Kiew-Tschernobyl-Exkursion 18.-21.10.2016

Warum Strahlenschutz STRAHLENSCHUTZ

Einwirkung von radioaktiver Strahlung

natürliche Strahlung• Erdstrahlung

• Kosmische Strahlung

„künstliche“ Strahlung• Industrie

• Medizin

• Forschung

• Energieerzeugung

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p10 abhängig von den geologischen Gegebenheiten des Gesteinsprivat; 19.11.2007

p11 abhängig von der Höhenlage, je höher, desto mehrprivat; 19.11.2007

Warum Strahlenschutz STRAHLENSCHUTZ

Warum Strahlenschutz?

Gefährdungen• Verkehrsunfälle

• Brände mit radioaktiven Stoffen

• Reaktorunfälle

• Atomwaffen

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p12 Auch Feuerwehrleute haben sich mit Strahlenschutz zu beschäftigen, bei Unfällen, Bränden in Industrieanlagen, Krankenhäusern und auf den Verkehrswegen ist jederzeit mit einer Gefährdung durch radioaktive Substanzen zu rechnenprivat; 19.11.2007

INES STRAHLENSCHUTZ

INES: Internationale Bewertungsskala für nukleare Ereignisse (von engl. International Nuclear Event Scale)

geringe Abweichung vom normalen Betrieb

erhebliche Strahlenbelastung intern2006, Schweden

2005, GB Ausfall der gestaffelten Sicherheitseinrichtungen

Schaden am Reaktor, geringe Strahlenexposition an Bevölkerung

1977, Slowakei

schwere Schäden, mittlere Strahlenexp. an Bev.1979, USA

hohe Schäden der radiologischen Barrieren, hohe Strahlenexp. an Bev.

1957, UdSSR

Zerstörung des Raktors, Verstrahlung1968, Ukraine

Kernkraftwerke weltweit STRAHLENSCHUTZ

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Kernkraftwerke/Karten

IAEO - rechtliches STRAHLENSCHUTZ

engl: International AtomicEnergy Agency

Internationale Atomenergieorganisation, IAEO

Hauptsitz: Wien

Aufgaben

- Sicherung der friedlichen, kommerziellen Nutzung von Kernenergie

- Verhinderung der militärischen Nutzung durch Überwachung (Safeguards)

Das IAEO-Forschungszentrum liegt bei Seibersdorf, Niederösterreich

Die Safeguards-Laboratorien sind ebenfalls in Seibersdorf angesiedelt.

Physikalische Grundlagen STRAHLENSCHUTZ

Grundbegriffe

Atom

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ElektronAtomhülle

Atomkern

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p17 Jeder Stoff, d.h. jedes Material, ist aus Molekülen zusammen gesetzt, diese wiederum bestehen aus aus Atomen. Es gibt eine Vielzahl von Atommodellen (Dalton, Thomson, Bohr, Orbitalmodell). Für unseren Gebrauch ist das Modell von Rutherford, bei dem sich in der Mitte der kleinen Atomker mit fast der ganzen Masse befindet, welcher von den Elektronen in ellipsenförmigen Bahnen umkreist wird.Ein weiterer Vorteil dieses Modell ist seine Anschaulichkeit!privat; 08.12.2007

Physikalische Grundlagen STRAHLENSCHUTZ

Das Atom als Strahlenquelle

Radioaktivität• Die Eigenschaft bestimmter Atomkerne, sich von selbst,

unter Aussendung von Strahlung, umzuwandeln.

Strahlenarten• Teilchenstrahlung (a, b, n)

• Wellenstrahlung (g)

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p18 Atomkern und Atomhülle können als Art Energiespeicher betrachtet werden. In der Atomhülle befindet sich dabei die chemische Energie, jene Energie, die bei chemischen Reaktionen (Verbrennung in Kohlekraftwerken) umgewandelt wird. Im Atomkern ist jedoch der höchste Energiewert gespeichertprivat; 08.12.2007

p19 [Bq] = Zerfall/sprivat; 08.12.2007

p20 Die bei der Energiefreisetzung aus dem Kern stammende Strahlund wird Kernstrahlung oder radioaktive Strahlung genannt. Bei einer derartigen Strahlung wandelt sich der Atomkern in einen anderen um.privat; 08.12.2007

