ABC-Waffen (Zusammenfassung)

Allgemeines

Unter A-Waffen (A von atomar) versteht man in diesem Zusammenhang den Einsatz radioaktiver Substanzen zum bewussten Schaden oder Tod von Menschen, Tieren oder Pflanzen. Anders als bei den biologischen oder chemischen Waffen, würden A-Waffen in der Praxis wohl nur gegen Menschen eingesetzt. Derartige Waffen sind nicht nur Atom-, Wasserstoff- oder Neutronenbomben, sondern theoretisch alle existierenden radioaktiven Substanzen. Besonders gefährlich könnte die Anwendung von Plutonium und natürlich ein Terroranschlag auf einen Kernreaktor, eine Wiederaufbereitungsanlage oder einen Castortransportbehälter sein. Aber leider würden sich auch eine Reihe von z.B. in der Medizin verwendeten Radionuklide, wie J 131 oder Co 60 für den Bau einer so genannten schmutzigen Bombe gut eignen. Dabei wären die unmittelbaren gesundheitlichen Folgen gar nicht so gravierend, viel gefährlicher und wirkungsvoller wäre die dabei zu erwartende Massenpanik. Und welche Auswirkungen derartige Panikreaktionen hätten, ist gut an den Reaktionen auf die damals vermeintlich mit der Post versandten Milzbranderreger zu studieren.

Es stellt sich nach dem 11. September 2001 die Frage, ob ein Anschlag mit radioaktivem Material bzw. ein Anschlag auf ein Kernkraftwerk in Deutschland möglich ist. Diese Frage kann an dieser Stelle natürlich nicht beantwortet werden, das ist Sache der Sicherheitsdienste bzw. der Politik. Aber der Bundesumweltminister hat das Risiko, dass z.B. eine Verkehrsmaschine gezielt auf ein Kernkraftwerk gelenkt wird, als vorstellbares Risiko bezeichnet und nicht mehr - wie bisher - zum vernachlässigbaren Restrisiko erklärt. Und am 02. November 2001 hat die Internationale Atomenergie Behörde in Wien (IAEO) durch ihren Sprecher David Kyd derartige und andere Anschläge für möglich erklärt.

Aber unabhängig von politischen und strategischen Sicherheitsdiskussionen sollen hier zu dieser Thematik eine Reihe von Sachinformationen geliefert werden. Doch eines ist dabei unbestritten: ein gelungener Anschlag auf ein Kernkraftwerk wäre eine Katastrophe, die den furchtbaren Anschlag vom 11. September 2001 in den Schatten stellen würde.

Mögliche Szenarien

Es gibt mittlerweile Kernwaffen mit der Sprengwirkung einiger Kilotonnen TNT, die praktisch in einer Aktentasche transportiert werden können. Derartige Waffen befinden sich aber nur im Besitz der großen Nuklearmächte. Es ist daher extrem unwahrscheinlich, dass Terrorgruppen in deren Besitz gelangen können.

Es ist jedoch vorstellbar, dass sich Terrorgruppen in den Besitz größerer Mengen Plutonium 239 bringen können. Plutonium 239 ist sicherlich - vor allem in den Staaten der alten Sowjetunion - für entschlossene Terroristen mit (sehr viel) Geld erhältlich.

Mit etwas Fachwissen könnte es dann möglich sein, z.B. zwei unterkritische Massen von Plutonium 239 mit Hilfe konventionellen Sprengstoffs zu einer überkritischen Masse zusammen zu bringen, so dass es zu einer unvollständigen Kettenreaktion, also einer Art Atombombe kommen kann. Dabei würde zwar bei weitem nicht das Zerstörungspotential einer A-Bombe erreicht, aber große Mengen Plutonium 239 würden über eine größere Fläche verbreitet werden. Noch einfacher und genauso "wirkungsvoll" wäre es, Plutonium mit Hilfe konventionellen Sprengstoffs als so genannte schmutzige Bombe - ohne eine Kettenreaktion auszulösen - über eine größere Fläche zu verteilen. Dazu müsste das Plutonium allerdings in Pulverform aufbereitet werden, was auch mit einfachen technischen Mitteln durchaus möglich wäre.

Schmutzige Bomben

Als eine besondere Gefahr wird von der Internationalen Atomenergie Behörde (IAEO) vor dem Einsatz einer so genannter "schmutziger Bomben" gewarnt. Darunter ist die Explosion konventionellen Sprengstoffs, mit dem radioaktive Substanzen verbreitet werden sollen zu verstehen. Als "geeignete" Radionuklide sind besonders langlebige, gut zu verarbeitende und im Prinzip leicht erhältliche Substanzen zu verstehen.

