Radioaktive Dekontamination der Biosphäre – Wie soll man mit Radioaktivität umgehen?

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Voraussetzungen sind der Indifferentenartikel »Was ist schlimm an Kernspaltung?« .
Wie wir aus den Vorgängerartikeln gelernt haben, erzeugt Kernspaltung Radioaktivität. Diese Radioaktivität muß eingedämmt werden.

 

Warum muß man existierende Radioaktivität eindämmen?

Glaswolle, Asbest, Radioaktivität

Mechanik – Geometrie
Schon Glaswolle ist ein bedenkliches Produkt, das aufgrund seiner extrem feinen und harten Fasern bei äußerer Einwirkung Hautreizungen hervorruft. Fasern mit einem Ø < 3 µm sind heute verboten, jedoch kann auch nicht-“lungengängige” Glaswolle in der Lunge Schaden hervorrufen – insbesondere, wenn die Lunge und ihre mechanischen Reinigungsfähigkeiten bereits vorgeschädigt sind. Für Augen und Atemwege besteht die Gefahr einer Beschädigung und eines “Entaglement” mit extrem harten Fasern. Glaswolle kann Gewebe (be)schädigen und steht im Verdacht Krebs zu erregen. Die Steigerung von Glaswolle heißt Asbest. Asbest nun besteht aus Fasern, die einen sehr viel kleineren Durchmesser haben können, als 3 µm. möglich sind Durchmesser unter 1 µm und sogar viel kleiner als 100 nm. Biologisches Gewebe ohne Schutzschicht (wie man es im Austauschorgan Lunge findet,) kann einer so dünnen Faser, wenn sie hineinsticht, keinerlei Widerstand entgegensetzen. Wenn wir zum Vergleich ein extrem scharfes Messer betrachten, ist Asbest viel schärfer. Das heißt, daß Asbest nicht nur stechen, sondern auch schneiden kann. Einzelne Fasern, die in biologisches Gewebe geraten, kann man daraus nicht wieder entfernen. Sie erzeugen Verletzungen auf zellularer Ebene und können auch Mikroorganismen und genetisches Material in Zellen transportieren. Die meisten Zellen sterben daran und so entstehen Ödeme und Vernarbungen. Wenn eine Faser einen Durchmesser hat, der hundert mal kleiner als der von Glaswolle ist, dann ist die Querschnittsfläche 10 000 mal kleiner, der Widerstand gegenüber Asbest zu dem gegenüber Glaswolle also 104 mal zu schwach. Das Krebsrisiko von Asbest – abgesehen von anderen Problemen ist also viel viel höher.

Betrachten wir nun Radioaktivität. Elementarteilchen sind sehr sehr klein. Sie sind viel kleiner, als ein Atom. Durch Materie fliegen sie daher in der Regel daher erst ein ganzes Stück hindurch, bevor sie zufällig auf einen Kern oder gar auf ein Elektron stoßen. Ein Atomkern hat einen Durchmesser zwischen 2 und 20 fm. Ein α-Teilchen liegt bei ca. 3 fm (Femtometer). (Zur Erinnerung: µ = 10-6, n = 10-9, p = 10-12, f = 10-15) Ein Alpha-Teilchen hat also einen Durchmesser von etwa 3×10-15 m. Das ist 10000000 mal kleiner, als die kleinsten Asbest-Fasern. Die Querschnittsfläche eines Alpha-Teilchen (= Heliumkerns) ist daher 100-billiardenfach kleiner, als die einer Asbestfaser.
 

Mechanik – Energie
Die Energie, die radioaktive Teilchen (aus Zerfallsprozessen entstanden) mitbringen, ist dabei hundertmillionenfach höher, als die Bewegungsenergie ganzer Moleküle. Der Raum innerhalb normal dichter Materie erscheint Elementarteilchen weitgehend leer, so daß Neutronen und Gammastrahlen oft meterweit eindringen können. Betastrahlen können noch cm- und mm-weit und Alphastrahlen immerhin noch mehrere zehn bis hundert µm eindringen. Woran liegt das?
 
