Die Aufgabe, Tritium-Ängste zu lindern

Viele Menschen hatten das Wort „Tritium“ wahrscheinlich noch nie gehört, bis die Diskussion über die Einleitung von aufbereitetem Abwasser aus dem Kernkraftwerk Fukushima Daiichi begann.

Mein Ursprung als Forscher war das Anschauen des TV-Anime Mobile Suit Gundam. Die Mecha-Anzüge in diesem Anime wurden mit Tritium betrieben, und eines meiner aktuellen Forschungsthemen ist der sichere Umgang mit diesem Treibstoff, um kompakte, hocheffiziente Fusionsreaktoren zu bauen. Eines meiner Hobbys ist es außerdem, natürliche Quellen im ganzen Land zu besuchen, um Proben zu entnehmen und die Tritiumkonzentration zu messen. Als Spezialist, der sich sowohl privat als auch beruflich stark mit Tritium beschäftigt, möchte ich mein Verständnis des Materials in möglichst einfachen Worten mitteilen.

Der Grund, warum Menschen Angst vor Monstern haben, liegt darin, dass sie nicht verstehen, was sie sind. Das Gleiche gilt für Tritium. Wenn die Menschen also mit einem besseren Verständnis damit umgehen können, werden sie keinen Grund zu solch extremer Angst haben.

Im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi wird Wasser zum Kühlen geschmolzener Brennstoffreste verwendet, was dazu führt, dass das Wasser mit hohen Konzentrationen an radioaktivem Material kontaminiert ist. Außerdem fließt Grundwasser in die Reaktorkammern und Regenwasser versickert, wodurch täglich etwa 100 Tonnen verunreinigtes Wasser entstehen. Das Wasser wird durch Adsorptionsanlagen geleitet, um die meisten der wichtigsten radioaktiven Elemente Cäsium und Strontium zu entfernen. Anschließend durchläuft es ALPS (Advanced Liquid Processing Systems), um die meisten anderen radioaktiven Elemente außer Tritium zu entfernen, und wird anschließend in Tanks gelagert. Diese letzte Stufe nennen wir „aufbereitetes Wasser“.

ALPS kann 62 Arten radioaktiven Materials, mit Ausnahme von Tritium, aus kontaminiertem Wasser entfernen, was zu „aufbereitetem Wasser“ führt. (© Nippon.com)

Tritium ist ein Wasserstoffisotop mit den gleichen chemischen Eigenschaften, aber zwei Neutronen mehr als ein typisches Wasserstoffatom. Es existiert in einem instabilen Zustand und zerfällt, wenn es ein Betateilchen freisetzt, und wird zu einem stabilen Heliumisotop mit zwei Protonen und einem Neutron. Das emittierte Betateilchen ist ein energiereiches Elektron, das als Betastrahl bekannt ist. Die Energie der Tritium-Betastrahlen ist jedoch im Vergleich zu anderer Strahlung extrem niedrig und kann von einem Blatt Papier blockiert werden. Mit anderen Worten: Es kann nicht durch die Haut oder einen Behälter gelangen, sodass keine Gefahr einer äußeren Exposition besteht.

Gelangt jedoch wasserhaltiges Tritium in den menschlichen Körper, kann es zu einer inneren Strahlenbelastung kommen. Es ist höchstwahrscheinlich dieser Punkt, der Anlass zur Sorge gibt, das mit ALPS behandelte Wasser ins Meer zu leiten. Natürlich würde es zu Problemen führen, wenn die Tritiumkonzentration im menschlichen Körper zu hoch ansteigen würde, aber die Weltgesundheitsorganisation hat Richtlinien herausgegeben, die besagen, dass es sicher ist, Wasser mit einer Tritiumkonzentration von 10.000 Becquerel pro Liter zu trinken.