Freisetzung von Plutonium

Es sei beispielsweise angenommen, dass 15 kg Plutonium, z.B. mittels konventionellen Sprengstoffs, aus einer Sportmaschine oder einem Ballon (Radius 2-3 m) zerstäubt oder bei dem Anschlag auf eine Wiederaufbereitungsanlage, z.B. in La Hague/Frankreich, freigesetzt würden.

Um wenigstens eine ungefähre Abschätzung über die daraus erfolgte radioaktive Verseuchung zu bekommen, sei davon ausgegangen, dass das Plutonium in einer Höhe von 1000 m verstreut wird und sich in einem Luftkegel mit einem Winkel von 90° gleichmäßig bis zum Boden verteilt. Das Volumen eines derartigen Kegels ergibt sich mit einer Höhe h = 1000 m und einen Radius r = 1000 m zu:

Die betroffene Fläche des Kegels am Boden hätte dann die folgende Ausdehnung:

F = r2 = 3,14 × 1 km2 = 3,14 km2

Wie erwähnt, sei davon ausgegangen, dass sich das Plutonium für eine gewisse Zeit gleichmäßig über das betrachtete Luftvolumen verteilt, bevor es sich am Boden ansammelt.

Dieses Modell weicht sicherlich in einer Reihe von Faktoren von der Realität ab, so würde z.B. bereits ein leichter Wind die gesamte Verteilung verändern. Aber die vorgestellte Rechnung ist dennoch eine gute Basis für einen Überblick über die zu erwartenden Gefahren.

Da 1 kg Pu 239 eine Aktivität von 2,3 × 1012 Bq besitzt, besäßen 15 kg eine Aktivität von 34,5 × 1012 Bq. Die Aktivität in dem betrachteten Luftkegel mit einer Höhe von h = 1000 m und einem Radius von r = 1000 m würde sich dann pro m3 Luft wie folgt berechnen:

eine "Normalperson" atmet pro Minute rund 6 Liter Luft in die Alveolen der Lunge ein, pro Stunde also rund 360 l = 0,36 m3. Somit würde nach diesem Modell bei einer Person innerhalb von 1h

0,36 × 34,5 × 103 Bq = 12,4 kBq (1 kBq = 103 Bq)

Plutonium in den Inhalationspfad gelangen.

Die Strahlenbelastung durch 12,4 kBq wären dann 0,62 Sv = 620 mSv.

Es sei nochmals ausdrücklich darauf hingewiesen, dass dies nur eine grobe Annäherung darstellt, da die genaue Verteilung des Plutoniums kaum theoretisch vorhersehbar bzw. berechenbar ist. Sie hängt in der Realität von der Windrichtung und -stärke, der Temperatur, der Luftverschmutzung, der vorhandenen Bebauung u.ä. ab.

Da das Plutonium im wesentlichen α - Strahlung abgibt, ist die externe Strahlenbelastung gering.

Da Plutonium eine Halbwertzeit von 24.300 Jahren besitzt, wäre die betroffene Region jedoch für alle Zeit kontaminiert, da eine Dekontamination des Bodens oder der dort befindlichen Gebäude kaum oder nur mit ungeheurem Aufwand zu erreichen wäre. Das Plutonium würde als Metallverbindung im Boden verbleiben und aufgrund seiner schlechten Löslichkeit vermutlich zu keiner besorgniserregenden Gefährdung führen.

Kobalt 60

Eine weitere Gefahr wurde von der IAEO besonders erwähnt: In einigen deutschen und anderen strahlentherapeutischen Einrichtungen und vor allem in bestimmten Anlagen zur Materialprüfung, befindet sich Kobalt 60 (Co 60). Kobalt 60 besitzt eine Halbwertzeit von 5,27 Jahren bei einer Gammaenergie von rund 1 MeV.

Es sei zum Vergleich erwähnt, dass die Energie der Röntgenstrahlung in der Röntgendiagnostik von etwa 0,03 MeV (Mammographie) bis zu 0,15 MeV (Lungen-Hartstrahltechnik, CT) reicht. Die Anfangsaktivität einer medizinisch genutzten Kobaltquelle beträgt dabei rund 6000 Curie = 6 × 103 Curie = 2,2 108 MBq (1 Megabecquerel = 106 Bq). Diese Strahlenquellen sind derzeit relativ ungeschützt und unbewacht und wären daher relativ leicht zu entwenden, obwohl das "handling" mit diesen Quellen außerordentlich aufwendig und dabei lebensgefährlich wäre.

Sollte in einer Großstadt, z.B. von einem Flugzeug oder von einem Ballon aus, der nur einen Durchmesser von wenigen Metern haben müsste, eine konventionelle Sprengladung, die mit 2,2 × 1014 Bq an Kobalt 60 umgeben ist, gezündet werden, ergäben sich folgende Verseuchungen.

Wie bei der Modellrechnung mit dem Plutonium sei wiederum von einem Kegel mit einer Höhe von 1000 m und einem Radius von 1 000 m ausgegangen. Bei einer freigesetzten Aktivität von 2,2 × 1014 Bq ergibt sich dann bei einer gleichmäßigen Verteilung pro m3 Luft die folgende Aktivität.

