Gray, Sievert und was sonst noch?

In den Medien wird im Zusammenhang mit Radioaktivität mit Zahlenwerten nur so um sich geschmissen. Kaum einer versteht die Aussagen, aber alle reden davon.

Vorbemerkung

Eine Maßeinheit bezieht sich stets auf einen genau definierten Zustand: So ist das [kg] die Einheit für die Masse und das [N] bzw. früher das [kp] eine Einheit für eine Kraft. Im Alltag kann man zwar oft beide Einheiten gleich setzen, es kann aber auch zu schwerwiegenden Fehleinschätzungen dadurch kommen. Kraft und Masse sind halt nur im unbewegten Zustand gleichwertig. Dies ist Allgemeinwissen, aber im Zusammenhang mit Strahlung und Radioaktivität werden fröhlich alle Einheiten miteinander vermischt. Leider nicht nur in Massenmedien.

Die Öffentlichkeit interessiert sich meist nur für die biologische Wirkung: Ab wann ist ionisierende Strahlung gefährlich, ab wann bekomme ich Krebs, sind nachfolgende Generationen gefährdet? Alles Fragen der Biologie – oder noch genauer gesagt – der Medizin und schon wird es schwierig. Der Mensch ist halt keine Maschine und läßt sich deshalb nur sehr schlecht vermessen. Aus den physikalischen Meßwerten über Strahlung lassen sich bestenfalls Erwartungswerte für Krankheiten ableiten. Aus einem Unverständnis wird schnell eine Strahlenphobie. Dies betrifft nicht nur die Kernenergie. Röntgenärzte und Nuklearmediziner können ein Lied davon singen. Besonders heikel sind Patienten, die durch Jahrzehnte grüner Indoktrination notwendige Diagnosen und Therapien verweigern.

Am Anfang steht der Zerfall

Der überwiegende Teil der in der Natur vorkommenden Isotope befindet sich in einem angeregten Zustand. Dieser Zustand läßt sich nicht unbegrenzt aufrecht erhalten, das Atom zerfällt und wandelt sich dabei in ein neues Element um. Dies kann mehrfach geschehen (sog. Zerfallsketten oder Mutter-Tochter Beziehungen), bis ein stabiler Zustand erreicht ist. Wir kennen mehr als 3400 radioaktive Isotope, von denen etwa 900 Halbwertszeiten von mehr als einer Stunde haben. Schon sind wir bei zwei grundlegenden Maßeinheiten angekommen: Der Aktivität mit der Maßeinheit Becquerel Bq und der Lebensdauer mit der Halbwertszeit. Wenn ein Atomkern pro Sekunde zerfällt, bedeutet das eine Aktivität von 1Bq. Nicht mehr, aber auch nicht weniger. Es ist noch nichts über die Art der freigesetzten Strahlung ausgesagt oder über deren Energie und damit auch nichts über die biologische Wirksamkeit.

Das Becquerel [Bq] ist eine reine Stückzahl, die ohne die Angabe des Stoffes (z. B. Cäsium oder Jod) und des Ortes des Zerfalls (z. B. im Körper oder außerhalb) keine Aussage über irgendeine Gefährdung zuläßt.

An dieser Stelle ist auch besonders hervorzuheben, daß wir von zerfallenen Atomen pro Sekunde sprechen. Atome sind aber sehr klein, weswegen man zu gewaltig großen Zahlen kommt. Bis 1985 war deshalb die Einheit Curie [Ci] für die Aktivität gebräuchlich. Sie war von einem Gramm Radium-226 abgeleitet und entsprach 37 000 000 000 Zerfällen pro Sekunde. Schon an dieser Stelle wird deutlich, wie überzogen der japanische Grenzwert von 100 Bq/kg für Fisch nach dem Reaktorunglück von Fukushima war. Man hätte auch gleich sagen können, der Fisch enthält praktisch kein Cäsium (1 gr Cs-137 hat eine Aktivität von 3 215 000 000 000 Bq).

Geläufig – wir haben aus Erfahrung ein Gefühl dafür – sind uns die Einheiten kg oder Gramm. Heutige Waagen können (mit erheblichem Aufwand) noch Millionstel Gramm messen. Die Empfindlichkeit bei der Messung von Radioaktivität ist (recht einfach) noch um eine weitere Million empfindlicher. Radioaktive Quellen mit 10 bis 100 Bq sind schnell und einfach meßbar, obwohl es sich dabei um Stoffmengen von um die 0,000 000 000 000 01 Gramm handelt. Für die Angstindustrie ist das natürlich völlig unbrauchbar. Solche kleinen Mengen ergeben einfach keine Horrormeldung.

Die Strahlungsarten

Unter ionisierender Strahlung versteht man elektromagnetische Wellen sehr hoher Frequenz bzw. Teilchenstrahlung. Normalerweise enthalten Atome genau so viele Protonen (positive Ladung) im Kern, wie Elektronen (negative Ladung) in ihrer Hülle und sind somit elektrisch neutral.

Die technische Nutzung von ionisierender Strahlung begann 1895 mit der Entdeckung der Röntgenstrahlung.

Bei der Strahlung infolge des radioaktiven Zerfalls unterscheidet man im wesentlichen zwischen α- (Heliumkerne), β- (Elektronen) und γ-Strahlen. Die beiden Teilchenstrahlen sind elektrisch positiv bzw. negativ geladen. Insbesondere für die biologische Wirkung ist deren Eindringtiefe maßgebend. Die Heliumkerne der α-Strahlung können in Luft maximal 10 cm zurücklegen und in Wasser (menschliches Gewebe besteht hauptsächlich aus Wasser) wenig mehr als 0,1 mm. Das bedeutet für den Strahlenschutz, daß bereits normale Kleidung zur Abschirmung ausreicht. Umgekehrt gilt aber auch, daß innerhalb des Körpers die gesamte Energie auf kürzester Entfernung freigesetzt wird und lokal einen großen Schaden anrichten kann. Für die β-Strahlung gilt ähnliches. Auch für sie reicht normale Kleidung als Schutz aus.

Die Aufnahme radioaktiver Stoffe in den Körper (Essen, Trinken und Atemluft) ist möglichst zu vermeiden.

Bei der γ-Strahlung verhält sich die Sache etwas anders. Sie durchdringt mühelos den menschlichen Körper. Nur deswegen kann z. B. eine Kontamination im Körper von außen gemessen werden. Für γ-Strahlen verwendet man den Begriff der Halben-Weglänge: Das ist die Materialstärke, bei der die Strahlung nach der Schicht genau halb so groß ist, wie vor der Schicht. Diese halbe Weglänge ist vom Material und der Energie der Strahlung abhängig. Die Abschwächung verläuft exponentiell. Mit anderen Worten: Die Strahlung schwächt sich über den Weg sehr schnell ab, ist aber auch nach dicken Schichten immer noch nachweisbar. Für eine Energie von 0,662 MeV (γ-Strahlung von Cs-137) beträgt die Halbe-Weglänge in Wasser etwa 9 cm. Somit ist nach rund einem halben Meter (entsprechend fünf Halben-Weglängen) die Strahlung um 97% abgeklungen. Dies erklärt, warum das Wasser in einem Brennelementebecken so eine wirksame Abschirmung darstellt. Hat man wenig Platz, verwendet man Blei mit seiner hohen Dichte zur Abschirmung.

Die Energie der Strahlung

Neben der Art der Strahlung ist ihre Energie maßgeblich für die biologische Wirkung. Die Einheit für die Energie ist das Elektronenvolt [eV]. Sie ergibt sich aus der Beschleunigung eines Elektrons in einem Spannungsfeld von einem Volt. Um eine radioaktive Quelle in ihrer biologischen Wirkung zu beurteilen, braucht man folgende physikalischen Parameter:

Die Aktivität, gemessen in Zerfällen pro Sekunde [Bq] und die Halbwertszeit, die Art der ausgesendeten Strahlung (α-, β-, γ-Strahlung) und deren Energien.

Anschaulich werden diese Daten in einem sogenannten Zerfallsschema für jedes Isotop dargestellt. Dabei werden in einer Karte die Energien über den Ordnungszahlen aufgetragen. In der Praxis hat man es immer mit Gemischen von Isotopen zu tun. Dies ergibt sich schon aus den meist vorhandenen Zerfallsketten. Beispielsweise verläuft der Zerfall von Uran-238 in 14 Schritten bis zum stabilen Blei-206.

Wie die Strahlung absorbiert wird

Wenn Röntgenstrahlung oder die Strahlung aus dem radioaktiven Zerfall auf Atome und Moleküle trifft, entstehen Ionen oder angeregte Moleküle. Die Strahlung verliert dabei Energie. Für die biologische Wirkung ist nicht nur die Art und deren Energie der Strahlung von Bedeutung, sondern auch die „Materie“ des Lebewesens. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist eine Röntgenaufnahme: Man erkennt ein Skelett. Die Strahlung ist stark genug (von hoher Energie), um den menschlichen Körper zu durchdringen, sonst wäre gar keine Aufnahme möglich. Die Absorption im Körper ist aber unterschiedlich: Es entsteht ein Schattenbild der Knochen (hohe Absorption wegen hoher Dichte) vor einem hellen Hintergrund (wenig Absorption im Gewebe, weshalb viel Strahlung durchkommt).

