertzeit von 24.000 Jahren. Nach dieser Zeit ist also erst die Hälfte der Radioaktivität abgeklungen. Gerät der Stoff in den Körper, kann Krebs entstehen. Nicht zu vernachlässigen ist die hohe Toxizität von Plutonium.
Radioaktivität
Radioaktivität ist die Eigenschaft mancher Atomkerne (Radionuklide), sich unter Freisetzung von Energie spontan in andere Atomkerne umzuwandeln. Diese Energie wird in Form von Alpha-, Beta- oder Gammastrahlung abgegeben. Radioaktive Stoffe kommen in geringen Konzentrationen in der Natur vor, sie sind aber auch Produkt von Kernumwandlungen in Kernreaktoren. Durch die Atomwaffentests in den fünfziger Jahren sind eine Reihe radioaktiver Stoffe in die Atmosphäre gelangt, die man heute noch nachweisen kann. Radioaktivität (von lateinisch radius, Strahl) kann man nicht schmecken, fühlen, sehen oder riechen, wohl aber durch ihre ionisierende Wirkung nachweisen. Zu starke radioaktive Strahlung, insbesondere, wenn sie in den Körper gelangt, kann das Erbgut schädigen und damit Krebs auslösen.
Reaktor
Reaktoren sind technische Anlage eines Kernkraftwerks, in der Atomkernspaltungen in einer kontrollierten Kettenreaktion zur Energiegewinnung ablaufen. Missverständlich ist der synonyme Gebrauch von „Reaktor“ für Atomkraftwerke, Reaktorblöcke und den Reaktordruckbehälter. Ein Reaktor ist Bestandteil eines Reaktorblocks. In der Regel mehrere Reaktorblöcke bilden ein Atomkraftwerk. Der Reaktordruckbehälter wiederum enthält den Reaktorkern mit den Brennelementen. Er besteht aus 20 bis 25 Zentimeter dickem Stahl und bildet mit den angeschlossenen Rohrleitungen ein geschlossenes Kühlsystem.
Siedewasserreaktor
Siedewasserreaktoren sind mit leichtem Wasser „moderierte“ Reaktoren (siehe Moderator). Er hat nur einen Wasser- und Dampfkreislauf. Dadurch breitet sich die Radioaktivität bis in die Turbinen aus, weil die Dampfturbine direkt von dem im Reaktordruckbehälter erzeugten Wasserdampf betrieben werden. Die Nachzerfallswärme kann mittels Dampf in den Turbinenkondensator oder in einen Kondensationsbehälter abgeleitet werden. Trotz hoher Energieabfuhr über den Dampf benötigt der Siedewasserreaktor eine anhaltende Wassernachspeisung zum Abführen der Nachzerfallswärme.
Sievert
Die Maßeinheit Sievert (Sv) gibt die biologische Wirkung der radioaktiven Strahlung auf Menschen, Tiere oder Pflanzen an. Sie setzt die Masse des betroffenen Objekts in Bezug zur aufgenommenen Strahlungsenergie. Nach Angaben des Bundesumweltministeriums und des Bundesamts für Strahlenschutz (BfS) beträgt die natürliche Strahlenbelastung in Deutschland mehr als 2 Millisievert pro Jahr. Radioaktive Stoffe in Böden und Gesteinen - etwa Radon - strahlen natürlicherweise. Wer hohen Strahlendosen ausgesetzt ist, kann - auch viele Jahre später - leichter an Krebs erkranken. Bei extrem hohen Dosen, wie sie die Arbeiter am explodierten Reaktorkern in Tschernobyl ausgesetzt waren, tritt der Tod sofort oder binnen weniger Tage ein. Als Folgen eines Strahlenunfalls nennt das BfS für einen Dosisbereich von 1 bis 6 Sievert unter anderem Übelkeit, Erbrechen, Fieber und Haarausfall als Symptome. Bei 5 bis 20 Sievert können etwa Schock und Blutungen auftreten - nur im unteren Dosisbereich ist laut BfS ein Überleben möglich. Bei mehr als 20 Sievert tritt der Tod demnach innerhalb von zwei Tagen ein. Ein Millisievert sind 0,001 Sievert. Sievert hat die früher übliche Einheit Rem als Maßeinheit für die biologische Wirkung der radioaktiven Strahlung abgelöst
Strahlenkrankheit
Radioaktive Strahlen können Körperzellen zerstören und tödlich sein. Die Schäden hängen von der Dauer, Art und Stärke der Strahlung ab. Experten unterscheiden zwischen akuten Strahlenschäden und Spätfolgen. Bereits niedrig dosierte Strahlen können das Erbgut verändern und damit langfristig Krebs auslösen, etwa Leukämie und Schilddrüsenkrebs. Hohe Strahlendosen führen zu Fieber, Übelkeit, Verbrennungen von Haut und Mundraum, Haarausfall, inneren Blutungen und schlimmstenfalls zum Tod.
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