Wie vorher dargestellt, atmet eine "Normalperson" pro Stunde ca. 0,36 m3 Luft in die Lungenbläschen (Alveolen) ein. Somit gelangt bei einer Person pro Stunde eine Aktivität von 0,36 × 105 Bq × 2,2 = 7,9 × 104 Bq = 79 kBq in die Lungen.

Daraus resultiert eine Strahlenexposition von 2 mSv, die etwa der natürlichen jährlichen Strahlenexposition entspricht.

Anders als bei dem (fast) reinen Alphastrahler Pu 239 strahlt Co 60 jedoch eine harte Gammastrahlung von 1 MeV Energie ab. Da sich das Kobalt in diesem Modell irgendwann auf der Grundfläche des Kegels abgelagert hat, berechnet sich die Aktivität dort pro m2 Fläche wie folgt:

Aus Tabellen ergibt sich, dass eine Punktquelle von 1 MBq Co 60 in 1 m Abstand pro Stunde eine Strahlenbelastung von 3,3 × 10-4 mSv zur Folge hat. Dann haben 70 MBq eine Strahlenbelastung für eine Person in 1 m Höhe von rund 23,1 × 10-3 mSv = 23 μSv pro Stunde und damit 220 mSv pro Jahr zur Folge. Da es sich hier aber nicht um eine Punktquelle, sondern um eine sehr große flächenhafte Quelle handelt, ist die für eine Person zu erwartende Strahlendosis etwa um den Faktor 6 höher und würde daher 1320 mSv = 1,32 Sv pro Jahr betragen. Dabei ist die Strahlenexposition unabhängig von der Entfernung vom Boden. Das betroffene Gebiet wäre daher ohne Dekontaminationsmaßnahmen für Jahrzehnte unbewohnbar.

Das inkorporierte Kobalt könnte mit Hilfe der DMPS = Di-Mercapto-Propan-Sulfansäure im Körper gebunden und über die Nieren ausgeschieden werden.

Neben den Kobaltquellen werden, wenn auch sehr selten, Quellen mit Cäsium 137 (Cs 137) als Therapieeinrichtungen verwendet. Cäsium 137 besitzt eine Halbwertzeit von 30,17 Jahren bei einer Gammaenergie von 0,66 MeV. Außerdem strahlt es Betastrahlen mit Energien von 0,5 MeV und 1,2 MeV ab.

Achtung!

Potentielle Attentäter seien eindringlich gewarnt, sich an den Co-60-Quellen zu schaffen zu machen. Ein unsachgemäßes Hantieren mit derartigen Quellen hat Strahlenbelastungen in einem Abstand von z.B. 10 cm von 6000 Sievert pro Stunde, also 100 pro Minute, zur Folge. Schwerste gesundheitliche Schäden, die mit großer Wahrscheinlichkeit zum Tod führen, wären die Folgen.

Anschlag auf ein Kernkraftwerk

Weltweit gibt es 438 zivile zur Stromerzeugung genutzte Kernkraftwerke, daneben eine Reihe von Forschungsanlagen sowie militärisch genutzte Anlagen. Bei einem gezielten Anschlag, z.B. aus der Luft, mit Hilfe einer großen Verkehrsmaschine oder einer entsprechenden Rakete auf ein Kernkraftwerk, könnten erhebliche Mengen Radioaktivität freigesetzt werden. Die dabei freigesetzten Mengen an Radioaktivität würden die in Tschernobyl noch deutlich übertreffen, Teile der BRD würden dann für unabsehbare Zeit unbewohnbar werden. Die Stabilität des Staates wäre möglicherweise in Frage gestellt.

Inwieweit Kernkraftwerke, vor allem die älteren, gegen den Aufprall einer vollgetankten großen Verkehrsmaschine geschützt sind, wird zur Zeit in der Fachwelt strittig diskutiert. Die deutsche Reaktorsicherheitskommission z.B. schließt das Freiwerden größerer Mengen an Radioaktivität aufgrund eines derartigen Anschlags nicht völlig aus.

Sollte ein deutsches Kernkraftwerk "erfolgreich" das Opfer eines Terroranschlags werden, dann ist mit dem Austritt zahlreicher und großer Mengen von Radionukliden zu rechnen. Ein Teil davon ist in der folgenden Tabelle dargestellt. Dabei sei von einem Reaktorinhalt von 106 t Spaltmaterial, z.B. in Biblis, ausgegangen. Die weniger gefährlichen Nuklide wie U 238 und U 235 sind in der Tabelle nicht berücksichtigt worden.