Physikalische Grundlagen STRAHLENSCHUTZ

Maßeinheiten

Aktivität [Bq] • Anzahl der Kernzerfälle pro Stunde 1Bq=1Zerfall/s

Äquivalentdosis [Sv]• Beinhaltet die biologische Wirksamkeit der Strahlenarten

Äquivalentdosisleistung [Sv/h]• Einwirkung der Strahlung pro Zeiteinheit

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p21 Außer der insgesamt absorbierten Engergie spielt auch noch die Ionisationsdichte eine Rolle (Verteilung auf wenige oder viele Zellen, Teilungshäufigkeit dieser Zellen)Zur Beurteilung der Schädigung des Körpers hat man daher eine der Schädigung angepasste Maßeinheit, das Sievert, eingeführt. Du dessen Berechnung werden die Energiedosen ( [Gray, Gy], Maß für die absorbierte Energie) mit einem jeweiligen Qulitätsfaktor Q multipliziert. Der Q-Faktor gibt an, wie viel mal stärker die biologische Wirkung einer bestimmten Strahlung im Vergleich zur Gamma-Strahlung ist:z.B. Alpha-Strahlung Q=20privat; 03.01.2008

Physikalische Grundlagen STRAHLENSCHUTZ

Erwartete Strahlendosis(leistung):

0,3mSv (in Ö: 4mSv/a – inkl. med. Anwendung)Einsatzdosis Feuerwehr bei Katastrophe: 10mSv, Notfalldosis 100mSv;Strahlenkrankheit, Erbrechen, Übelkeit, Blutungen, Blutbildveränderung ab 250mSv, unmittelbar tödlich: 1Sv

- Zahnuntersuchung: 0,02mSv- Langstreckenflug (>4h): 0,1 – 0,2mSv- Computertomographie: 3mSv, - Angiographie: 6mSv

http://www.uni-bonn-radiologie.de/front_content.php?idart=430

1-15µSv/h Absperrgrenze Feuerwehr im Einsatzfall: 10µSv/h für Bevölkerung, 100µSv/h für Einsatzkräfte

VORSICHT: HOTSPOTS in Tschernobyl: bis 200µSv/h

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Physikalische Grundlagen STRAHLENSCHUTZ

Zerfall

Halbwertszeit TH

• Radioaktive Stoffe zerfallen, die Halbwertszeit ist jene Zeitspanne, in der die Hälfte einer radioaktiven Substanz zerfallen ist.

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Schutzmaßnahmen STRAHLENSCHUTZ

Schutzmaßnahmen

Die 3-A-REGEL!

Abstand

möglichst groß

Aufenthaltszeitso kurz wie möglich

Abschirmung

so gut wie möglich

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Schutzmaßnahmen STRAHLENSCHUTZ

Das quadratische Abstandsgesetz

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Entfernung 1m 2m 3mBruchteil der DL 1/1 1/4 1/9

Gammastrahler

1m

2m

3m

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Folie 13

p13 Die rasche Intensitätsabnahme bei punktförmigen Gammastrahlern hat vor allem geometrische Gründe.

Die verminderte Dosisleistung führt zu einer geringeren Dosisaufnahmeprivat; 24.11.2007

Schutzmaßnahmen STRAHLENSCHUTZ

Die Aufenthaltszeit Berechnung t [h] = D[mSv] / DL[mSv/h]

• z.B. Ein Strahlenspürtrupp verrichtet Arbeiten bei einer DL von 200mSv/h. Die Notfalldosis (D) beträgt 100mSv. Wie lange dürfen sie max. arbeiten?

t = 100mSv / 200mSv/h = 0,5h

• z.B. Ein Strahlenspürtrupp verrichtet Arbeiten bei einer DL von 400mSv/h. Die Notfalldosis (D) beträgt 100mSv. Wie lange dürfen sie max. arbeiten?

t = 100mSv / 400mSv/h = 0,25h

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Die Aufenthaltszeit verhält sich umgekehrt proportional zur Dosisleistung!