Auf ihrem Weg durch Materie reagiert die Strahlung mit den Atomen und Molekülen. In Bezug auf die biologische Wirkung ergeben sich sehr komplexe Zusammenhänge, die letztendlich auch noch über chemische Reaktionen Wirkung zeigen können. Stellvertretend soll hier nur die α-Strahlung etwas näher behandelt werden. Wenn ein Heliumkern – nichts anderes ist α-Strahlung – mit bis zu 11 MeV durch Gewebe schießt, kann er die Atome auf die er trifft ionisieren. Diese können dann selbst wieder Strahlung aussenden. Auf seinem Weg verliert er Energie, die er an die Atome abgegeben hat. Um die Sache noch komplizierter zu machen, geschieht das solange, bis er eine bestimmte Geschwindigkeit unterschreitet. An diesem Punkt angekommen, überträgt er seine gesamte Restenergie auf einen Schlag (Bragg peak). Dies macht man sich z. B. bei der Krebstherapie nutzbar. Man kann quasi gesundes Gewebe mit Ionen durchschießen, ohne großen Schaden anzurichten und setzt erst in der Krebszelle die vernichtende Energie frei.

Die Gamma-Strahlung

Sie ist von zentraler Bedeutung in der Kerntechnik, da sie sich recht einfach messen läßt, den menschlichen Körper auf jeden Fall durchdringt (sonst könnte man eine Inkorporation gar nicht feststellen) und sich nur aufwendig abschirmen läßt.

Die γ-Photonen besitzen Energien von 0,1 bis 3 MeV. Wichtig dabei ist, daß jedes Isotop γ-Photonen mit einer charakteristischen Energie bei seinem Zerfall aussendet. Mißt man die Energiespektren, erhält man die „Fingerabdrücke“ der enthaltenen Isotope. Dies ist Voraussetzung, um die biologische Wirkung und damit die Gefährdung überhaupt ermitteln zu können.

Die γ-Strahlung selbst, wirkt durch drei Effekte: Das γ-Photon überträgt seine Energie auf ein Elektron und ist damit verschwunden (Photoelektrischer Effekt), das γ-Photon schießt ein Elektron aus der Atomhülle und bewegt sich danach mit geringerer Energie in einer anderen Richtung weiter (Compton Effekt) oder es bilden sich zwei neue Teilchen: Elektron und Positron (Paarbildung). Der Photoelektrische Effekt tritt ein, wenn das γ-Photon nur eine eine geringe Energie hat. Dies ist mit maximal 100 keV der bevorzugte Bereich in der Diagnostik. Die Durchdringung dieser „weichen γ-Strahlung“ ist sehr von der Dichte (Knochen oder Kontrastmittel) abhängig. Erst oberhalb einer Energie von 100 keV kann der Compton-Effekt auftreten. Er hat durch die Bildung von Ionen auf jeden Fall eine biologische Wirkung. Für eine Paarbildung muß die Energie den Schwellwert von 1,02 MeV überschreiten.

Die Halbwertszeiten

Gängig ist die Physikalische-Halbwertszeit. Sie beträgt z. B. für Cäsium-137 etwa 30 Jahre. Das bedeutet, nach jeweils 30 Jahren ist nur noch die Hälfte des Startwertes vorhanden. Nach 60 Jahren noch 25%, nach 90 Jahren noch 12,5% usw. Cs-137 ist eine Leitsubstanz bei Reaktorunfällen wie in Tschernobyl und Fukushima. Es ist in relativ großen Mengen – ca. 6% der Kernspaltungen – entstanden, bis zum nächsten Brennelementewechsel entsprechend angesammelt worden und gasförmig und gut wasserlöslich. Es kann sich daher weiträumig ausbreiten und auch in großen Entfernungen punktförmig ausregnen.

Es gibt aber noch eine Biologische Halbwertszeit für jeden Stoff. Jedes Lebewesen nimmt zwar Stoffe mit der Nahrung aus der Umwelt auf, scheidet sie aber auch unterschiedlich schnell wieder aus. Wir trinken Wasser (eventuell tritiumhaltig), aber scheiden auch wieder große Mengen durch Schwitzen, Atmung und Ausscheidung aus. Wenn man keine neuen radioaktiven Stoffe aufnimmt, tritt schnell eine Verdünnung im Körper ein. Beim Menschen beträgt die biologische Halbwertszeit für Cs rund 70 Tage. Sie kann durch Medikamente noch weiter auf etwa 30 Tage gesenkt werden. Bei Schafen beträgt sie etwa zwei bis drei Wochen. Man hat nach Tschernobyl Schafe in Schottland vier Wochen vor der Schlachtung mit „sauberem Futter “ aus anderen Regionen gefüttert und so die Belastung im Fleisch auf unter 25% abgesenkt.

Aus der Summe (der Kehrwerte) der biologischen und physikalischen Halbwertszeiten wird die Effektive-Halbwertszeit gebildet. Zu allem Überdruss gibt es auch noch eine Ökologische-Halbwertszeit. Nach dem Reaktorunglück in Tschernobyl im April 1986 sind in Teilen von Norwegen durch Regenfälle 130 000 Bq pro Quadratmeter runter gegangen. Bis zum August stieg deshalb in einigen Seen die Belastung bei Forellen auf 7200 Bq/kg an. Sie wird seitdem kontinuierlich überwacht. Im Jahr 2008 war sie bereits wieder auf 150 Bq/kg abgesunken. In den ersten Jahren betrug die Ökologische-Halbwertszeit rund 3,6 Jahre. Sie ist seitdem angestiegen und hat sich inzwischen der physikalischen Halbwertszeit angenähert. So viel zum Thema Rückbesiedelung in den Sperrzonen. Natürlich bleiben die radioaktiven Stoffe nicht einfach liegen und warten auf ihren Zerfall, sondern werden ausgewaschen, dringen in tiefere Bodenschichten ein oder reagieren chemisch zu Verbindungen, die nicht mehr so einfach in die Nahrungskette aufgenommen werden. Andererseits können sie auch wieder aus diesen Depots freigesetzt werden. In einem See oder einer Wiese bildet sich ein Gleichgewichtszustand aus. Selbstverständlich ist Landwirtschaft in den „verseuchten Gebieten“ möglich. Man muß es nur richtig machen. Das Märchen von Für-Jahrtausende-Unbewohnbar ist einfach nur schlecht gemachte Propaganda.

Die Strahlungsdosis

Bisher haben wir uns nur mit der Aktivität in einem Feststoff [Bq/kg], einer Flüssigkeit [Bq/l] oder auch einer Fläche [Bq/m2] beschäftigt. Wie schon weiter oben erklärt, sagt das ohne weitere Kenntnis über die Isotopen und den Ort noch nichts aus. Für den Übergang auf die (biologische) Wirkung ist entscheidend, wieviel der ausgesendeten Energie auch vom Empfänger aufgenommen wird. Diese kann man einfach und direkt messen. Es handelt sich – bisher immer noch – um reine Physik. Die biologische Wirkung kommt später.

Heute verwendet man für die Dosis die Einheit Gray [1 Gy]. Sie ist aus dem SI-Einheitensystem abgeleitet und entspricht der sehr kleinen Energie von einem Joule pro Kilogramm [1J/kg] absorbierter Energie. Wenn man bedenkt, daß zur Erhöhung der Temperatur von einem Kilogramm Wasser um ein Grad, etwa 4200 Joule notwendig sind, wird auch diese Definition wieder zu großen Zahlen führen. Der nächste Scheinriese, der der Angstindustrie hilft.

1953 wurde die Einheit [rad] festgelegt. Sie beruhte noch auf dem damals gebräuchlichen Einheitensystem und wurde zu 100 [erg] pro Gramm festgelegt. Sie ist einfach – und genau – in die moderne Einheit [1 Gy] durch den Faktor 100 umzurechnen: 1 Gy entspricht 100 rad.

Eine Sonderstellung nimmt das Röntgen ein. Es ist über die Bildung von Ladungen in trockener Luft definiert. Ein Röntgen [1R] entspricht etwa 2,54 x 10-4. Coulomb pro kg in Luft erzeugter Ionen. Eine sehr unhandliche Einheit für den Strahlenschutz. Als Anhaltswert kann man sagen, daß ein Röntgen ungefähr 9,3 Milligray [mGy] in menschlichem Gewebe entspricht.