Verseuchung mit Cäsium

Bei einer radioaktiven Verseuchung aufgrund eines Anschlags auf ein Kernkraftwerk würden, wie die Tabelle zeigt, erhebliche Mengen an Cs 134 und Cs 137 freigesetzt und, wie sich nach dem Unfall von Tschernobyl gezeigt hat, auch längerfristig in die Umwelt gelangen. So würde das Cäsium als Alkalimetall Salze bilden und über die Pflanzen, wie z.B. Beeren und Pilze, direkt oder über Wildtiere, die diese Pflanzen aufnehmen, in die menschliche Nahrungskette gelangen.

Da Cs 137 eine Halbwertzeit von 30 Jahren besitzt, wäre z.B. nach 60 Jahren immer noch ein Viertel der ursprünglichen Menge vorhanden. Cäsium lagert sich beim Menschen vor allem in den Weichteilen an. Die Ingestion, also die Aufnahme über den Magen/Darmtrakt, von 1,1 MBq und die Inhalation von 3 MBq hätte eine effektive Dosis von 20 mSv zur Folge.

Das Cs 134 besitzt mit 2,06 Jahren ebenfalls eine nicht unbeträchtliche Halbwertzeit. Nach beispielsweise 10 Jahren wäre die ursprüngliche Aktivität erst auf rund 1/32 abgeklungen.

Die Ingestion, also die Aufnahme über den Magen/Darmtrakt, von 1,5 Bq Cs 137 hätte eine effektive Dosis von 20 mSv zur Folge. Die Inhalation von 3 MBq würde zu derselben effektiven Dosis von 20 mSv führen.

Inkorporiertes Cäsium ist mit Hilfe bestimmter Komplexbildner, wie z.B. dem Berliner Blau, aus dem Körper zu entfernen.

Verseuchung mit Jod

Jod lagert sich vor allem in der Schilddrüse an. Das Risiko, an Krebs zu erkranken steigt durch die Aufnahme von radioaktivem Jod in Abhängigkeit von der Dosis stark an, vor allem bei Kindern. Pro Tag werden von einer erwachsenen Person etwa 200 µg Jod in der Schilddrüse verbraucht. Durch die Einnahme von nicht radioaktiven Jodtabletten kann die Aufnahme von radioaktivem Jod stark reduziert bzw. verhindert werden.

Die in Apotheken angebotenen Jodtabletten dienen der Substitution bei Schilddrüsenerkrankungen. Daher sind die Mengen des in den Tabletten enthaltenen Jods von 100 μg bzw. 200 μg für eine Blockade der Schilddrüse zu gering. Die erforderlichen Tabletten mit Inhalten im Milligrammbereich werden von den Behörden an besonderen Orten vorrätig gehalten und im Ernstfall ausgegeben. Es liegt eine Verordnung vor, derartige Tabletten aus dem Arzneimittelrecht herauszunehmen, so dass über sie, unabhängig von diesem Gesetz und damit einfacher, verfügt werden kann. Es werden dabei Tabletten mit 130 mg Kaliumjodid, was 100 mg Jod bedeutet, vorrätig gehalten.

Menschen, die älter als 45 Jahre sind, sollten kein Jod als Prophylaxe einnehmen, da der mögliche Schaden durch die Auslösung einer Hyperthyreose erheblich größer ist als der prophylaktische Nutzen.

Jod 131 besitzt eine Halbwertzeit von 8 Tagen. So wären nach 80 Tagen, also nach weniger als 3 Monaten, nur noch 1/1024 der ursprünglichen Menge vorhanden. Die Ingestion, also die Aufnahme über den Magen/Darmtrakt, von 0,9 MBq J 131 hätte eine effektive Dosis von 20 mSv zur Folge, die Schilddrüse würde durch diese Aktivität mit ca. 0,75 Sv belastet.

Bei der Inhalation müssten 1,8 MBq aufgenommen werden, um zu einer effektiven Dosis von 20 mSv zu gelangen.

Verseuchung mit Strontium

Strontium belastet vor allem die Lunge. In diesem Zusammenhang sollen Sr 90 und Sr 89 betrachtet werden. Sr 90 besitzt eine Halbwertzeit von 28,6 Jahren und ist praktisch ein reiner Betastrahler mit einer Energie von 0,5 MeV. Bei einer Ingestion, also einer Aufnahme über den Magen/Darmtrakt, von 0,7 MBq und einer Inhalation von nur 0,1 MBq hätte das eine effektive Dosis von 20 mSv zur Folge.

Sr 89 besitzt eine Halbwertzeit von 50,5 Tagen und strahlt Betateilchen mit einer Energie von 1,5 MeV und Gammastrahlung mit einer Energie von 0,9 MeV ab. Mit Hilfe der Substanz Alginat kann Strontium im Körper gebunden werden und auf diese Weise ausgeschieden werden.