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Folie 14

p14 Bei jeder Tätigkeit in einem Strahlungsfeld nimmt die von einer Person aufgenommene Dosis (D) mit wachsender Aufenthaltsdauer (t) zu. Diese sollte so kurz wie irgendwie möglich gehalten werden.privat; 24.11.2007

Schutzmaßnahmen STRAHLENSCHUTZ

„Abschirmung“ (Abschwächung)

Halbwertsschichtdicke (HWS oder dH) ist jene Dicke eines Materials, welche die Dosislleistung einfallender Strahlen auf den halben Wert reduziert.

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dH

Material HWS

Blei 1cm

Stahl 2cm

Beton 6cm

Erde 8cm

Wasser 20cm

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Folie 15

p16 Dieses Absorptionsvermögen, also die Fähigkeit eines Stoffes, Wellenstrahlung einzufangen, ist stark von der Energie der Strahlung abhängigprivat; 24.11.2007

p15 Alpha- und Betastrahlen werden bereits von dünnen Metallfolien abgeschirmt. (Alpastrahlen bereits durch ein Blatt Papier, Betastrahlen durch einige mm dicken Kunststoff)

Gammastrahlen werden aber wegen des großen Durchdringungsvermögens nicht abgeschirmt, sondern nur abgeschwächt, für ihre Abschwächung sind dicke Materialien mit möglichst großer Dichte (Pb) am geeignetsten.privat; 24.11.2007

Schutzmaßnahmen STRAHLENSCHUTZ

„Abschirmung“ (Abschwächung)

Blatt Papier

Alufolie

Blei, Beton

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Schutzmaßnahmen STRAHLENSCHUTZ

Merke:

Schutz der Einsatz-kräfte ist oberstes Gebot!

Denn Strahlen sind nicht:

• riechbar• hörbar• sehbar• fühlbar

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Nur Strahlenschutz-Stützpunkte können atomare Strahlung messen!

Gesetzliche Grundlagen STRAHLENSCHUTZ

Gesetzliche Grundlagen

Strahlenschutzgesetz

Strahlenschutzverordnung

Katastrophenschutzgesetz

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p3 Durchfürhungsverordnung über Maßnahmen zum Schutz des Lebens und der Gesundheit von Menschen einschließlich ihrer Nachkommenschaft vor Schäden durch ionisierende Strahlen.

Grenzwertbestimmungenprivat; 18.11.2007

p2 Maßnahmen zum Schutz des Lebens und der Gesundheit von Menschen einschließlich ihrer Nachkommenschaft vor Schäden durch ionisierende Strahlen.

Regelung der behördlichen Überwachung sowie notwendige Schutzmaßnahmen

Der Landeshauptmann kann sich bei der Durchführung der erforderlichen Maßnahmen bei radioaktiver Verstrahlung geeigneter Einsatzkräfte (z.B. der Feuerwehr) bedienen

Aufgaben der Feuerwehr: Strahlen spüren, Bergungsarbeiten, Menschen dekontaminierenprivat; 18.11.2007

p5 Aufgabe:Maßnahmen zur Abwehr von Personen- und maßgeblich existenzgefährdenden Sachschäden vorzubereiten und durchzuführen.

Soweit es öffentliche Interessen erfordern, können durch Bescheid der Gemeindebehörde die öffentlichen Feuerwehren und durch Bescheid der Landesregierung der Landesfeuerwehrverband verpflichtet werden abwehrende Maßnahmen (insbesondere bei Hochwasserschäden, techn. Hilfeleistung) vorzubereiten und durchzuführen

Jeder kann zur Hilfeleistung, und darunter fallen auch Verbote und Nicht-Tätigkeiten, herangezogen werden.privat; 18.11.2007

Strahlenfrühwarnsystem STRAHLENSCHUTZ

Strahlenfrühwarnsystem

9 Warnschwellen

Grundwert, ab 0,3µSv/h und darüber

5 Gefährdungsstufen0 - IV

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p7 Um bei großräumigen Verstrahlungen, die speziell nach Unfälle in Kernkraftwerken auftreten, genaue Aussagen treffen zu können, wurde in Österreich ein Strahlenmessfrühwarnsystem eingerichtet.In Oberösterreich gibt es insgesamt 56 Messstellen, die auch kleinste Erhöhungen der Dosisleistung registieren.Damit bei einem eventuellem Auftreten einer großflächigen Verstrahlung entsprechende Maßnahmen gesetzt werden können, wurden 9 Warnschwellen festgelegtprivat; 19.11.2007

p9 Die Gefährdungsstufen legen bestimmte Maßnahmen bei Erreichen einer entsprechenden, zu erwartenden Ganzjahresdosis