Geladene Teilchen (α-s und β-s) haben ein elektrostatisches Feld um sich. Fliegen sie extrem schnell durch Materie, ionisieren sie diese Materie wie ein kleiner umgekehrter Staubsauger. Elektronen sind leicht und können ihre Energie bei wenigen verteilten Stößen an andere Elektronen oder Kerne abgeben. Alpha-Teilchen sind doppelt geladen und aufgrund der 7000-fach höheren Masse sehr viel träger. Sie ionisieren alles, was ihnen zu nahe kommt. deswegen verlieren sie ihre Energie auf winzigen Milimeterbruchteilen. Im biologischen Gewebe bedeutet das, daß eine Strahlenquelle, die ins biologische Gewebe gerät, im Falle von Alpha-Strahlung ihre nähere Umgebung verbrennt. Ein Elementarteilchen ist trillionenmal schärfer, als die schärfste Messerspitze. Wird die Asbestfaser durch die brownsche Molekularbewegung (Energie um kT) bewegt, ist die Energie eines Elementarteilchens in der Regel hundertmillionenfach höher. Moleküle, ganze Zellorganellen, DNA und Genom kann zerstört oder unbrauchbar werden.
 

Mechanik – Fazit
Die Kleinheit der geladenen Teilchen sorgt für ein rabiates elektrisches Feld, während die extrem hohe Energie dafür sorgt, daß die Teilchen während sie durch Moleküle, Festkörper oder lebende Zellen rasen, bei der Zerstörung chemischer Verbindungen kaum gebremst werden. Radioaktivität hat daher ein enormes Zerstörungspotential.
 

Träger der Radioaktivität

sind radioaktive Isotope chemischer Elemente. Sie kommen in normaler Materie vor und an ihr natürliches Vorkommen ist das Leben auf der Erde angepaßt.
 
die meiste Radioaktivität ist schon vergangen. Nur stabile oder sehr langlebige Isotope (geringer Aktivität) findet man hauptsächlich auf der Erde. Wenn nun die Reaktions-Produkte künstlicher Kernspaltung dazukommen, ist das eine frische kurzlebige Radioaktivität, mit weitaus größerer Aktivität. Diese kurzlebigen Produkte entstehen in Kernreaktoren, wie in »Was ist schlimm an Kernspaltung?« beschrieben, als Gemisch verschiedener Sorten von Radioaktivität. Sie sind chemisch und isotopisch vermischt. Trennt man sie chemisch, werden danach und selbst während der Trennung durch Zerfall wieder andere Elemente nachgebildet. Will man sie isotopisch trennen, muß man sie erst chemisch reinigen, da sonst Kontaminaton und Verstrahlung stören.
Der ultimative Horror sind lungengängige Teilchen, die α-Radioaktivität tragen.

Mehr noch, als wir uns für ein Ende der Förderung und für die Endlagerung von Asbest einsetzen, setzen wir uns erst recht für ein Verbot von Förderung von Uran und der Anreicherung von Uran und Plutonium ein.
 

Eindämmung

80 Jahre Kernspaltung und 57 Jahre Kernwaffen führen zu einer zunehmenden radioaktiven Verseuchung der Umwelt und der Lebensräume der Menschen. Daher ist es notwendig, über eine prinzipielle Eindämmung von Radioaktivität nachzudenken.

Die Schwierigkeit der Eindämmung von Radioaktivität liegt nicht nur in ihrer ständigen Produktion, sondern vor allem in der Vermischung des hochgefährlichen Materials mit anderen Stoffen, der Verstrahlung anderer Stoffe, seiner unsachgemäßen Lagerung und einem geradezu sorglosen Umgang der Verantwortlichen mit strahlendem Material, von welchem in der Regel nur noch die Intensität der Strahlung, nicht aber die Zusammensetzung bekannt ist.
 

Worin besteht die prinzipielle Schwierigkeit des Umgangs mit Radioaktivität?

Im Artikel »Was ist schlimm an Kernspaltung?« wurde bereits prinzipielles dazu geschrieben. Dieser Fortgeschrittenenartikel ist der rudimentären aber prinzpiell grundlegenden Erläuterung von Radioaktivität wegen eine unverzichtbare Voraussetzung für den vorliegenden Artikel. Wir setzen daher die Kenntnis von αβ– und γ-Strahlung und ihren Eigenschaften hier voraus.

Mit der Deklaration kontaminierter Abfälle als endzulagernder Müll geschieht etwas, das man vermeiden sollte. Kontaminierte Materialien werden zusammen mit entsprechend strahlendem anderen Müll vermischt. Die wirkliche Eindämmung der Radioaktivität läuft daher nicht nur auf Dekontamination, sondern auf Entmischung radioaktiv verunreinigten Mülls hinaus.
Auf das prinzipielle Problem der Vermischung, das hier mit dem der Radioaktivität zusammen erscheint, wurde in dem erwähnten Artikel und in »Planetostatische Nachhaltigkeit« eingegangen.