Anschlag auf eine Wiederaufbereitungsanlage

Bei einem gezielten Anschlag auf eine Wiederaufbereitungsanlage z.B. in La Hague in Frankreich käme es neben anderen Radionukliden zur Freisetzung erheblicher Mengen Plutonium. Französischen Quellen zufolge wären die Folgen ca. 60-mal schlimmer als die nach Tschernobyl. Die Folgen einer radioaktiven Verseuchung wären dann nicht nur für Frankreich verheerend. Mittlerweile hat Frankreich dort zum Schutz der Anlage Boden-Luft-Flugabwehrraketen installiert, deren Nutzen jedoch mehr als fraglich ist.

Gesundheitliche Folgen von Strahlung

Im folgenden werden die gesundheitlichen Folgen ionisierender Strahlung beim Menschen ausführlich vorgestellt und diskutiert.

Wirkungen von Strahlung mit kleinen Dosen

Die Wirkung von kleinen Strahlendosen wird vor allem anhand der ca. 100 000 sehr intensiv untersuchten überlebenden Atombombenopfer von Hiroshima und Nagasaki quantifizierbar. Dabei bestehen zunächst theoretisch die relevanten Folgen kleinerer Dosen auf den Menschen in der Entstehung bösartiger Erkrankungen wie Leukämie und Krebs oder in einer Veränderung des Erbguts. Die tatsächlichen Zusammenhänge sind in der Wissenschaft jedoch nicht unumstritten, da aufgrund der Datenlage notwendigerweise von höheren Dosen (~ 100 mSv) mittels mathematischer Operationen auf den Bereich niedrigster Dosen ( ~ μSv) extrapoliert wurde.

Die Zeit, bis nach der Bestrahlung das Maximum der Todesfälle bei Leukämie auftritt, ist mit ca. 3-8 Jahren relativ kurz, das von anderen Krebsarten, insbesondere solider Tumoren, dagegen ist erheblich länger. Die Latenzzeiten bei Krebs können bis zu einigen Jahrzehnten dauern. Die Entstehung von Leukämie oder Krebs durch ionisierende Strahlung beruht auf strahleninduzierten Veränderungen der DNA im Zellkern menschlicher Zellen. Eine Erhöhung von Missbildungen wurde an den beobachteten Gruppen bis heute nicht eindeutig nachgewiesen. Dagegen ist eine, wenn auch geringe, Erhöhung der Krebserkrankungen statistisch belegt. Bei diesen Betrachtungen sind jedoch die unter "Anmerkungen" in dem Kapitel "Genetische Strahlenwirkungen" gemachten Anmerkungen zu berücksichtigen.

Nach jahrelangen Diskussionen hat man sich international auf das folgende numerische individuelle tödliche Krebsrisiko geeinigt. Es beträgt nach dem ICRP-Report Nr. 60:

R = 5 × 10-2/1 Sv

Anmerkung: ICRP = International Commission on Radiological Protection. Die ICRP ist eine Einrichtung des internationalen Röntgenkongresses und diesem auch rechenschaftspflichtig.

Diese Gleichung sei an einem Beispiel erläutert:

Werden beispielsweise 106 = 1 Million Menschen, z.B. nach einem Terroranschlag, einer Ganzkörperbestrahlung (effektiven Dosis) von 1 Sv ausgesetzt, so werden in den nächsten Jahrzehnten demnach 106 × 5 × 10-2 = 50.000 Menschen aufgrund dieser Strahlenexposition zusätzlich an Leukämie oder Krebs sterben. Bei einer, z.B. infolge des Unfalls von Tschernobyl, sehr viel realistischeren Strahlenbelastung von 10 mSv, also einem Zentisievert, sind das immer noch 500 zusätzliche Krebstote bei einer Million derartig bestrahlter Menschen. Zur richtigen Einordnung dieser Zahl muss man allerdings berücksichtigen, dass innerhalb von 30 Jahren etwa 80.000 von dieser 1 Million Menschen natürlicherweise an Krebs versterben, soweit sie eine Teilmenge der Bevölkerung der Bundesrepublik darstellen. Bei 500 zusätzlichen Krebstoten würde damit die natürliche tödliche Krebsrate um ca. 0,6% erhöht.

Wirkungen von Strahlung mit hohen Dosen

Wie besprochen, tritt die Wirkung von Strahlung mit kleinen Dosen, also bei Dosen bis zu ca. 0,5 Sv, oft erst Jahre oder gar Jahrzehnte später auf. Diese Wirkungen bestehen in der Entstehung von Leukämie und Krebs durch Transformationen der DNA in den jeweiligen Körperzellen.

Anders ist die Wirkung von Strahlung mit hohen Dosen. In diesen Fällen treten die Wirkungen - je nach Dosis - sofort, aber spätestens nach einigen Tagen und Wochen auf. Bei Ganzkörperdosen über 7 Sv, der eine Person kurzfristig ausgesetzt war, ist die Überlebensrate nahezu Null. Bei noch höheren Dosen, z.B. über 10 Sv, wird das zentrale Nervensystem (ZNS) stark geschädigt. Wird die effektive Dosis auf über 100 Sv gesteigert, tritt der Tod durch Ausfall des zentralen Nervensystems innerhalb von Minuten bzw. sofort als so genannter ZNS-Sekundentod ein.