Es gibt 5 Gefährdungsstufen

0 Erwartungsdosis < 0,5mSv/aDie zusätzliche Strahlungsbelastung bleibt im Schwankungsbereich der natürlichen Strahlendosis (2,0 +/- 0,5mSv/a)Keine weiteren Maßnahmen notwendig

I Erwartungsdosis < 2,5mSv/aEine zusätzliche Strahlenbelastung von einmal der Größe der jährlichen, natürlichen Strahlendosis ist zu erwarten.Noch keine gesundheitliche Gefährdung von Personen, Konsumverzicht für bestimmte Nahrungsmittel (Gemüse aus dem Garten), Weideverbot für Kühe, Achtung auf besondere Hygiene.Gefährdunsstufe I bei Tschernobyl

II Erwartungsdosis < 25mSv/aNoch keine mittelbaren gesundheitlichen Auswirkungen. Minimierung der Strahlenbelastung erforderlich, verbleiben in Häusern, Aufenthaltsbeschränkungen, KJ für Kinder

III Erwartungsdosis < 250mSv/aErste direkt gesundheitsschädliche Auswirkungen (Blutspiegelveränderungen)Allgemeines Aufenthaltsverbot im Freien, KJ-Tabletten auch für Erwachsene. Spätschäden können auftreten.

IV Erwartungsdosis >250mSv/aDirekte gesundheitsschädliche Folgen sind zu erwarten, es ist mit akutem Strahlensyndrom (Verstrahlung) zu rechnen.Daueraufenthalt in schützenden Räumen, ev. Evakuierung, Absperrmaßnahmenprivat; 08.12.2007

ls1 0 Grundwert1 Grundwert

Folie 19 (Fortsetzung)

2 Grundwert +15%3 0,3-1μSv/h (Warnschwelle Tschernobyl)4 1-10μSv/h5 10-100μSv/h6 0,1-1mSv/h7 1-30mSv/h8 30-300mSv/h9 0,3Sv/h und darüberluse; 27.08.2009

Einsatztaktik STRAHLENSCHUTZ

Aufgaben der Strahlenschutzkräfte

Menschen retten• Dekontamination

techn. Einsätze• Auffinden von Strahlenquellen

• Eingrenzen von verstrahlten Gebieten

• Abtransport von verstrahltem Material

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Tschernobyl 1986 STRAHLENSCHUTZ

Sowjetunion, Ukraine, 26. April 1986

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RBMK STRAHLENSCHUTZ

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RBMK (Реактор Большой Мощности Канальный, Reaktor Bolschoi Moschtschnosti Kanalny, Hochleistungs-Reaktor mit Kanälen)

= graphitmoderierter, wassergekühlter Siedewasser/Druckröhrenreaktor sowjetischer Bauart.

RBMK STRAHLENSCHUTZ

Vorteile

- Die Anlagen können in Modulbauweise errichtet werden.

- Es besteht die Möglichkeit, die Gesamtleistung zu erhöhen

- Verfügbarkeit über dem Durchschnitt anderer Reaktoren in der Sowjetunion gelegen haben.

- Der Wechsel von Brennelementen ist während des Betriebes möglich- Ermöglicht die Gewinnung von waffenfähigem Plutonium.

Nachteile

- Eine Störung der Kühlung kann zum Anstieg der Wärmeleistung führen

- Deutlich erhöhter Inspektionsbedarf wegen der Schweißverbindungen der Druckröhren

- kein Containment

- Viele Sicherheitssysteme beim RBMK nicht oder mit zu geringer Redundanz vorhanden.

- Der Reaktor enthält viel Graphit. Graphit ist brennbar.

- Es fehlt ein echtes Schnellabschaltsystem, da die Steuerstäbe ca. 15 Sekunden brauchen, um ausgefahrenen in den eingefahrenen Zustand zu gelangen und

- Zu den Grundlagen des sowjetischen Reaktorbaus gehörte es, dem menschlichen Operator mehr Kompetenzen zuzuweisen als der automatischen Steuerung, obwohl diese in der Regel weniger Fehler macht.

