Die Causa Hirschgraben

Die nukleare Forensik ist ein relativ neues Gebiet, das sich mittlerweile etliche etablierte Forschungseinrichtungen auf die Fahnen geschrieben haben um dem Wandel der Zeit hierzulande zumindest gegenüber der Öffentlichkeit werbewirksam gerecht zu werden. Kernforschung, oder etwas moderner gesagt Nuklearforschung, ist heute eben leichter zu rechtfertigen, wenn man den Polizisten spielt, als wenn man Räuber ist, zumindest nach außen hin. So auch in Karlsruhe. Es gibt dort am KIT Campus Nord (früher Kernforschungszentrum Karlsruhe) eine Einrichtung die früher Plutoniuminstitut hieß und mittlerweile etwas gefälliger in Joint Research Institute der Europäischen Kommission umbenannt wurde. Dieses Institut hat bereits in einem Mediationsverfahren mit der Bevolkerung zur Rechtfertigung eines umstrittenen Neubaus im Jahre 2011 ein Wichtiges seiner Forschungsgebiete benannt: "Nukleare Forensik und Entwicklung von Methoden zur Bekämpfung von Nuklear-Schmuggel". An einer geeigneten technischen Ausstattung braucht man sicher keine Zweifel haben, an dem Willen das auch zum Schutze der Bevölkerung und der Umwelt zu tun aber schon. Denn keine 500m von der Haustür entfernt, am historischen Hirschgraben, lässt sich eine deutliche Kontamination des Ufers im Bereich der Abwassereinleitungen erkennen, die ganz sicher einer forensischen Überprüfung bedarf. Man findet dort nämlich neben mehr als 3000 Bq/kg Cäsium-137 auch noch etwas mehr als 400 Bq/kg Americium-241. Und das Americium-241 kann weder aus Tschernobyl stammen, noch von den früheren Kernwaffentests. Es ist ein Zerfallsprodukt des Plutonium-241, welches sich z.B. in Brennstäben beim Abbrand anreichert.

Aus der Tiefenverteilung der Kontamination könnte man schließen, dass da vor etlichen Jahren "etwas" passiert sein muss. Aber die Abteilung Sicherheit und Umwelt (SUM) am KIT kann sich bisher nicht erklären, wie diese deutliche Kontamination zustande kam. Und natürlich, keine der am Campus angesiedelten Institute und Einrichtungen will es freiwillig gewesen sein. Auch bemerkenswert, dass selbst die staatliche Aufsichtsbehörde, das LUBW, welche die kerntechnischen Einrichtungen in Karlsruhe kontrolliert, eine derartige Kontamination an der Uferböschung gegenüber den Einleitstellen bis heute nicht bemerkt hat. Es müssen erst Hobbyisten kommen, welche die Grenzen ihrer selbstgebauten Messgeräte testen wollen um das zu bemerken. Vielleicht liegt es aber auch daran, dass bereits 1960, das damalige Atomforschungszentrum Karlsruhe in seinem Bericht KfK 0036 mit dem Titel "Die Behandlung der Abwässer auf dem Gelände des Atomforschungszentrums Karlsruhe" der Öffentlichkeit gegenüber ganz vollmundig erklärte (Zitat Seite 1/2): "Die Regenwässer (I) der gesamten Station werden in Betonrohren einem kleinen Vorfluter, dem sog. Hirschgraben zugeführt. Das Wasser des Hirschgrabens dient zur Bewässerung von Wiesen und Feldern. Es ist ausgeschlossen, daß das Regenwasser über die vorhandene natürliche Radioaktivität hinaus, zusätzlich durch radioaktive Stoffe seitens der Station kontaminiert werden könnte." (Zitat Ende). Mit Station war damals der erste Schwerwasser-Reaktor Karlsruhe mit 12MW Leistung auf dem Gelände gemeint.

Man kann daher sagen, der Hirschgraben wäre heute sicherlich ein nettes und sehr naheliegendes Übungsgebiet für die Forensiker des JRC wo sie ganz hilfreich beweisen könnten, wozu sie in der Lage sind.

Nichts desto trotz gibt es natürlich auch Leute aus der Citizen Science Community, die Spaß an der Ermittlungsarbeit haben (siehe Karlsruher Referenzcaesium). Man muss sogar sagen, die Community hat relativ schnell auf dem Gebiet der nuklearen Forensik Großartiges geleistet, in dem sie nämlich zunächst einmal gammaspektroskopisch nachgewiesen hat, dass in der Erde an der Böschung auch Americium zu finden ist. So einfach ist dort der Nachweis von Am241 nämlich gar nicht. Aber im Forensik-Ringversuch "Orchideenerde" bei dem etliche Experten aus der Citizen Science Szene mit unterschiedlichen Anlagen eine Probe der Erde von der Böschung analysiert haben, wurde genau dies mehrfach eindeutig nachgewiesen. Allen die bisher mitgemacht haben, gebührt großer Dank für die vielen Stunden vor der Anlage! Hier der Bericht zu diesem gammaspektroskopischen Ringversuch:
Das Gamma-Spektrum des Karlsruher Referenz-Cäsium-137

Auch im Geigerzähler-Forum (externer Link) fand das Thema schnell Beachtung. Hier entstanden sogar Gammaspektren mit Reinstgermanium- (HPGe-)Detektoren, die das Am241 eindeutig bestätigten.