Relative biologische Wirksamkeit unterschiedlicher Strahlung (RBE)

Ab jetzt verlassen wir den sicheren Boden der Physik: Es wird biologisch – man könnte fast sagen, politisch. Es ist unbestritten, daß verschiedene Strahlungsformen auch bei gleicher Energie unterschiedliche biologische Wirkung zeigen. Ein Hauptgrund ist die (heute) beobachtbare Wirkung beim Beschuß von Zellen. Die α-Strahlung hinterläßt einen regelrechten Schußkanal in der Zelle, während die β- und γ-Strahlung eine eher räumlich gleich verteilte Wirkung zeigt. Man kann dieses Problem lösen, indem man für jede Strahlungsform einen Gewichtungsfaktor einführt.

Für die Endstufe von Strahlenschäden, den Zelltod, kann man einfache und reproduzierbare Versuche durchführen. Man bestrahlt eine Zellkultur mit Strahlung von bekannter Energie. Die lebenden Zellen werden vor und nach der Bestrahlung gezählt. Jeder Versuch wird in ein Diagramm mit der Dosis als Abszisse und dem Prozentsatz der überlebenden Zellen als Ordinate eingetragen. Jede Strahlungsart ergibt eine eigene charakteristische Kurve. Für jeden Wert der Ordinate (überlebende Zellen) ergeben sich nun mehrere verschiedene Werte auf der Abszisse (Dosis). Mit anderen Worten: Diese Wirkung der Strahlung (Zelltod) bei gleicher Dosis nimmt mit der Schwere der Ionen zu. Es werden nun RBE-Werte (Relative Biological Effectiveness) als Gewichtungsfaktoren bestimmt. Bezugsgröße ist die Kurve für Röntgenstrahlung.

Für das Verständnis ist wichtig, daß es sich bei den oben beschriebenen Versuchen zum Zelltod um einfach zu reproduzierende Experimente handelt. Eine tote Zelle ist einfach von einer lebenden Zelle zu unterscheiden. Wie sieht es aber mit (angeblichen) Erbschäden und mit Krebs aus? Krebs kann bis zum Ausbruch Jahrzehnte dauern, für Erbschäden müßten gar zig Generationen beobachtet werden. Experimente wären nicht reproduzierbar, weil die Umwelteinflüsse über so lange Zeiträume gar nicht konstant sein können.

Äquivalentdosis

Damit alle denkbaren Effekte erfaßt werden, hat man sich im International Committee on Radiation Protection (ICRP) auf eine Äquivalentdosis mit der Einheit [rem] bzw. Sievert [Sv] geeinigt. Sie wird aus der physikalischen Dosis – gemessen in Gray [Gy] – durch Multiplikation mit dimensionslosen Gewichtungsfaktoren werzeugt. Genau daraus ergibt sich die Gefahr der Verwechslung und Fehlinterpretation:

Die Äquivalentdosis – angegeben in Sievert [Sv ]– ist keine physikalische Größe und kann auch nicht gemessen werden, sondern ist eine rein rechnerische Größe. Sie wird aus der meßbaren Dosis mit ihrer Einheit Gray [Gy] über (politisch) festgelegte Gewichtungsfaktoren wR gebildet. Diese Gewichtungsfaktoren sollen die komplexen biologischen Verhältnisse des Menschen widerspiegeln. Es handelt sich lediglich um „Modellvereinfachungen“, wie sie auch aus anderen Bereichen bekannt sind. Sievert ist ungeeignet, die biologische Wirkung bei anderen Lebewesen zu beschreiben oder umgekehrt. Sie beruht auf der fragwürdigen LNT-Hypothese (kein Schwellwert, linearer Verlauf). Deshalb sind gerade kleine Werte mit großer Skepsis zu betrachten.

Lediglich bei einer reinen γ-Strahlung wäre eine Gleichsetzung von Sv mit Gy möglich, da hier der Gewichtungsfaktor 1 beträgt. Man sollte dies aber tunlichst vermeiden, da in der Praxis immer Isotopengemische mit allen möglichen Strahlungsarten auftreten. Wenn man z. B. wie Tepco, Strahlungswerte im Sicherheitsbehälter von Fukushima in Sievert angibt, ist das etwas irreführend. Man hat natürlich nur die γ-Strahlung in Gray gemessen. Die sicherlich vorhandene α-Strahlung (Gewichtungsfaktor 20) oder gar die vorhandenen Neutronen (energieabhängiger Gewichtungsfaktor 5 bis 20) sind mit Sicherheit nicht mit ihrem Äquivalent korrigiert worden.

Effektive Dosis

In manchen Fällen werden nur einzelne Organe des menschlichen Körpers belastet. Klassiker ist die Belastung der Lunge und Bronchien durch Radon und seine Zerfallsprodukte. Verschiedene Organe und Gewebe haben eine unterschiedliche Empfindlichkeit bezüglich sog. „Verzögerter Effekte“. Krebs ist ein solcher Effekt, der oft viele Jahre braucht, bis er nachweisbar ist. Um dafür das Risiko vergleichbar zu machen, wird eine Effektive Dosis gebildet.

Wenn in einem bestimmten Teil des menschlichen Körpers eine Dosis wirkt, ergibt sich das Risiko einer bestimmten Wirkung (z. B. Lungenkrebs). Wirkt die gleiche Dosis auf ein anderes Körperteil, ergibt sich ein anderes Risiko. Für jedes Organ – oder besser gesagt Gewebetyp – ergibt sich nun ein Gewichtungsfaktor wT. Daraus ergibt sich schließlich die Effektive Dosis, meist kurz als Dosis bezeichnet.

Die in Gy gemessene Energie einer Strahlung die vom Gewebe aufgenommen wird, wird gemäß ihres Typs (z. B. γ- oder α-Strahlung) in eine äquivalente Strahlung mit der Einheit Sv umgerechnet. Die Äquivalentdosis darf nur die Einheit Sv tragen, da sie eine fiktive Größe ist, die die unterschiedliche biologische Wirkung der Strahlungsarten berücksichtigen soll. Nur im Sonderfall (beispielsweise reiner γ-Strahlung) sind die Zahlenwerte von Gy und Sv gleich setzbar, da sie beide – per Definition – den gleichen Gewichtungsfaktor 1 haben. Trotzdem handelt es sich bei der Einheit Gy [J/kg] um eine physikalische Größe und bei der Einheit Sv um eine fiktive Einheit, die biologische Wirkungen beim Menschen charakterisieren soll. Die Effektivdosis erhält man erst, wenn man für jedes belastete Organ eine weitere Gewichtung vornimmt. Unterstellt man weiterhin einen linearen Verlauf, ohne Schwellwert (LNT) der Dosis-Wirkungsbeziehung, kann man diese Einzelwerte einfach addieren und erhält daraus die Ganzköperdosis, die in der Öffentlichkeit gern als die Dosis bezeichnet wird.

Das ICRP hat dafür ein Modell eines Menschen erschaffen, das aus 14 Organen bzw. Gewebetypen und einem „Rest“ besteht. Der „Rest“ dient zur Unterscheidung von Mann und Frau mit Prostata bzw. Gebärmutter. Die Summe aller 15 Gewichtungsfaktoren wT ergibt 100%.

Die Kollektivdosis

Die Kollektivdosis ist die Summe aller individuellen Dosen in einer Gruppe. Meist wird sie als Produkt einer mittleren Dosis und der Anzahl der Personen gebildet. Ihre Einheit ist das Person Sievert [person-Sv] oder Man-Sievert [man-Sv] bzw. in älteren Veröffentlichungen das Man-Rem [man-rem].

Die Kollektivdosis ergibt in Verbindung mit der LNT-Hypothese absurde Ergebnisse. So sollte z. B. das Reaktorunglück von Tschernobyl über 14000 Tote verursachen. Nichts, aber auch rein gar nichts, konnte bis heute – mehr als 30 Jahre später – davon nachgewiesen werden. Genauso wenig, wie die prognostizierten Spätfolgen von Hiroshima und Nagasaki. Das hielt aber die einschlägigen Propagandaabteilungen der Angstindustrie nicht davon ab, ähnlich blödsinnige Vorhersagen für das Reaktorunglück in Fukushima zu treffen.

Zumindest in den letzten 20 Jahren konnte die Forschung zahlreiche Reperaturmechanismen für die DNA nachweisen, den programmierten Zelltod (Apoptose) erklären und die positive Wirkung kleiner Dosen (adaptive response) als Fortschritt in der Strahlentherapie anwenden.

Nachbemerkung

Ein Schelm, wer bei „Menschenmodellen“ an „Klimamodelle“ denkt, bei Sv an „menschengemachtes CO2“ und bei „Reaktorkatastrophen“ an „Erderwärmung“ – auf zehntel Grad genau berechnet, versteht sich.

Allerdings sind Ähnlichkeiten zwischen dem International Committee on Radiation Protection (ICRP) und dem Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) alles andere als zufällig: Beide Organisationen halten regelmäßig Kongresse mit wunderbaren Dienstreisen ab. Bei beiden sind in Öffentlichkeitsarbeit geschulte Funktionäre tonangebend. Hinter beiden steht eine milliardenschwere Industrie, die gut auf Kosten der Allgemeinheit lebt.