- Die Spitzen der Steuerstäbe waren ebenfalls aus Graphit, was beim Einfahren der Steuerstäbe die Reaktivität kurzzeitig noch steigerte.

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RBMK STRAHLENSCHUTZ

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Vergleich – moderner Druckwasserreaktor STRAHLENSCHUTZ

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Unfallhergang STRAHLENSCHUTZ

menschliches Versagen• großer politischer Druck• Umgehung der Sicherheitssysteme• Verstöße gegen Betriebsanleitung• Fehlentscheidungen• unzureichende Kenntnisse und Ausbildung

Baufehler, phys. Mängel• Graphitmoderator• Positiver Dampfblasen(Voit)-Koeffizient• fehlendes Containment

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ls2

Folie 26

ls2 Versuch:Nachweis einer ausreichenden Stromversorgung nach einer Reaktorabschaltung bei gleichzeitigem Totalausfall der Versorgung durch das äußereStromnetz. Auch ein abgeschaltetes Kernkraftwerk ist auf die Versorgung mit elektrischer Energie angewiesen (Aufrechterhaltung der Kühlung, Überwachungsinstrumente). Im Normalfall wird der Bedarf aus dem öffentlichen Energieversorgungsnetz gedeckt. Ist das nicht möglich, laufen Notstromaggregate an.

Im Rahmen einer zwecks Wartungsarbeiten anstehenden Abschaltung des Reaktors sollte nun gezeigt werden, dass die Rotationsenergie der auslaufenden Turbinen bei gleichzeitig unterstelltem Netzausfall ausreicht, die Zeit von etwa 50 Sekunden bis zum vollen Anlaufen der Notstromaggregate zu überbrücken.

Vorgesehen war die Einleitung des Versuchs bei reduzierter Reaktorleistung der durch Schließung der Dampfzufuhr zu den Turbinen beginnt.luse; 27.08.2009

Chronologie STRAHLENSCHUTZ

Freitag, 25. April 1986, 1:06 Der Reaktor sollte sowohl für eine Revision als auch für den Test abgefahren werden.

14:00Das Notkühlsystem wird abgeschaltet. Grund: Bei einem Notkühlsignal soll bei diesem Versuch kein Wasser in den Reaktor gepumpt werden soll.

Samstag, 26. April 1986, 00:28 Durch einen Bedienfehler, sank die Leistung bis auf nur noch 1 % der Nennleistung, es erhöhte sich in Folge die Konzentration des Isotops Xenon-135 im Reaktorkern („Xenonvergiftung“). Die Reaktivität des Reaktors immer weiter ab.

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Chronologie STRAHLENSCHUTZ

01:03

Um den Stromverbrauch des abgeschalteten Notkühlsystemes zu simulieren wurden zwei zusätzliche Kühlpumpen in Betrieb genommen, die Reaktorregelung reagiert mit dem Herausfahren weiterer Steuerstäbe.

01:19

Die Wasserzufuhr in den Reaktor wird erhöht, um so die Warnsignale zu deaktivieren.

01:23

Testbeginn: Schließung der Turbinenschnellschlussventile. => Anstieg der Temperatur des Kühlmittels, infolge des positiven Dampfblasen-Koeffizienten Leistungsanstieg. Die Effekte schaukelten sich auf!

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Chronologie STRAHLENSCHUTZ

01:23

Manuelle Notabschaltung des Reaktors. Alle Steuerstäbe werden wieder eingefahren. Durch die an den Spitzen der Stäbe angebrachten Graphitblöcke wird die Reaktivität zunächst kurzzeitig erhöht, die Leistung steigt innerhalb von Sekundenbruchteilen um das Hundertfache. Die enorme Hitze verformte die Kanäle der Steuerstäbe, so dass diese nicht weit genug in den Reaktorkern eindringen konnten, die Zirconium-Ummantelung der Brennelemente bricht. Entzündbares Knallgas (Wasserstoff und Sauerstoff) bildete sich, und führte zu einer zweiten Explosion, der über 1000 Tonnen schwere Reaktordeckel wird zerstört, der glühende Graphit fängt sofort Feuer.

Große Mengen radioaktiver Materie wurden in die Umwelt freigesetzt!