Derartig hohe Dosen sind nur unter Extrembedingungen vorstellbar, so z.B. in der Nähe eines Reaktorkerns oder in der Nähe einer atomaren Reaktion.

Bei Ganzkörperdosen, die höher als 0,5 Gy sind, treten Organschäden in der folgenden Reihenfolge auf: blutbildende Organe, Magen-Darm-Trakt, Lunge, innere Organe und ZNS. Die blutbildenden Organe (rotes Knochenmark) befinden sich beim Erwachsenen vor allem in den gelenksnahen Röhrenknochen, im Becken, in der Schädelkalotte, in der Wirbelsäule sowie im Brustbein.

Bei höheren Dosen etwa ab 2-5 Sv werden die Zellen des Darmepithels und damit deren Regeneration ge- bzw. zerstört. Es kommt zu schweren Schleimhautentzündungen (Mucositis) mit einer Zerstörung des gesamten Darmepithels.

In der folgenden Tabelle sind die Wirkungen von kurzfristig auf den Organismus einwirkender Strahlung mit hohen effektiven Dosen dargestellt:

Symptome nach einer kurzzeitigen Ganzkörperbestrahlung

Die Behandlung von Menschen, die einer hohen effektiven Strahlendosis bis zu ca. 10 Sv ausgesetzt waren, ist sehr aufwendig und, wie sich nach dem Unfall von Tschernobyl gezeigt hat, meist nicht sehr erfolgreich. Die Personen müssen so weit wie möglich aseptisch gehalten sowie auftretende Infektionen mit Antibiotika behandelt werden. Eine wochen- bis monatelange intensivmedizinische Betreuung auf Spezialstationen ist erforderlich. Knochenmarkstransplantationen, z.B. nach dem Unfall von Tschernobyl, wurden nicht überlebt.

Bei hohen Dosen nimmt die Transformationshäufigkeit von Zellen, u.a. durch den Tod der Zellen, wieder ab, so dass die für den Niedrigdosisbereich abgeleiteten Formeln für die Entstehung von Krebs nur mit Einschränkungen auf den Bereich höherer Dosen übertragen werden können.

Genetische Strahlenwirkungen

Die bisher diskutierten Strahlenwirkungen betrafen die Folgen für eine bestrahlte Person selber. Man bezeichnet derartige Strahlenwirkungen als somatische Strahlenschäden. Durch ionisierende Strahlung werden mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit aber auch die Samen- bzw. Eizellen der betroffenen Personen verändert, so dass es zu Mutationen dieser Zellen kommen kann. Diese Mutationen können an die folgenden Generationen weitergegeben werden und dort zu Fehlbildungen führen. Da an den beobachteten Gruppen bisher keine statistisch nachweisbaren Erhöhungen von Fehlbildungen beobachtet wurden, können nur Grenzbetrachtungen angestellt werden. Daher liegt nach den ICRP-Repot Nr. 60 das Risiko höchstens bei:

Rg = 1 × 10-2/1 Sv

zu erwarten ist.

Auf Zehntausend Geburten kommt somit unter den genannten Umständen rein rechnerisch im Mittel 1 fehlgebildetes Kind. Die mittlere Rate an fehlgebildeten lebendgeborenen Kindern liegt in den Industrienationen zwischen 2 % und 5 %. Bei 10 000 Geburten kommen also - spontan, d.h. ohne eine zusätzliche Strahlenexposition - zwischen 300 bis 500 Kinder mit Fehlbildungen zur Welt. Das genetische Risiko, also von Schäden durch ionisierende Strahlung auf das Erbgut, ist daher deutlich geringer als das somatische Risiko.

Anmerkung:

Die Stammzellen (Spermatogonien) sind sehr strahlenempfindlich; daher ist eine Transformation, die zu einer Missbildung führt, bei diesen Zellen eher unwahrscheinlich, da sie entweder nicht geschädigt sind oder aber nach einer Schädigung absterben.

In der dann folgenden Entwicklungsreihe, insbesondere bei den Spermatoiden, ist eine genetische Transformation wahrscheinlicher - diese Zellen haben aber nur eine begrenzte Lebenszeit von ca. 6 Wochen. Es ist außerdem anzunehmen, dass genetisch veränderte Spermien mit einer deutlich geringeren Wahrscheinlichkeit zur Befruchtung einer Eizelle gelangen, da sie z.B. in ihrer Beweglichkeit eingeschränkt sind.