Allerdings glaube ich immer noch an die Kraft der Aufklärung. Mag es auch lange dauern. Die katholische Kirche brauchte immerhin bis 1992, bis sie in der Lage war Galileo Galilei zu rehabilitieren. Möge es Gott geben, daß der Ökosozialismus gar nicht so alt wird. Es wäre schön, wenn dieser Artikel einen kleinen Beitrag dazu leisten könnte. Steter Tropfen höhlt den Stein.

Mediziner gegen LNT

Unerwartete Hilfe für Strahlenschützer kommt nun von Medizinern. Neu, ist weniger die Kritik an der LNT-Hypothese, als die Abwägung der Nachteile durch ihre Anwendung.

Was ist noch mal LNT und ALARA?

Die LNTH (linear no-threshold hypothesis) geht von einem rein linearen Zusammenhang zwischen Strahlungsdosis und Krebsfällen aus. Die Gerade soll von einer Dosis Null bis unendlich verlaufen. Es gibt ausdrücklich keinen Schwellwert, unterhalb dessen kein Krebs auftritt. Wegen dieser Annahme, hat man für den Strahlenschutz das ALARA-Prinzip (as low as reasonably achievable) erschaffen.

Selbst Kritiker des linearen Ansatzes ohne Schwellwert, sind oft Anhänger des Prinzips: „So wenig Strahlung, als vernünftig erreichbar“. Das Wort „vernünftig“ wird – wegen der angeblichen Krebsgefahr – als „so gering wie möglich“ überinterpretiert. Das gut gemeinte Vorsorgeprinzip, wird dadurch leider in einen Nachteil verkehrt. Genau da, setzt die Kritik der Mediziner ein. Vorab aber noch ein paar deutliche Worte zur Erklärung.

Wieso linear?

Durch den Bombenabwurf auf Hiroshima und Nagasaki hat man einen gigantischen Menschenversuch gestartet, dessen Untersuchungen bis heute anhalten. Die Bedingungen entsprachen geradezu einem klinischen Versuch: Hunderttausende (große Zahl im Sinne der Statistik) Menschen wurden einer unterschiedlichen Strahlendosis ausgesetzt. Es handelte sich um eine „normale“ Bevölkerung (unterschiedliche Altersgruppen, unterschiedliche Vorbelastungen usw.), die man problemlos in Relation zur sonstigen japanischen Bevölkerung setzen konnte. Es war somit eine relativ einfache Aufgabe, das mehr an Krebserkrankungen quantitativ zu erfassen. In der Tat, ergab sich in dem meßbaren Bereich ein linearer Zusammenhang zwischen Dosis und Krebsfällen. Dabei muß man sich immer vor Augen führen, daß die Meßbarkeit sowohl unten wie oben begrenzt war: Menschen, die hohen Strahlendosen ausgesetzt waren – also sich nahe dem Abwurfpunkt befunden hatten – hatten meist auch schwerste Brand- und Explosionsverletzungen und sind lange vorher verstorben, bis sich überhaupt Krebs hätte bilden können. Bei sehr kleinen Dosen, bildeten die Krebsfälle die übliche Wolke, wie sie in jeder Bevölkerung auftritt. Das hindurch legen einer Geraden – treffend als Ausgleichsgerade bezeichnet –, ist eine ziemlich willkürliche Angelegenheit.

Man einigte sich auf eine Gerade mit einer Steigung von 5% tödlichen Krebserkrankungen pro 1 Gy (entsprechend 1 J/kg oder nach alter Maßeinheit 100 Rad) Dosis.

Warum kein Schwellwert?

Will man es positiv betrachten, wollte man die Unsicherheit in dem Bereich sehr kleiner Dosen durch eine Extrapolation ersetzen. Besonders unsicher war man sich über die (lange) Zeit, die es erfordern könnte, bis ein Krebs ausbricht. Heute kann man mit Sicherheit sagen, daß der Ansatz falsch ist.

In der Wissenschaft ist es üblich, Hypothesen (Modelle) aufzustellen. Anders als z. B. in der Mathematik, kann man deren Richtigkeit nicht beweisen. Man überprüft sie dadurch, daß man sich Experimente überlegt und dann deren Ergebnisse mit der Hypothese vergleicht. Genau diese Vorgehensweise, führt bei kleinen Dosen immer zu frappierenden Differenzen zwischen Modell-Vorhersage und Auswertung. Die Hypothese ist damit eigentlich als falsch zu den Akten zu legen.

Weshalb additiv übers ganze Leben?

Der größte Blödsinn ist jedoch die Außerkraftsetzung des Grundsatzes : „Die Dosis macht’s“. Schon entgegen jeder Alltagserfahrung, daß ein Schnaps täglich, die gleiche Wirkung, wie eine Flasche „auf ex“ haben soll. Bestenfalls ist dieser Irrglaube auf ein „physikalisches“ Weltbild in der aufkommenden Molekularbiologie zurückzuführen. Man konnte Messen, daß durch Strahlung DNA und sogar ganze Gene geschädigt werden konnten. Legendär, ist der Versuch des späteren Nobelpreisträgers Müller mit Fruchtfliegen. Allerdings wurde damals mit Dosen von mehr als 4 Gy (400 Rad) gearbeitet. Bei diesen hohen Dosen, gab es ohne Zweifel, eine lineare Abhängigkeit der genetischen Schäden. Eine Extrapolation über mehrere Größenordnungen hinweg, in den Milli-Rad-Bereich, war schon damals eigentlich aberwitzig, aber man hatte eine physikalische und keine biologische Vorstellung von Leben. In der Welt der Molekularbiologie war ein einmal zerstörter DNA-Strang, halt ein auf ewig kaputtes Molekül. Insofern mußten sich in dieser einfältigen Welt, alle einmal aufgetretenen Schäden, addieren.

Heute weiß man, es gibt Reparaturmechanismen auf der Ebene der DNA-Stränge, angeregte Produktion von Antioxidantien, programmierten Zelltod, Beistandseffekte auf Gewebeebene und zu guter letzt das Immunsystems auf Körperebene. Ganz nebenbei, all diese biologischen Vorgänge sind im höchsten Maße nichtlinear. Wie man daraus eine LNT-Hypothese basteln kann, ist schon recht seltsam. Bisher sind mindestens sechs Mechanismen zur Reduktion von Krebs, angeregt durch geringe Strahlung, nachgewiesen worden. Diese Erkenntnisse machen moderne Krebstherapien erst möglich, wenngleich auch sehr schwierig.

Gerade aus der Strahlentherapie gegen Krebs, kommen täglich die Argumente gegen eine kumulierende Wirkung einzelner Dosen: Man teilt eine Behandlung in mehrere Dosen auf, damit sich das gesunde Gewebe besser wieder regenerieren kann. Mutationen sind zwar eine notwendige Bedingung, aber noch lange keine hinreichende Bedingung für Krebs. Der Grundsatz „eine Mutation = ein Krebs“ ist schlichtweg Unsinn.

Warum immer noch LNT?

Aus der Wissenschaftsgeschichte ist bekannt, daß sich falsche Theorien sehr lange halten können, bis sie endlich verschwinden. Dies um so länger, wenn Macht oder Geld im Spiel sind. Beim ALARA-Prinzip dürfte es schlicht Geld sein. Der „Strahlenschutz“ ist weltweit ein Milliardenmarkt. Hinzu kommen tausende von Angestellte, und Wissen schaffende, die damit ihren Lebensunterhalt bestreiten und ihre Karrieren aufbauen – alles potentielle Gegner anderer Erkenntnisse.

Ein Meinungsumschwung ist erst dann zu erzielen, wenn breite Bevölkerungsschichten nicht mehr bereit sind, einfach nur zu glauben, sondern ihren gesunden Menschenverstand einsetzen und kritische Fragen stellen. In diesem Sinne, dürfte Fukushima als Meilenstein in die Wissenschaftsgeschichte eingehen. Alle Vorhersagen der Angst-Industrie über verseuchte Lebensmittel, unbewohnbar gewordene Landstriche, Millionen von zusätzlichen Krebserkrankungen etc. haben sich als primitive Propaganda enttarnt. Die Glaubwürdigkeit der „Walschützer“ ist verspielt. Händeringend suchen diese Organisationen nach neuen Katastrophen (Klima, Gentechnik, Wasser, ?), um die Spendengelder weiter strömen zu lassen. Die Wahl eines Präsidenten in den USA, der sich in seinem Wahlkampf bewußt gegen „Klimaschutz“ und andere Machenschaften der „Ökoindustrie“ ausgesprochen hat, sind lediglich das erste Wetterleuchten. Der Schulterschluss zwischen Politik, Presse und Geschäftemachern neigt sich dem Ende zu.

Was ist das Neue an der Kritik der Mediziner?