Im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi ist geplant, mit ALPS behandeltes Tritiumwasser vor der Freigabe mit Meerwasser auf eine maximale Konzentration von 1.500 Bq/L zu verdünnen, was weniger als einem Sechstel der WHO-Richtlinie entspricht. Mit anderen Worten: Wenn Sie das Salz entfernen würden, hätte das Wasser vor der Freisetzung selbst keine Auswirkungen auf den menschlichen Körper, wenn es getrunken würde. Selbst wenn Sie dieses tritiumhaltige, aufbereitete Wasser ein Jahr lang trinken würden, gäbe es keine ernsthaften Auswirkungen durch die innere Belastung. (Und natürlich ist Meerwasser selbst ungenießbar.)

Dann wird dieses Wasser in den Ozean eingeleitet. Die Verdünnungskraft des Meerwassers ist so groß, dass es äußerst schwierig ist, einen einleitungsbedingten Anstieg des Tritiumgehalts in gesammeltem Wasser oder gefangenem Fisch nur wenige Kilometer von der Einleitungsstelle entfernt festzustellen.

Die jährlichen Expositionsdosen werden gemäß den Richtlinien zur Katastrophenvorsorge anhand eines angenommenen Wasserverbrauchs von 2,25 Litern pro Tag berechnet.

Tritium entsteht immer bei Kernspaltungsreaktionen, das heißt, dass alle Kernreaktoren und Wiederaufbereitungsanlagen für Kernbrennstoffe auf der Welt auch im Normalbetrieb Tritium freisetzen. Die produzierte Gesamtmenge ist weitaus größer als die Gesamtmenge im ALPS-behandelten Wasser aus Fukushima Daiichi, und dennoch ist kein messbarer Anstieg der Tritiumkonzentration im Meerwasser zu verzeichnen.

Auch bei Atomtests zwischen 1945 und 1980 gelangten große Mengen Tritium in die Umwelt. Der Grund dafür, dass die Meerwasserkonzentration trotz der anhaltenden Tritium-Einleitung aus den Atomanlagen der Welt nicht zugenommen hat, liegt darin, dass die Freisetzung durch Atomtests so groß war, dass die Menge des in den Ozeanen zerfallenden Tritiums auch heute noch größer ist als die Menge, die neu eingeleitet wird.

Darüber hinaus erreichte die Konzentration im Regenwasser in den 1960er Jahren, als die Atomtests ihren Höhepunkt erreichten, im Jahr 1963 einen Rekordwert von 110 Bq/L. Da 90 % des japanischen Trinkwassers aus Flussquellen stammt, wies das Trinkwasser damals hohe Konzentrationen auf. Ich selbst wurde 1966 geboren, was bedeutet, dass ich in meiner Kindheit Wasser mit hohem Tritiumgehalt getrunken habe.

Die Stilllegungsarbeiten am Kernkraftwerk Fukushima Daiichi sollen in Zukunft intensiviert werden. Dazu gehört auch die Entfernung von Schmelzrückständen aus der Reaktorkammer. Dies erfordert den Bau von Einrichtungen zur Probenanalyse, Lagereinrichtungen für Material und Ausrüstung sowie Einrichtungen zur Reaktion auf Unfälle.

Das Gelände rund um das Kraftwerk ist derzeit mit Wasserspeichern bedeckt. Um bei der Stilllegung voranzukommen, muss das mit ALPS behandelte Wasser abgelassen und die Tanks entfernt werden, um Platz für den Bau der für den Übergang zur nächsten Phase erforderlichen Anlagen zu schaffen.

Angesichts der Tatsache, dass dieser Vorfall auf der Internationalen Skala für nukleare und radiologische Ereignisse mit sieben bewertet wurde, dem schwersten möglichen Vorfall, und in ganz Japan Besorgnis erregte, ist es nur natürlich, dass die Menschen Misstrauen gegenüber der Tokyo Electric Power Company hegen. Es ist wahrscheinlich unvermeidlich, dass Menschen emotional nicht in der Lage sein werden, die Einleitung von aufbereitetem Wasser zu akzeptieren.