 

Unmöglichkeit der Eindämmung

Die Praxis des Umganges mit radioaktiven Stoffen in der Förderung, Herstellung (Isotopentrennung, Nutzung (im Kernreaktor), Aufarbeitung und Lagerung zeigt, daß Radioaktivität (bei weitem) nicht (ausreichend) eingedämmt werden kann. Überall auf der Welt, wo Radioaktivität verarbeitet oder genutzt wurde, sind die Böden radioaktiv kontaminiert. Das bedeutet, daß die Unsauberkeit beim Umgang mit Radioaktivität um Größenordnungen zu hoch für ihre extreme Gefährlichkeit ist.
 
Im Artikel »Planetostatische Nachhaltigkeit« wird erläutert, daß Endlagerung gefährlich, zu teuer und unmöglich ist. Da der Umgang zu schwer ist, läuft letztlich alles auf eine extrem energieaufwendige totale Trennung hinaus. Daher sollte man mit der Trennung so früh wie möglich beginnen und radioaktive Müllsorten genauestens dokumentieren und gar nicht erst miteinander vermischen.

 

Vernichtung und Eindämmung

Da jedoch bereits eine beachtliche Menge künstlicher (“frischer”) Radioaktivität entstanden ist, muß man damit irgendwie umgehen. Das Problem der Eindämmung von Radioaktivität stellt sich vom Anfang bis zum Ende (viele viele Halbwertszeiten lang) der Nutzung und Entsorgung.

Im Artikel »Planetostatische Nachhaltigkeit« wird erläutert, daß Radioaktivität zunächst 100%-ig rückholbar gelagert werden muß und bei zunehmendem Fortschritt mithilfe von MALDI-TOF-Sortierung oder mit selektiven Laser-Beschleunigungsverfahren im Vakuum getrennt werden müssen – einem Verfahren, das am Ende mehr Energie kosten wird, als die Erzeugung der Radioaktivität der Menschheit gebracht hat. Erst nach einer ausreichenden Trennung ( = Anreicherung) kann man an Konzepte, wie Transmutation oder an Energiequellen für interstellare Reisen denken.
 

 

Soweit machbare Eindämmung

Die Eindämmung selbst besteht zunächst in der Sicherung aller radioaktiven Reservoire – als nächstes aber auch im Wiedereinsammeln bereits in der Natur verteilter Radioaktivität. Das macht den größten Teil des Problems aus. Hierbei sollten jegliche biologischen Element-Anreicherungsphänomene ausgenutzt werden. Denkbar ist z. B. das systematische Einsammeln von Fisch-Leber und die Extraktion aller Schwermetalle. Von diesen kann man die radioaktiven Isotope dann abtrennen. Die Verringerung der bereits freien Radioaktivität wird tausende Jahre in Anspruch nehmen. Ein großer Teil wird sehr langsam ins Sediment der Ozeanböden eingebaut.

 

Acht Grundaufgaben

sind zu erfüllen:
 

Erste Aufgabe

Die allererste Aufgabe ist die Beendigung der Nutzung radioaktiver Substanzen im Krieg, ihre Ächtung und die Bestrafung aller Verantwortlichen der radioaktiven Kriegführung wegen Kriegsverbrechen.
 

Zweite Aufgabe

Ein Verbot der Förderung und Anreicherung von Radioaktivität ist zu erlassen, ihre Ächtung durchzusetzen. Anreicherungstechnologie sollte für die nächsten tausend Jahre nur der Lagerung und Entschärfung von radioaktiv kontaminiertem Müll dienen.
 

Dritte Aufgabe

Die Eindämmung von Radioaktivität ist zu einer Aufgabe globaler Bedeutung zu erklären und durch internationale Zusammenarbeit zu lösen. Radioaktive Zeitbomben im Zusammenhang mit Gewässern, sind zu erfassen und zu entschärfen.
 

Vierte Aufgabe

Die Konstruktion von Lagerbehältern für Radioaktivität sollte so beschaffen sein, daß sich ihre Eigenschaften über Jahrzehntausende nicht ändern.
 

Fünfte Aufgabe

Für Notfälle radioaktiver Kontamination sind in Echtzeit fernsteuerbare Roboter bereitzuhalten, mit denen man jegliche Dekontaminations- und Bergungsarbeiten durchführten kann.
 

Sechste Aufgabe

Die Nutzung geometriekontrollierter Kernspaltung ist zu verbieten, solange die Zerfallskanäle nicht hinreichend gesteuert werden können.
 