Die Fakten zu LNT und ALARA sind allen Fachleuten längst bekannt. In der Fachwelt gibt es schon lange keine ernsthafte Verteidigung der LNT-Hypothese mehr. Überlebt hat bisher nur das ALARA-Prinzip. Mit der nötigen Eindimensionalität im Denken, ließ es sich als Vorsorge verkaufen. Kritik gab es allenfalls von der Betriebswirtschaft: Sind die überproportional zunehmenden Kosten noch vertretbar? Könnte man mit dem Geld nicht anderswo mehr Arbeitsschutz erreichen? Diese – zwar inhaltlich richtige – Kritik, war eher ein gefundenes Fressen für alle „Gutmenschen“ mit linker Grundhaltung.

Nun dreht langsam der Wind, da plötzlich „harte moralische Fakten“ von immer zahlreicheren Bevölkerungsschichten wahrgenommen werden. Es begann weltweit mit Fukushima. Auch der Speerspitze der Angstindustrie gelang es nicht, einen einzigen Strahlentoten oder (bisher) eine zusätzliche Krebserkrankung nachzuweisen. Andererseits äußerten sich immer mehr Mediziner kritisch zu den Umständen der Evakuierung. Überhastete Evakuierungen von ganzen Krankenhäusern und Pflegeheimen. Man spricht inzwischen von etwa 1600 Toten. Plötzlich wird deutlich, Strahlenphobie tötet. Darüberhinaus führt Strahlenphobie zu dauerhafter psychischer Erkrankung. Die sozialen Folgen der Zwangsumsiedlung haben sogar zu Selbsttötungen geführt. Ein Phänomen, das schon von dem Unglück von Tschernobyl bekannt ist.

Nun melden sich mit diesem Artikel auch die Diagnostiker öffentlich zu Wort. Schon seit Jahren sind sie mit verängstigten Patienten konfrontiert, die notwendige Untersuchungen aus „Angst vor Strahlung“ verweigern. Inzwischen ist das ALARA-Prinzip so weit auf die Spitze getrieben worden, daß die Diagnostik als solche gefährdet scheint. Clevere Gerätehersteller haben die „Strahlung“ so weit gesenkt, daß die damit gewonnenen Ergebnisse (teilweise) unbrauchbar sind. Mehrfachuntersuchungen sind nötig, falsche Diagnosen nicht ausgeschlossen. Auch hier gilt es, rein medizinische Vor- und Nachteile gegeneinander abzuwägen. Eigentlich reicht auch hier schon, der gesunde Menschenverstand.

Röntgenärzte waren übrigens – lange vor der Kerntechnik – die ersten betroffenen von „Strahlenkrankheiten“. Sie waren auch die ersten, die Grenzwerte für die Strahlenbelastung einführten. Ganz pragmatisch gingen sie von der Hautrötung als erkennbares Anzeichen einer Schädigung aus. Sicherheitshalber setzten sie 1/10 davon als Schwellwert für eine Unbedenklichkeit an. Dieser Grenzwert war lange der Standard. Bis im „kalten Krieg“ die Strahlenphobie zur politischen Waffe wurde.

Zusammenfassung

Es gibt in Natur und Technik kein „gut“ und kein „schlecht“, allenfalls ein Optimum. Jede Sache hat ihre Vor- und Nachteile, die immer untrennbar miteinander verbunden sind. Erkenntnisse, die so alt wie die Menschheit sind. Fast jede Giftpflanze ist – in der richtigen Dosierung – gleichzeitig auch Heilkraut. Die Erkenntnis „die Dosis macht’s“, ist schon seit Jahrhunderten die Grundlage einer jeden Apotheke – unabhängig vom Kulturkreis. Der „Angstmensch“ als Massenerscheinung, wurde erst vor wenigen Jahrzehnten in saturierten, westlichen Gesellschaften kultiviert.

Es wird von den Ärzten zu recht kritisiert, daß den (fachgerechten) Untersuchungen zur Behandlung und Diagnose (Röntgen, CT, Radionuklide) von Krebs ein innewohnendes (zu hohes) Krebsrisiko unterstellt wird. Dieser Fehlschluss beruht einzig auf der falschen LNT-Hypothese. Unterhalb einer Dosis von 100 mGy (10 Rad) konnte kein einziger Krebsfall nachgewiesen werden. Angebliche Fälle, werden nur aus dem (bekannt falschen) LNT-Modell hergeleitet. Ähnlichkeiten zu den „Klimawissenschaften“, bei denen „Welt-Temperaturen“ mit (bekannt fehlerhaften) „Weltmodellen“ berechnet werden, sind auffällig, aber beileibe nicht zufällig. Es sind lediglich Spielarten des gleichen Lyssenkoismus.

PLX-R18 – ein Wundermittel gegen die Strahlenkrankheit?

In den letzten Monaten wird immer intensiver über die Entwicklung eines neuen Medikaments zur Behandlung von Strahlenkrankheit berichtet.

Was versteht man unter Strahlenkrankheit?

Die Strahlenkrankheit (acute radiation syndrome (ARS)) tritt nur bei sehr hohen kurzzeitigen Strahlenbelastungen auf. Ab etwa 4 Sv (400 rem) muß man von 50% Todesfällen innerhalb von 30 Tagen ausgehen. Ab etwa 6 Sv (600 rem) muß man von einem Tod innerhalb von 14 Tagen ausgehen. Die Werte dienen nur zur Orientierung, da sie je nach Umständen, sonstigen Belastungen und medizinischer Versorgung des Opfers stark streuen.

Solch hohe Dosen treten nur sehr selten, bei schwersten Katastrophen und widrigsten Umständen auf. Traurige Fälle sind z. B. die ahnungslosen Feuerwehrleute von Tschernobyl, die den offenen und brennenden Reaktor versucht haben zu löschen oder die Seeleute auf sowjetischen U-Booten, die versuchten am laufenden Reaktor Notreparaturen durchzuführen. Auch hier eine Orientierung: In Deutschland dürfen Feuerwehrleute (FwDV 500) nur im Katastrophenfall und einmalig im Leben, einer Dosis von 0,25 Sv ausgesetzt werden.

Solch hohe Strahlenbelastungen, die zum Tode führen, sind nicht einmal beim Reaktorunglück in Fukushima aufgetreten. Arbeitsschutz und Sicherheitstechnik haben bisher immer solche Fälle sicher ausgeschlossen.

Bei der Strahlenkrankheit wird das Immunsystem sehr stark belastet (Gefahr von tödlichen Infektionen als Folgeschaden), das Blut und das blutbildende System und der gesamte Verdauungsapparat schwer geschädigt, wenn nicht zerstört. Als sichtbare Anzeichen tritt Haarausfall und innere Blutungen ein.

Was ist PLX-R18?

Das israelische Pharmaunternehmen Pluristem Therapeutics Inc. gilt als führend auf dem Gebiet der Entwicklung von Medikamenten, die auf Placenta beruhen. Es hat ein Patent für eine Gruppe von Proteinen PLX (PLacental eXpanded) erhalten, die unter anderem besonders wirksam bei Strahlenkrankheit zu sein scheinen.

Bei Tierversuchen mit bestrahlten Mäusen, denen man das Medikament nach einem und nach fünf Tagen gespritzt hat, hat man unmittelbar eine Verbesserung des Blutbildes und eine verblüffend hohe Überlebensrate nach 30 Tagen feststellen können. Die Ergebnisse waren so vielversprechend, daß man nun in den USA weitere Tierversuche durch das National Institute of Allergy and Infectious Diseases(NIAID), einer Unterorganisation der U.S. Gesundheitsbehörde, durchführen will. Sie konzentrieren sich auf die Veränderungen im Blutsystem.

Parallel werden Studien in Japan durchgeführt, die sich auf eine Anwendung in der Strahlenmedizin konzentrieren. Man sieht dort Anwendungen bei speziellen Krebstherapien.

Was sagt uns das?

Noch ist alles im Entwicklungsstadium. Bisher konnte man Strahlenkrankheit praktisch nicht behandeln, sondern den Patienten nur unterstützen. Schwere (Arbeits)-Unfälle sind auch in der Kerntechnik nie auszuschließen. Insofern ist es gut, zusätzliche Behandlungsmethoden zu haben.

Die ersten Anwendungen werden sicherlich im Rahmen von Strahlentherapien erfolgen. Man kann damit vielleicht Patienten unterstützen, die unheilbar an Krebs erkrankt sind. Dies wird schon aus ethischen Gründen erfolgen, denn man kann schließlich niemanden zu Testzwecken verstrahlen.

Wo Licht ist, ist auch Schatten

Ein Medikament gegen Strahlenkrankheit kann selbstverständlich auch militärisch genutzt werden. Es könnte für Soldaten wie die Atropin.-Spritze gegen Giftgas eingesetzt werden. Man muß nicht raten, wer sich für eine solche Entwicklung interessiert und sie vorantreiben wird. Der „Atomkrieg“ könnte einen erheblichen Teil seines (militärischen) Schreckens verlieren und damit die Einsatzschwelle herabgesetzt werden. Keine besonders erfreuliche Aussicht.