Gegenüber einer strahleninduzierten Missbildung besitzt der Organismus also eine Reihe von Absicherungen, so dass bisher kein Nachweis für genetisch bedingte Missbildungen gelang und die tatsächliche Bedeutung vermutlich gering ist. Hinzu kommt, dass Populationen nach Katastrophen, wie aus den Atombombenabwürfen von Hiroshima und Nagasaki, in ihrem Fortpflanzungsdrang gebremst sind und die o.g. 6-Wochen-Frist daher gewährleistet ist. Bei einer Dauerbestrahlung, wie z.B. bei den Radarsoldaten könnte es allerdings zu davon abweichenden Reaktionen kommen.

Stochastische Strahlenwirkungen

Unter stochastischen Effekten versteht man all die jenigen Wirkungen von ionisierender Strahlung, bei denen die Wahrscheinlichkeit für ihr Eintreten mit der Dosis steigt - nicht jedoch die Schwere der Erkrankung. Obwohl der Dosis-Wirkungs-Zusammenhang in diesem Dosisbereich nicht direkt beobachtbar ist, also auf statistischen Modellannahmen beruht, wird zur Zeit angenommen, dass eine Schwellendosis nicht existiert. Das heißt, dass Strahlung mit einer extrem geringen Dosis theoretisch zu Krebs führen kann.

Es besteht eine bekannte statistische (ca. 30%) Wahrscheinlichkeit für den Menschen, auch ohne Bestrahlung irgendwann in seinem Leben (meist jedoch im höheren Lebensalter) an Leukämie oder Krebs zu erkranken. Wird ein bestimmtes Kollektiv jedoch ionisierender Strahlung ausgesetzt, so steigt bekanntermaßen das Krebs -bzw. Leukämierisiko für diesen Personenkreis an. Je höher die Dosis war, der diese Menschen ausgesetzt waren, desto größer wird der Anteil an Leukämie- bzw. Krebserkrankungen sein. Es steigt also die Wahrscheinlichkeit, zu erkranken. Der Verlauf der Erkrankung, also die "Schwere", ist dagegen von der Dosis, der die betroffene Person ausgesetzt war, unabhängig.

Deterministische Strahlenwirkungen

Neben den stochastischen Effekten treten bei Strahlenexpositionen so genannte deterministische (veraltet: nichtstochastisch) Effekte auf. Bei diesen deterministischen Effekten hängt die Schwere der Erkrankung von der Dosis ab, jedoch nicht die Wahrscheinlichkeit für ihr Auftreten. Bei dieser Art der Strahlenwirkung gibt es einen Schwellenwert, der überschritten werden muss, ehe irgendwelche gesundheitliche Veränderungen feststellbar sind; es existiert also eine Schwellendosis. Deterministische Effekte sind z.B. strahlenbedingte, nicht bösartige Hautveränderungen oder Augenschäden, die erst ab bestimmten Dosen auftreten und mit der Dosis an Schwere zunehmen. Weiterhin zählen alle in der obigen Tabelle aufgeführten Folgen zu diesen Strahlenwirkungen.

Gefährdung schwangerer Frauen

Im Gegensatz zur Gefährdung des Erbguts von bestrahlten Personen ist das Risiko, dass ein Ungeborenes durch die Einwirkung von ionisierender Strahlung Schäden erleidet ungleich größer. Ungeborenes Leben ist daher in ganz besonderem Maße durch ionisierende Strahlung gefährdet. Ein Embryo ist besonders empfindlich gegen ionisierende Strahlung; in den ersten 10 Tagen sogar extrem empfindlich. Untersuchungen haben gezeigt, dass bereits eine Strahlung von 0,1 Sv bei Embryonen bis zum 10. Intrauterinen Lebenstag letal wirken kann. Als relativ ungefährlich gilt heutzutage lediglich eine Dosis bis zu ca. 50 mSv.

Diese besondere Gefährdung erklärt sich aus dem in dieser Zeit schnellen Wachstum noch unreifer und undifferenzierter Zellen. Dabei ist jedoch wichtig zu erwähnen, dass eine Strahlenexposition vor der Einnistung entweder keinen oder einen tödlichen Schaden, der in der Regel zu einem Abort führt, zur Folge hat.

Strahlenbelastungen in der Zeit vom 10. - 50. intrauterinen Lebenstag führen zu schweren Organ- und Hirnschäden. Durch die Opfer von Nagasaki und Hiroshima wurden viele Erkenntnisse über Strahlenwirkungen an Embryonen gewonnen. Im Folgenden ist ein Diagramm dargestellt, das den zeitlichen Verlauf der Organausformung (Organogenese) darstellt.