Siebente Aufgabe

Jegliche bereits Verseuchten Areale gehen der öffentlichen Nutzung verloren. Sie sind aber öffentlich zugänglich und so auch zu kartieren, genauso, wie man auch landminenverseuchte Gebiete kartiert.
 

Achte Aufgabe

Jegliche bisher frei gewordene Radioaktivität ist wieder einzusammeln.
 

 

Beispielaufgaben

Kartierung radioaktiv verseuchter Gebiete

Fälle wie Tokaimura, Harrisburg, Geesthacht, Tschernobyl, Fukushima und andere zeigen, daß im Falle realer radioaktiver Verseuchung der Umwelt eine öffentliche Kartierung der verseuchten Gebiete meist überhaupt nicht oder nur in unzureichendem Maße erfolgt. In den meisten Fällen dient das klar der Vermeidung von Schadenersatzansprüchen, hat jedoch gravierende Folgen, für Betroffene, die eigentlich hätten evakuiert werden müssen. Im Falle sehr alter Unfälle ist die Radioaktivität daher oft tief in die Böden und ins Grundwasser eingedrungen. Eine Kartierung ist dann nur noch mithilfe von Bohrungen möglich.
 

PAC-Kügelchen in Gesthacht einsammeln

Durch einen Unfall im Kernforschungsreaktor Geesthacht im Jahre 1986 sind kleine sogenannte PAC-Kügelchen aus speziellem Kernbrennstoff frei geworden. Diese Kügelchen sind verantwortlicher Weise natürlich einzusammeln. Leider haben die Behörden mittlerweile fast 30 Jahre verstreichen lassen ohne etwas zu tun. Daher wird hier die Aufgabe gestellt, alle PAC-Kügelchen in der Elbmarsch einzusammeln.
 
Wie soll das bewerkstelligt werden? Die Kügelchen sind kleiner als 40 µm. Daher ist es notwendig, die Eigenschaften die den Kernbrennstoff vor anderen Materien auszeichnen, auszunutzen, um ihn anzureichern. Im vorliegenden Falle fällt die Wahl auf eine fluide Zyklonierung. Dazu muß sämtlicher Boden, bis zur jeweils noch betroffenen Tiefe abgetragen, die feinsten Bestandteile eluiert und zykloniert werden. Aller Wahrscheinlichkeit nach ist eine Kaskade notwendig. Kann der Boden nachweislich vollständig gereinigt werden, kann er wieder ausgebracht werden. Dazu ist definitiv eine Kaskade notwendig. Dem Lösungsmittel sind nachfolgend alle Schwermetalle zu entziehen und die radioaktiven Bestandteile zu isolieren. Bereits gelöste Radioaktivität muß durch geeignete Chelatbildung gebunden werden.
 
Auf keinen Fall darf man die PAC-Kügelchen weiter erodieren lassen, da die Radioaktivität sich mit dem Grundwasser und dem Boden verbindet.
 

Roboter bauen

Für Notfälle chemischer oder radioaktiver Verseuchung sind Roboter zu bauen, die über eine sichere Entfernung mithilfe von sensorischen Ganzkörperschnittstellen in Echtzeit ferngesteuert werden können und in der Lage sind unter ätzenden, extrem heißen oder strahlenden Bedingungen jegliche reparatur-, bergungs- oder Aufräumarbeiten zu erledigen. Die Steuereinheit sollte zusammengesetzt aus selbstabdichtenden Modulen in sicherer Entfernung postiert werden können und Platz für mehrere Operators, einen Einsatzstab hben und Möglichkeiten der Dekontamination bieten. Die Roboter sollten schrauben, schweißen, reinigen und Material aufsaugen, filtern und verpacken können.
 

Bereits bekannte biologische Anreicherung nutzen

Alle Meeresraubfische, die besonders groß und vor allem besonders alt werden, sind, wenn sie gefangen werden, der Abgabepflicht zu unterwerfen und müssen der Giftsammlung zugeführt werden. In ihren Organen sammelt sich auch Radioaktivität. Eine Abgabepflicht für die Innereien bestimmter Meeresräuber ist international auszuhandeln.
Auch nach einer biologischen Anreicherung muß noch eine chemische und eine physikalische stattfinden. Erst dann hat man ein endlagerfähiges Produkt.
 
[Evariste]
 

Für Sozialisten gibt es als Einbettung den Artikel »Planetostatische Nachhaltigkeit«.

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