Ein weiteres Einsatzgebiet dürfte der Zivilschutz werden. Es ist noch nicht lange her, da geisterte die „schmutzige Bombe“ in der Hand von Terroristen durch die Medien oder der Raketenangriff auf ein Brennelementelager durch „grüne Hirne“. Beides ist zwar eher ausgeschlossen, läßt sich aber hervorragend zur Einwerbung von Forschungsgeldern verwenden. Insofern wird die Entwicklung eher schneller vorangehen.

Da der Autor hoffnungslos fortschrittsgläubig ist, erwartet er im Rahmen der notwendigen Forschungsarbeiten noch weiter verbesserte Erkenntnisse über die biologische Wirkung von ionisierender Strahlung. Immer, wenn ein militärischer Nutzen in Aussicht gestellt wird, wird sehr schnell, sehr viel Geld in die Hand genommen.

Medikamente gegen Strahlenschäden

Eine Betrachtung zur Strahlung

In der deutschen Öffentlichkeit wird γ-Strahlung auf immer seltsamere Art und Weise doppeldeutig diskutiert: Stammt sie aus einer medizinischen Apparatur (Krebstherapie), wird sie als gut und hilfreich empfunden, stammt sie aus der Nutzung der Kernenergie („Atommüll“), wird sie durchweg abgelehnt. Selbst die Alltagserfahrung des „die Menge macht’s“, scheint hier außer Kraft gesetzt zu sein. Wie anders soll man es sonst deuten, daß geringste Dosen bei einem Reaktorstörfall (Fukushima, Tschernobyl) als lebensbedrohlich angesehen werden, aber um einige Zehnerpotenzen höhere Dosen mancher Therapie, als segensreich empfunden werden? Naturwissenschaftlich jedenfalls, läßt sich das nicht erklären. Es handelt sich eher um Okkultismus.

Nicht nur physikalisch läßt sich nachweisen, daß die Strahlung von z. B. Co60 immer die gleiche ist, egal ob sie aus „Atommüll“, einem Reaktor oder einer Apparatur zur Bestrahlung stammt. Auch die biologische Wirkung ist immer gleich, lediglich abhängig von der Dosisleistung und der Bestrahlungszeit. Bei hohen Dosen – wie sie z. B. bei einer Krebstherapie verlangt werden – kann man die Auswirkungen schon bei Blutproben nachweisen. Die Ergebnisse sind immer die gleichen, sie sind reproduzierbar und unabhängig von der Strahlenquelle. Es sind die gleichen meßbaren Effekte, wie sie z. B. schon bei den Opfern von Hiroshima und Nagasaki festgestellt werden konnten. Es ist also nicht so, daß wir nicht über ausreichende Erfahrungen verfügen würden. Mögen wir auch (noch) nicht alle Effekte bis ins letzte Detail einer jeden Zelle verstehen, so sind doch die Dinge auf der Ebene des „biologischen Systems Mensch und Tier“ gut vorhersehbar und nachvollziehbar.

Behandlungsmethoden

Es ist, wie immer in der Medizin: Auch wenn man den Ablauf einer Krankheit nicht bis ins letzte versteht, kann man doch helfen. Anders als bei biologischen Krankheiten ist es bei einer Verstrahlung sehr einfach den „Erreger“ zu finden. Eine Untersuchung, ob sich radioaktive Stoffe im Körper befinden (sog. Inkorporation) ist mit physikalischen Meßgeräten zuverlässig und schnell durchzuführen. Hat man Stoffe gefunden, kann man den Körper unterstützen, diese schnell wieder auszuscheiden. Man kann heute die sog. „biologische Halbwertszeit“ meist beträchtlich verkürzen. Im übertragenen Sinne kommt es der Tötung von Krankheitserregern gleich.

Hat die Strahlung nur von außen gewirkt, sollte die Person möglichst schnell aus dem Bereich der Strahlung herausgebracht werden, um weitere Schäden zu vermeiden. Diese Maßnahme ist besser unter den Begriffen „Evakuierung und Sperrgebiet“ bekannt.

Leider ist es damit nicht getan. Der Krankheitsverlauf ist mit einem Biss durch eine Giftschlange vergleichbar. Die Ursache kann sehr schnell und kurzeitig (Kritikalitätsunfall) wirksam sein. Man merkt erst nach einigen Minuten oder Stunden irgendwelche Symptome. Das „Gift“ ist schnell verschwunden, aber die zerstörerischen Prozesse, die es im Körper ausgelöst hat, laufen erst richtig an. Trotzdem kann man Strahlenopfern vielfach wirksam helfen, in dem man die „Selbstheilungskräfte“ unterstützt und vor allem den Körper vor weiteren Schäden (Infektionsgefahr) und Belastungen bewahrt.

An diesem Punkt überschneiden sich „Strahlentherapie“ und „Strahlenunfall“. Die Krebszellen sollen sicher zerstört werden, gleichwohl ist für die „gesunden“ Körperteile die Bestrahlung eine „nukleare Katastrophe“. Gelingt es, die Regeneration der belasteten Zellen zu unterstützen, kann man die Strahlendosis erhöhen und damit den „Krebs“ sicherer bekämpfen.

Es gibt also ein großes Forschungsinteresse „Medikamente gegen Strahlenkrankheit“ zu entwickeln. Solche Medikamente können dann auch zur Behandlung nach kerntechnischen Unfällen verwendet werden. Um es gleich vorweg zu nehmen, für eine militärische Verwendung sind solche Medikamente sinnlos, wenn nicht sogar kontraproduktiv. Ein Soldat, der nicht durch eine Kernwaffe getötet wurde, aber weiß, daß er erheblich verstrahlt wurde, ist in des Wortes Bedeutung ein todesmutiger Krieger. Wäre das nicht so, wären wahrscheinlich bereits erhebliche Mittel in die Entwicklung solcher Medikamente geflossen.

Heute kommt der Anstoß für Forschung und Entwicklung aus dem Bereich Nuklearmedizin. Gelingt es, die unvermeidlichen Nachteile einer Bestrahlung weiter zu senken, erschließen sich wahrscheinlich weitere Anwendungen für Strahlentherapien. Folgerichtig untersucht man besonders Medikamente, die bereits in der Krebstherapie eingesetzt werden. Bei diesen Medikamenten kennt man bereits sehr gut die Wirkungen auf den menschlichen Körper und etwaige Nebenwirkungen. Man will ja vermeiden, daß man den Teufel mit Beelzebub austreibt.

Ein solcher Stoff ist DIM (3,3′-diindolylmethane). Er kommt in der Natur in manchen Kreuzblütlern, wie Rotkohl, Blumenkohl und Brokkoli vor und wird schon länger zur Krebsbehandlung eingesetzt. Die Georgetown University hat diesen Stoff nun zum Patent für die Behandlung von Strahlenopfern angemeldet. In einer aktuellen Veröffentlichung werden die Forschungsergebnisse vorgestellt. Es wurden Ratten mit einer Dosis von 13 Gy (1300 rad) bestrahlt. Diese Dosis ist für Ratten normalerweise zu 100% tödlich. Sie sterben in wenigen Tagen. Ein Teil der Tiere wurde mit DIM behandelt. Ihn wurde täglich DIM gespritzt (Anmerkung: Bei so hohen Strahlendosen wird der gesamte Verdauungstrakt förmlich durchlöchert, wodurch eine normale Nahrungsaufnahme unmöglich wird. Also kein Versuch für Tierschützer!). Über 60% der behandelten Ratten haben auch noch nach 30 Tagen überlebt. Diese Tiere sollen bis zum natürlichen Ableben ohne erkennbare Schäden weitergelebt haben. In einer weiteren Versuchsreihe wurden Ratten mit 7 Gy (700 rad) bestrahlt. Unbehandelt, sind 50% nach 30 Tagen verstorben, behandelt haben rund 90% überlebt. Insofern hoffnungsvolle Ergebnisse.

Es ist aber nicht nur eine Erhöhung der Überlebenswahrscheinlichkeit fest zu stellen, sondern es sind auch andere Veränderungen meßbar. Dies betrifft einzelne Zellkulturen genau so, wie Blutuntersuchungen. Ein wesentlicher Effekt scheint auf der Anregung der Fähigkeit einer Zelle zur Reparatur von DNA-Brüchen zu liegen. Es werden aber auch die Symptome einer Strahlenkrankheit (Störung der Elektrolyte-Bilanz, zunehmende Entzündungen etc.) deutlich gesenkt. Gerade hierin, wird eine potentielle Anwendung als unterstützendes Medikament bei hoher Strahlenbelastung gesehen.