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Chronologie STRAHLENSCHUTZ

04:30

Obwohl augenscheinlich überall verstreute Bruchstücke des Brennstoffes sowie Graphitelemente verstreut lagen wird noch bis zum Abend darauf beharrt, dass der Reaktor intakt sei. Entsprechende Meldungen wurden nach Moskau übermittelt. Die Arbeiterstadt Prypjat wurde immer noch nicht evakuiert.

27. April 1986

Die anderen Blöcke wurden abgeschaltet. Block 4 wird mit insgesamt 5000 t Blei, Bor und Sand zugeschüttet, um die Strahlung zu verringern und um eine geschlossene Schicht über den schmelzenden Kern zu bilden. Das zur Kühlung eingeleitete Wasser sammelt sich aufgrund der geborstenen Leitungen unter dem Reaktor, wo es stark kontaminiert wurde.

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Chronologie STRAHLENSCHUTZ

28. April 1986, 9.00 Uhr

Im Kernkraftwerk Forsmark in Schweden wurde aufgrund erhöhter Radioaktivität automatisch Alarm ausgelöst, der Verdacht richtet sich aufgrund der aktuellen Windrichtung gegen eine kerntechnische Anlage auf dem Gebiet der Sowjetunion. Am gleichen Tag meldete die amtliche sowjetische Nachrichtenagentur TASS erstmals einen „Unfall“ im Kernkraftwerk Tschernobyl.

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Kontamination STRAHLENSCHUTZ

• Die Wolken mit dem radioaktiven Fallout verteilten sich zunächst über weite Teile Europas, schließlich über die gesamte nördliche Halbkugel.

• Die größte Freisetzung radioaktiven Materials fand innerhalb der ersten zehn Tage nach der Explosion statt.

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Aufräumarbeiten STRAHLENSCHUTZ

Bis Ende 1987 wurdenetwa 200.000 Aufräumarbeiter („Liquidatoren“) eingesetzt. Davon erhielten ca. 1.000 innerhalb des ersten Tages nach dem Unglück schwere bis absolut tödliche Strahlendosen

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Aufräumarbeiten STRAHLENSCHUTZ

120.000 Personen wurden aus der 30 Kilometer-Zone rund um den Reaktor evakuiert. Später wurden zirka 240.000 weitere Personen umgesiedelt.

Etwa 1.000 Bewohner sind angesichts der wirtschaftlichen Lage trotz der stark erhöhten Strahlungswerte zum Teil schon Wochen nach dem Unglück in die gesperrte Zone zurückgekehrt, das Dorf ist heute vor allem Wohnort aller Arbeiter und Wissenschaftler.

Das zum Teil stark durch Plutonium verseuchte Zentrum der Sperrzone von Tschernobyl wurde in den letzten Jahren auch von Plünderern heimgesucht, auch die meisten der Tausenden damals eingesetzten Fahrzeuge und Hubschrauber, die wegen ihrer Strahlenbelastung damals im Sperrgebiet abgestellt wurden, sind ausgeschlachtet und geplündert, ganze Hubschrauber sind zerlegt und verschwunden.

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Der Reaktorblock IV STRAHLENSCHUTZ

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Einstige Steuerzentrale STRAHLENSCHUTZ

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Prypjat – einstige Vorzeigestadt STRAHLENSCHUTZ

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Das Dorf STRAHLENSCHUTZ

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Das Dorf STRAHLENSCHUTZ

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Das Dorf STRAHLENSCHUTZ

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Abstellplatz STRAHLENSCHUTZ

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Tschernobyl heute STRAHLENSCHUTZ

Alle drei noch funktionsfähigen Blöcke wurden nach dem Ende der Aufräumarbeiten wieder hochgefahren. Nach den Dekontaminierungsarbeiten war die Regierung der Ansicht, dass die Strahlung keine weiteren Auswirkungen auf das Personal habe. Die Abschaltung erfolgte insbesondere auf Druck der Europäischen Union, die Ukraine erhielt dafür entsprechende Ausgleichszahlungen.

Der havarierte Reaktorblock ist heute durch einen provisorischen, durchlässigen „Sarkophag“ gedeckelt. Im Inneren ist weitgehend die Situation vom Zeitpunkt der Katastrophe in heißer Form konserviert. Ein neuer Sarg ist nach langem fertig gestellt worden.

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