Aber auf der anderen Seite des Zauns kam auch schnell Bewegung in die Sache: Bereits einen Tag nach Erscheinen dieser Location auf der Geiger-Caching Webseite bekamen wir Post von der Abteilung Sicherheit und Umwelt (SUM) des KIT und wurden zu einem Austausch ans KIT eingeladen. Kurz darauf erschien vom Umweltministerium diese Mitteilung:
Umgebungsmessung ergibt leicht erhöhte radiologische Aktivität im Bereich eines Einleitbauwerks in Eggenstein-Leopoldshafen
Diese Mitteilung führte dann zu entsprechenden Pressemitteilungen bei etlichen Medien, teilweise gekürzt bzw. mit modifiziertem Inhalt. Gleichzeitig ordnete das Umweltministerium die Sicherstellung der kontaminierten Erde an. Darauf hin gruben die SUM Mitarbeiter die am stärksten kontaminierte Erde bei Sandfang 5 ab. Dabei kam dann nach ca. 20 cm Tiefe der Granit des Einleitbauwerks zum Vorschein, der laut KIT mit etwa 0.1uSv/h zur ODL an dieser Stelle beiträgt. Daher also die etwas merkwürdige Bemerkung in den Pressemitteilungen.


Bild: Hotspot am Sandfang 5, die Sicherstellung der Erde wurde vom Umweltministeriuem angeordnet

Der Besuch am KIT lief insgesamt in einer sehr freundlichen und offenen Atmosphäre ab. Man zeigte uns das beeindruckende Labor und unsere aktivste Probe wurde sogleich gammaspektroskopisch vermessen. Die Werte bestätigten voll und ganz den Befund (siehe Messprotokoll KIT).
Allerdings enthält diese Messung nur die über die Gammaaktivität bestimmbaren Radionuklide. Über Alphastrahler wie Plutonium-238, -239 und 240 sowie über reine Betastrahler wie z.B. Plutonium-241 und Strontium-90 ist so keine Aussage möglich. Warum insbesondere diese Radionuklide noch wichtig wären, liegt an dem Americium das wir gefunden haben. Das Americium kann eigentlich nur aus Plutonium durch Zerfall entstanden sein, da es in Reaktor-Brennstäben bzw. bei deren Wiederaufbereitung erst durch Zerfall des Pu241 mit einer HWZ von 14.5 Jahren entsteht. Es würde aber auch in der Umwelt entstehen, wenn dort Plutonium-241 deponiert worden wäre. Und das Herauszufinden wäre forensisch gesehen, die Herausforderung.

Nun liegt es nahe, das Internet zu durchforsten, ob es Hinweise auf einen Störfall geben könnte, der für diese Kontamination eine Erklärung wäre. Ein Ereignis fällt dann relativ schnell auf, für das man aus einigen Quellen übereinstimmende Berichte findet: Der Auflöser-Störfall in der Wiederaufarbeitungsanlage (WAK) im Jahre 1980. Das Ergebnis der Recherche zu diesem Auflöser-Störfall findet man hier:

Recherche Auflöser-Störfall

Es liegt also nahe, dass bei diesem Störfall nennenswert Cäsium-137 als auch Pu-241 sowie andere kürzerlebige Radionuklide aus dem Auflöser in den Hirschgraben gelangt sind. Schaut man sich nun den Aufbau der Am241 Aktivitätskonzentration durch den Zerfall des Pu241 über die Jahre hinweg unter Idealbedingungen an, erkennt man, dass man dann eine aktuelle Aktivitätskonzentration von 487 Bq/kg für das gefundene Am241 erreicht, wenn die Anfangs-Aktivitätskonzentration des Pu241 vor 40 Jahren etwa 18000 Bq/kg betrug.