Ausblick

Es geht hier nicht um die Vorstellung eines neuen „Wundermedikaments“. Vielmehr geht es darum, auf die laufende Forschung aufmerksam zu machen. Ein Gebiet, das sich weitgehend unbeachtet von der Öffentlichkeit vollzieht. Die Nuklearmedizin hat sich in nur hundert Jahren zu einem bedeutenden Zweig der Medizin entwickelt. Dies ist der entscheidende Punkt: Diese Fachrichtung gibt es überhaupt erst, seit die Röntgenstrahlung und die Kernspaltung entdeckt wurden. In Kombination mit Molekularbiologie etc. hat sie eine rasante Entwicklung vollzogen und führt ganz neben bei, zu einem immer besseren Verständnis von der Wirkung jeglicher Strahlung auf lebende Organismen. Je weiter diese Erkenntnisse fortschreiten, um so weiter wird der „Aberglauben“ zurück gedrängt werden. Entscheidend ist eine ganz andere Frage. Welche Konsequenzen hat es für eine Gesellschaft, wenn sie sich aus diesem Prozeß ausklinken will? Geht das überhaupt? Der Weg zurück ins Mittelalter, mag manchen schlichten Gemütern sehr verlockend erscheinen. Die Strahlenphobie, wird genau wie der „Hexenwahn“, durch zunehmende Aufklärung verschwinden. Die Geschwindigkeit wird – heute wie damals – maßgeblich durch wirtschaftliche Interessen bestimmt. Die „Angst vor Strahlung“ wird sich in eine „Angst vor Blitz und Donner“ verwandeln: Man versteht die dahinter verborgenen physikalischen Effekte, respektiert die möglichen Gefahren und kann deshalb hervorragend mit dem „unvermeidlichen“ Problem umgehen.

Und ewig grüßt das Tanklager

Die „Qualitätsmedien“ können gar nicht genug bekommen, von „der in wenigen Stunden tödlichen Dosis“ im Tanklager H4 in Fukushima. Es ist eine echte „Mann-beißt-Hund-Meldung“. Viel spannender jedenfalls, als ein Giftgaseinsatz oder gar die Bundestagswahl. Ob es sich dabei einfach nur um schlampigen Journalismus handelt (man hätte ja mal jemand fragen können, der sich damit auskennt) oder tumbe Propaganda, mag der Leser selbst entscheiden. Jedenfalls hält man seine Leser für arg kritiklos – um nicht zu sagen für dämlich. Da werden in den eigenen Berichten über die in „wenigen Stunden tödliche Dosis“ Bilder von Arbeitern in Schutzanzügen (dazu noch weiter unten) gezeigt, die zwischen den Tanks umherlaufen und sich diskutierend über die Betonwanne beugen. Das mag ja noch für manchen Rechtgläubigen, der seit Jahren gegen die „fiese Atommafia“ kämpft, logisch erscheinen. So sind sie halt, die profitgierigen Kapitalisten von Tepco. Was ist aber mit den schönen Photos von dem Besuch des japanischen Handelsministers Toshimitsu Motegi inmitten einer solchen Gruppe? Hat man je von einem „Herrschenden“ gehört, der sich freiwillig und unnötig „verstrahlt“? Man muß also gar nichts von Strahlenschutz verstehen, um diese Berichte kritisch zu hinterfragen. Etwas gesunder Menschenverstand würde ausreichen – oder man hat halt etwas ganz anderes im Sinn.

Man unterscheidet α – (Heliumkerne), β – (Elektronen) und γ -Strahlung (elektromagnetische). Jede, dieser ionisierenden Strahlungen hat eine charakteristische biologische Wirkung und „Durchdringungsfähigkeit“. Für α – Strahlung reicht ein Stück Papier oder ein Zentimeter Luft als Abschirmung aus. Völlig anders ist die Situation, wenn α -Strahlung erst im Körper freigesetzt wird. Für den gleichen Energiegehalt wird deshalb eine 20fache Schadenswirkung angenommen. Ganz ähnlich verhält es sich mit der anderen Teilchenstrahlung, der β – Strahlung. Sie dringt nur oberflächlich in Stoffe ein. Eine Abschirmung von ein bis zwei Metern Luft reicht aus. Genau hier, liegt das Mißverständnis begründet. Im Sinne des Strahlenschutzes spielt nur die γ – Strahlung für einen „Tanklagerbesucher“ eine Rolle: Man muß durch einen Schutzanzug mit Atemmaske verhindern, daß radioaktive Partikel in den Körper oder auf die Haut gelangen. Ist dies gewährleistet, kann man im Sinne des Arbeitsschutzes α- und β -Strahlung vergessen. Für die Bestimmung der zulässigen Aufenthaltszeit z. B. ist nur die laufende Messung (Dosimeter) der γ -Strahlung von Interesse. Die γ -Strahlung hat in all den berichteten Fällen etwa 1,5 mSv/h (an den „heißen Stellen“, nicht etwa im gesamten Tanklager) betragen. Eigentlich, nicht der Rede wert – jedenfalls kein Grund für ein meßbar zusätzliches Krebsrisiko.

Warum also die plötzliche Aufregung über ständig steigende und gar „tödliche Strahlung“? Wahrscheinlich eine Kombination aus Unwissenheit und Sensationsgier. Das zweite dürfte überwiegen, denn man hätte ja mal jemanden fragen oder googeln können. Tepco veröffentlicht täglich die Meßwerte an verschiedenen Kontrollstellen. Da das Internet nicht vergisst, kann man die Entwicklung gut nachvollziehen. Fukushima ist eben nicht Tschernobyl! Die Meßwerte haben sich nicht verändert. In letzter Zeit ist lediglich eine Interpretation durch Laien hinzugekommen.

Tepco hat neben der Nuklidzusammensetzung der Wässer und der γ-Strahlenbelastung auch einen Wert für die β-Strahlung angegeben. Wie schon weiter oben gesagt, wird β-Strahlung durch Luft sehr stark abgeschirmt. Die Meßwerte werden von Tepco in einem Abstand von 70 μm gemessen. Das Abwasser in den Tanks hat β-Werte von 1,8 bis 2,2 Sv/h. Solch hohe Werte bedeuten für einen Fachmann nur eins: Paß auf, daß du diese Brühe nicht ins Auge kriegst, sonst könntest du dein Augenlicht (Linsentrübung) verlieren! Mehr aber auch nicht. Selbst bei längerer Einwirkung auf der Haut, würde sich lediglich eine Hautrötung ergeben. Solange man die Pfütze nicht austrinkt, besteht keine Gefahr. Noch einmal in aller Deutlichkeit: Es gibt keine tödliche Dosis für eine äußerlich wirkende β.-Strahlung. Schon der Schmerz durch den „Sonnenbrand“ würde jeden Menschen genug Zeit lassen, sich zu entfernen.

Das Tanklager

Bei dem betreffenden Tanklager handelt es sich um „mobile“ Tanks, die eiligst aufgestellt und teilweise sogar umgesetzt wurden. Sie sind aus einzelnen, gebogenen Segmenten zusammengeschraubt. Um sie überhaupt wasserdicht zu bekommen, sind in die Fugen Gummidichtungen eingelegt. Eine solche Konstruktion, in so hoher Stückzahl, bei den lokalen Wetterverhältnissen (große Temperaturschwankungen, Taifune, Erdbeben etc.) kann nicht über längere Zeit dicht bleiben. Ständige Leckagen waren vorhersehbar.

Die in den Medien angegebene Menge von 300 m3, die ausgelaufen sein sollen, ist mit Vorsicht zu genießen. Geht man in die Originalangaben von Tepco, handelt es sich eher um eine Abschätzung. Es wurde in einem Tank eine Absenkung des Flüssigkeitsspiegels um etwa 3 m gegenüber seinen Nachbartanks festgestellt. Keiner weiß genau, ob er jemals ganz voll war, wieviel verdunstet ist usw. Es wurde Wasser aus der Auffangwanne um den Tank abgepumpt, aber nicht so viel. Nach Tepco etwa 4 m3 (!) bis zum 20. August. Der Rest „könnte“ im Boden versickert sein. Die in den Medien gemachte Aussage, es seien 300 m3 verseuchtes Wasser in den Ozean gelangt, ist so nicht haltbar und eher durch Meßwerte entkräftet. Erst recht nicht, daß die in dem Wasser enthaltene Radioaktivität dorthin gelangt ist. Der Boden wirkt in jedem Fall als Filter und Ionentauscher.

Als Gegenmaßnahmen wurden jetzt (!!) alle Ablaufventile in den Auffangwannen geschlossen. Es wurden unter alle Leckstellen Absorptionsmatten ausgelegt, um zukünftig besser kontrollieren zu können, wieviel Wasser ausgelaufen ist und ob etwas versickert ist. Nach dem Umpumpen des schadhaften Tanks soll die Wanne mit einem Hochdruckreiniger gereinigt werden und eine 50 cm Bodenschicht am Auslaufventil abgetragen werden. Der verseuchte Bodenbereich wurde mit Gummimatten und Sandsackbarrieren gesichert, damit kein verseuchtes Wasser (Regen) in die Entwässerungssysteme gelangen kann.

Als die wirksamste Gegenmaßnahme erscheint der gute alte Nachtwächter: Zukünftig geht alle drei Stunden eine Fußstreife kontrollieren.

Woher kommt das Wasser in den Tanks?