Organogenese beim menschlichen Embryo, angegeben in Wochen nach der Befruchtung

Grundsätzlich sind Gewebe um so strahlenempfindlicher, je weniger differenziert sie sind und je häufiger sich ihre Zellen teilen. Für die Strahlensensibilität einzelner Gewebe ergibt sich entsprechend der Abnahme ihrer Strahlenempfindlichkeit etwa die folgende Reihenfolge:

• Embryo
• lymphatische Organe
• Knochenmark
• Darmtrakt
• Eizellen
• Samenzellen
• Epiphysenfugen
• Augenlinse
• periphere Nerven
• Muskelgewebe

Eigene Schutzmaßnahmen

Wie der Staat die Bürger gegen mögliche Anschläge mit Radionukliden schützen kann, soll hier nicht diskutiert werden, das sei der Politik vorbehalten.

Aber nach der erfolgten Verseuchung bestimmter Gebiete mit radioaktivem Material können sich die dort lebenden und damit direkt betroffenen Personen in begrenztem Umfang selber schützen, bevor professionelle medizinische Hilfe zur Stelle ist bzw. woanders zur Verfügung steht.

Allein durch das Verwenden von nassen Tüchern oder einem speziellen Mundschutz u.ä. kann man sich zumindest in einem begrenzten Umfang vor der Inkorporation mit Radionukliden schützen. Dies ist natürlich nur begrenzt effektiv, hilft aber, da sich die meisten Radionuklide an in der Luft vorhandene Schmutzteilchen anheftet und daher eine Größe besitzen, die durch derartige "Filter" begrenzt bereits zurückgehalten werden. Professionelle Kräfte, wie Feuerwehr, Technisches Hilfswerk, Polizei oder die Bundeswehr, werden natürlich mit speziellen Schutzanzügen und Atemmasken ausgerüstet.

Sowie Ihnen bekannt geworden ist, dass sich ein derartiger Anschlag ereignet hat, sollten Sie entweder Schutzräume aufsuchen oder, sofern das nicht möglich ist, zu Hause einen oder mehrere Räume mit Klebestreifen und nassen Tüchern nach außen hin abdichten und sich selber in der gleichen Weise, auch im Haus, schützen.

Legen Sie sofort Wasservorräte in der Badewanne, in Töpfen oder Schüsseln an und verwenden Sie nur mit Sicherheit nicht kontaminierte Getränke und Lebensmittel.

Informieren Sie sich laufend über Radio und/oder Fernsehen. Sowie die Möglichkeit besteht, verlassen Sie das kontaminierte Gebiet. Aber bevor Sie das tun, informieren Sie sich, ob es nicht sinnvoller sein kann, einige Tage in der, in gewissen Umfang, geschützten Wohnung zu verbleiben.

Plutonium ist vor allem wegen seiner Alphastrahlung gefährlich, die aber dringt in Wasser oder Gewebe nur wenige Zehntel Millimeter tief ein. Plutonium bedroht Sie daher nicht von außen. Sie dürfen es allerdings nicht inkorporieren, da es im Körperinneren sehr gefährlich ist.

Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Bestrahlung durch gammastrahlende Nuklide mit einer hohen Gammaenergie, wie z.B. durch J 131 oder Co 60, auch von außen gefährlich ist. Dagegen ist es ungleich schwieriger, sich zu schützen, zumal in den modernen Häusern mit ihren relativ dünnen Wänden. So nimmt die Dosis z.B. von J131, das eine Gammaenergie von 400 keV besitzt nach etwa 12 cm in Wasser (Ziegelwand) erst auf die Hälfte und nach 36 cm auf rund ein Zehntel ab.

Natürliche Strahlenbelastung

Unter der natürlichen Strahlenbelastung versteht man die aus natürlichen Strahlenquellen herrührende Strahlung, der die Menschen ausgesetzt sind. Sie wird als effektive Dosis mit der Maßeinheit Sievert bzw. Millisievert (mSv) angegeben. Die effektive Dosis ist eine biologische Einheit, die verschiedene Arten von Strahlung in ihrer Wirkung vergleichbar macht. In der Bundesrepublik Deutschland beträgt sie pro Jahr in Meereshöhe im Mittel 2,4 mSv. Mit Ausnahme von einzelnen Regionen der Erde, wo die Strahlenexposition wegen hoher Vorkommen an radioaktiven Substanzen im Boden besonders groß ist, gilt dieser Wert für die meisten Gebiete. Aber dennoch existieren auch innerhalb Deutschlands gewisse Abweichungen von diesem Wert, so z.B. in einigen Bereichen des Schwarzwaldes oder in Gebieten der ehemaligen Wismuth in der Umgebung von Schneeberg in Sachsen. Die gesamte natürliche Strahlenbelastung setzt sich aus der kosmischen Strahlung, der inkorporierten Strahlung und der terrestrischen Strahlung zusammen.

An dem Konzept und der Durchführung dieses Beitrags hat einen wesentlichen Anteil:

Prof. Dr. med. Dipl.-Phys. Peter Wust

Klinik für Strahlenheilkunde der Charité Berlin

Standort Wedding

Milzbrand-Erreger