Dann müssten aber heute auch noch 2590 Bq/kg an Pu241 in der Erde sein. Die sind sehr schwer festzustellen, da Pu241 ein sehr nieder-energetischer Betastrahler mit einer mittleren Betaenergie von 5keV ist. Er kann normalerweise nur indirekt über das Am241 bestimmt werden oder sehr aufwändig über eine chemische Abtrennung des Pu241 mit einer anschließenden Flüssigkristall-Spektrometrie. Die Abteilung SUM des KIT hat diese Ausstattung im Labor und ist auch sehr erfahren damit. Allerdings ist der Prozess doch so zeitaufwändig, dass es noch etwas dauern könnte, bis man hierzu Näheres erfährt. Genauso wird natürlich auch das Umweltministerium wissen wollen, was da außer Cäsium und Americium sonst noch zu finden ist, in der Erde am Hirschgraben. Vermutlich wird es auch noch die Gründe dafür wissen wollen, so dass die KIT Mitarbeiter nun genauso eine Archiv-Recherche machen werden. Man kann nur hoffen, dass die Bevölkerung wenigstens 40 Jahre nach einem Störfall den Umfang und die Hintergründe richtig erfährt. Aber vor allem im Umweltministerium hat sich ja Einiges getan seit vor 40 Jahren. Immerhin steht nun eine grüne Waldorf- und Naturpädagogin an der Spitze des Ministeriums und es wäre schon sehr verwunderlich, wenn sie es tolerieren würde, wenn derartige Hinterlassenschaften aus einer ungeliebten Ära vor dem Campus einer baden-württembergischen Exzellenz-Uni von heute wie ein Schandfleck herumläge.

Nun ist natürlich die Frage, wie das Ganze strahlenschutzrechtlich zu bewerten ist. Letzten Endes werden das Juristen, die auf das Strahlenschutz-Gesetz spezialisiert sind, entscheiden müssen. Dennoch kann man sich aber auch selbst Gedanken machen, wie man an der Stelle entscheiden würde, wenn man etwas dazu zu sagen hätte. Speziell für den Rückbau von kerntechnischen Anlagen gibt es ein sogenanntes "de-Minimis Konzept". Es besagt, dass man der Bevölkerung 10µSv im Jahr aus radiologischen Altlasten zusätzlich zur natürlichen Strahlenbelastung zumuten kann. Dabei sind alle möglichen Expositionspfade zu berücksichtigen. Nun kann man sich denken, dass am Hirschgraben der Expositionspfad "Ingestion" (Verschlucken) relevant werden könnte, wenn beispielsweise ein Kind beim Spielen am Bachbett etwa 100g der Erde von der Böschung verschluckt. Verwendet man dann die Dosiskoeffizienten für die effektive Folgedosis bei Ingestion, wie sie vom BfS veröffentlicht werden, dann kann man aus den Aktivitätskonzentrationen der in der Erde enthaltenen Radionukliden die effektive Folgedosis berechnen. Was man dazu braucht sind aber neben den Aktivitätskonzentrationen des Caesium und Americium, noch die des Plutonium. Da man aber die Plutonium-Aktivitätskonzentrationen unter der Annahme eines bestimmten Massenverältnisses der Plutonium-Isotope untereinander, wie sie beispielsweise bei der Wiederaufbereitung von Brennelementen entstehen, berechnen kann, ist die Abschätzung aus der gammaspektroskopisch bestimmten Am241 Konzentration unter der Annahme möglich, dass das Plutonium 241 in nur einem einzigen Störfall freigesetzt wurde. Die typischen Massenverhältnisse können beispielsweise dem Bericht KfK 3551 des Kernforschungszentrums entnommen werden.



Dosisabschätzung für Ingestion


Man kann also erkennen, dass die Werte mit dem Lebensalter stark abnehmen, allerdings ergibt sich für einen Säugling doch eine effektive Folgedosis von grob abgeschätzt 500uSv und für den Erwachsenen 34uSv, die nun im Gegensatz zu den 10uSv aus der "de-Minimus Regel" zu sehen sind.

Darüberhinaus ist die Sache auch deswegen noch etwas brisant, da ja Plutonium 241 ein Spaltmaterial ist. Das sollte also ganz prinzipiell nicht einfach so in der Landschaft rumliegen. Demnach wäre eine Dekontaminierung bzw. Sanierung der Uferböschung im Bereich der Einlaufbauwerde im Prinzip unumgänglich. Es bleibt also spannend auf welche Plutonium-Werte das KIT nun selbst kommt und was am Ende schließlich entschieden wird.

Was noch zu erwähnen wäre: Seit es das Umweltinformationsgesetz (UIG) des Bundes aus dem Jahre 2005 und dem der Länder gibt, müssen die Behörden den Zugang zu Daten wie beispielsweise der Radioaktivität des Bodens bereitstellen, so dass sich jeder Bürger auch aktiv darüber informieren kann. Damit ist nun relativ wahrscheinlich, dass hier doch noch etwas mehr Licht ins Dunkel der Vergangenheit kommen wird.


Die ursprüngliche Videodoku auf youTube von Uraninit: https://www.youtube.com/watch?v=5kvdapOr9zo (externer Link)

Und die Fortsetzung davon: https://youtu.be/hHjVD4Pif7A (externer Link)