Nach wie vor müssen alle drei Reaktoren gekühlt werden. Dazu wird ständig Wasser in die Reaktorgefässe gepumpt. Durch die Leckagen in den Steuerstabführungen etc. fließt das Wasser in einem offenen Kreislauf in die Kellerbereiche des Kraftwerks. Dort vermischt es sich mit eindringendem Grundwasser und wird abgepumpt und einer Aufbereitung zugeführt. Das Grundwasser ist Brackwasser, wodurch der Salzgehalt im Rücklauf größer wird. Die Aufbereitung erfolgt zur Zeit in zwei Schritten: Dem SARRY-Verfahren und einer Umkehrosmose. In der SARRY-Stufe wird durch Adsorption (vor allem) Cäsium und weitere 60 Spaltprodukte (teilweise) abgeschieden. Die Umkehrosmose entspricht einer Meerwasserentsalzungsanlage: Es entsteht ein Wasserstrom „reines“ Wasser, welches wieder zur Kühlung in die Reaktoren eingespeist wird und ein „Konzentrat“, welches ins Tanklager geht. Ein typisches Meßprotokoll vom 9. 8. 2013 zeigt folgenden Verlauf: Das Wasser kommt beispielsweise mit 56000 Bq/cm3 Cs137 aus dem Keller in die Anlage rein. Dort wird soviel Cäsium abgeschieden, daß es die SARRY-Stufe im Mittel mit 1,3 Bq/cm3 verläßt. Nach der Umkehrosmose ergibt sich ein Reinwasserstrom mit einem Gehalt unter der Nachweisgrenze, aber ein Konzentrat mit 2,7 Bq/cm3 Cs137 für die Tankanlage. Am Rande bemerkt sei, daß der Wert für Cs137 für Trinkwasser nach internationalem Standard 10 Bq/Liter maximal betragen soll. Man könnte jetzt also mit fug und recht sagen, daß das Wasser im Tanklager 270 mal den Grenzwert für Trinkwasser übersteigt. Hört sich doch gleich viel gefährlicher an, nicht wahr?

Die Brennelemente sind durch das Unglück zerstört worden und teilweise wahrscheinlich aufgeschmolzen und wieder erstarrt. Sie haben jedenfalls keine Schutzhülle mehr und befinden sich auch nicht mehr in ihrem ursprünglichen (sehr widerstandsfähigen) chemischen Zustand. Das „Reinwasser“ zur Kühlung wird sie deshalb beständig weiter auslaugen. Es kann auch kein Gleichgewichtszustand angestrebt werden, solange das Wasser immer noch über die zerstörten Keller abfließen muß. Solange es nicht gelingt einen geschlossenen Kühlkreislauf zu bauen, hat man eine „ständige Quelle“ für verseuchtes Wasser. Ziel muß es daher sein, so schnell wie möglich, den alten Brennstoff aus den Reaktoren zu entfernen. Das ist aber leichter gesagt, als getan. Insofern ist es folgerichtig, mit Hochdruck eine stationäre Wasseraufbereitung zu bauen. Es wird noch eine erhebliche Menge mittelaktiven Abfalls anfallen, denn mit der Entfernung aus dem Wasser ist es nicht getan.

Einfach ins Meer kippen?

Manche Kritiker von Tepco schlagen nun eine radikale Lösung vor: Anstatt immer mehr Tankanlagen zu bauen, einen Tanker chartern und das radioaktive Wasser auf hoher See verklappen.

Radioaktive Materialien sind keine Bakterien oder Viren. Eine Vermehrung ist ausgeschlossen. Sie werden einfach nur weniger. Ferner bestimmt immer die Dosis das Gift. Je stärker man die radioaktive Lösung verdünnt, um so ungefährlicher wird sie. Setzt man sie weit genug draußen frei, ist eine Anreicherung über die Nahrungskette, auf für den Menschen schädliche Konzentrationen, ausgeschlossen. Übrigens genau die Lösung, die die Sowjetunion für die Entsorgung ihrer Atom-U-Boote gewählt hatte.

Ob man nun das Meer als Müllkippe nutzen sollte, ist eher eine ethisch-moralische oder juristische Frage. Die Naturwissenschaft kann allenfalls bei der Beantwortung helfen. Das Meer ist ist mit einem Volumen von über 1,5 Milliarden Kubikkilometern gigantisch groß. Zwar gibt es bedeutende regionale Unterschiede (z. B. Mittelmeer und offener Atlantik) und insbesondere sehr unterschiedliche Lebenswelten (Korallenriff bis Tiefseewüste), trotzdem ist es in seiner chemischen Zusammensetzung erstaunlich homogen. So enthält jeder Kubikmeter Meerwasser rund 433 Milligramm Uran, was eine Gesamtmenge von 5 Milliarden Tonnen gelösten Urans ergibt. Einschließlich der natürlich entstehenden Spaltprodukte, eine Menge Radioaktivität. Allein die Menge des gelösten radioaktiven K40 (Kalium hat auch jeder Mensch in seinen Knochen; „eigene Strahlung“ etwa 0,17 mSv/a) beträgt 530 Milliarden Curie (1 Cu ist die Aktivität von einem Gramm Radium oder 37 GBq). Das ist für sich eine gewaltige Menge Radioaktivität – aber eben fein verteilt. Es gibt aber durchaus auch Unterschiede: Die Konzentration im Golf von Mexiko ist höher – eine Folge der Zahlreichen Öl- und Gasbohrungen dort.

Nach Schätzungen verschiedener unabhängiger Institutionen (Tokyo University of Marine Science, Woods Hole Oceanographic Institution, National Oceanography Centre in Southampton etc.) werden etwa 0,3 TBq monatlich durch Fukushima ins Meer abgegeben. Die auf Messungen und Ausbreitungsrechnungen beruhenden Werte, bewegen sich in einer Bandbreite von 0,1 bis 0,6 TBq. Ist das nun sehr viel? Allein durch die Wasserstoffbombentests in den 1960er Jahren wurden im nördlichen Pazifik mehr als 100.000 TBq Cs137 eingetragen. Die Wiederaufbereitungsanlage in Sellafield hat in 40 Jahren 39.000 TBq in die Nordsee abgegeben.

Die bisher höchsten Werte im Seegebiet zwischen 30 und 600 Kilometer vor Fukushima wurden 3 Monate nach dem Unglück gemessen. Es ergaben sich 3 Bq/Liter Cs137 . Im gleichen Zeitraum wurde ein natürlicher Eintrag von 10 Bq/Liter K40 gemessen. Schön, daß uns die Meßtechnik erlaubt, notfalls auch noch einzelne Kerne festzustellen.

Anreicherung über die Nahrungskette

Ist seit Beginn der „Anti-Atomkraft-Bewegung“ immer das schärfste Schwert in jeder Diskussion. Leider ist es nur sehr eingeschränkt und mit Vorsicht zu gebrauchen. In der Wissenschaft wird sie über das Verhältnis der Konzentration in der Umgebung zu der im Lebewesen bestimmt. Plankton reichert z. B. die Radioaktivität rund 40-fach an. Aber schon in den nächsten Schritten der Nahrungskette wird die Konzentration wesentlich geringer. Sie ist keinesfalls additiv. Biologie ist halt komplizierter. Zudem ist jedes Lebewesen für unterschiedliche Nuklide auch unterschiedlich selektiv. Wir erinnern uns noch an die Empfehlung nach Tschernobyl, nicht zu viel Pilze zu essen. Nebenbei gesagt, haben wir durch den „Praxistest“ Tschernobyl eine Menge über solche Ketten lernen können.

Wie schön, daß nun auch schon eine Auswirkung von Fukushima über den Pazifik bis nach Kalifornien festzustellen ist. Es ist nichts so schlecht, daß es nicht zu irgendetwas nützlich ist. Der „Nuklidcocktail“ von Fukushima dient nun dazu, die Wanderwege des von der Ausrottung bedrohten blauen Thunfisch zu erforschen. Nach Veröffentlichung erster Ergebnisse, waren sofort die Panikmacher zur Stelle und sahen sich in ihren schlimmsten Befürchtungen bestätigt. Die Ergänzung der Wissenschaftler ging natürlich bei den Medien verloren: Ein Erwachsener müßte 2,5 bis 4 Tonnen pro Jahr von diesem Thunfisch essen, um überhaupt auf den zulässigen Grenzwert zu kommen. Dieser ist aber noch weit von jeglicher Schädigung entfernt, sonst wäre es ja kein Grenzwert. Feststellbar, ist eben noch lange nicht schädlich.

Wer Angst vor „von Fukushima verseuchtem Tunfisch “ hat, sollte besser gar keinen Fisch essen. In jedem Fisch kann man unter anderem Po210 mit einer zigfach höheren „Strahlenbelastung“ nachweisen. Es stammt aus der natürlichen Zerfallskette des im Meerwasser gelösten Urans. Es ist nur etwas schwieriger nachweisbar, da es sich um einen α-Strahler handelt. Deshalb wurde 2006 auch der Putingegner Alexander Litwinenko damit in London ermordet.