Die Ableitung des aufbereiteten Wassers kommt TEPCO jedoch nicht zugute. Stetige Fortschritte bei der Stilllegung des Reaktors sind notwendig, um eine echte Erholung für Fukushima zu erreichen, und eine Verzögerung der Freisetzung dieses Wassers, das kaum Auswirkungen auf die Umwelt oder die menschliche Gesundheit hat, wird diese Erholung nur verzögern.

Das von Panzern bedeckte Gelände des Kernkraftwerks Fukushima Daiichi. (© Nippon.com)

Bau eines unterirdischen Tunnels zur Ableitung von aufbereitetem Wasser 1 Kilometer vor der Küste, aufgenommen im September 2022. (© Nippon.com)

Die Regierung oder TEPCO können wahrscheinlich nichts sagen, was die Sicherheit dieses Prozesses zufriedenstellend erklären könnte. Sobald die Einleitung des ALPS-behandelten Tritiumwassers beginnt, werden einige aufhören, Meeresfrüchte zu kaufen, bis sie sehen, wie es weitergeht. An manchen schädlichen Gerüchten lässt sich nicht vorbeikommen.

Um dies so weit wie möglich zu reduzieren, müssen eindeutige Beweise vorgelegt werden, aber die Prüfung auf Tritium zur Feststellung der Lebensmittelsicherheit erfordert viel Zeit und Arbeit. Mit der sogenannten offiziellen Methode zur Messung von Tritium kann die Messung der Meerwasserkonzentrationen mehr als eine Woche und die Messung der Konzentrationen im Wasser von Fischen einen Monat dauern. Aber wer möchte schon Fisch essen, der nach dem Fang einen Monat lang gelagert wurde?

Meine Studenten und ich haben Experimente durchgeführt, um eine „Mikrowellenerhitzungsmethode“ zu entwickeln, aus der Überzeugung heraus, dass eine schnelle Messung der Tritiumkonzentration für die Bestätigung der Lebensmittelsicherheit unerlässlich ist. Vereinfacht ausgedrückt nutzt diese Methode einen Mikrowellenherd, um Wasser effizient aus Fischen zu gewinnen. Diese Methode dauert nur etwa 30 Minuten, um Tritium im Meerwasser zu messen, und weniger als eine Stunde, um es in der Feuchtigkeit im Inneren von Fischen zu messen. Fische können zwischen dem Fang und dem Erreichen der Verkaufsregale analysiert und für sicher erklärt werden.

Ich möchte, dass diese Analysemethode von Händlern genutzt wird, damit Supermärkte und Restaurants Fukushima-Meeresfrüchte beruhigt liefern und Verbraucher beruhigt essen können. Aus diesem Grund habe ich nicht vor, diese Technologie zu patentieren und unterstütze die Entwicklung weiterhin durch die Durchführung von Workshops zur Analyse von Tritiummessungen.

Als ich geboren wurde, arbeitete mein Vater im Fukushima-Dorf Kawauchi. Obwohl ich zu jung war, um mich an diese Tage zu erinnern, hoffe ich, dass sich mein Geburtsort, die Präfektur Fukushima, so schnell wie möglich erholt. Ich möchte mein wissenschaftliches Fachwissen nutzen, um dabei zu helfen, indem ich schädliche Gerüchte so weit wie möglich unterdrücke.

(Ursprünglich auf Japanisch veröffentlicht. Bannerfoto: Die Ableitungsanlage für aufbereitetes Wasser im Kernkraftwerk Fukushima Daiichi von TEPCO bei einer Veranstaltung zur Eröffnung für die Presse. Radioaktives Tritium enthaltendes aufbereitetes Wasser wird mit Meerwasser verdünnt, bevor es durch dieses Rohr zum Unterwassertunnel fließt. Aufgenommen am 26. Juni in Futaba, Präfektur Fukushima. © Jiji.)

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