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Rotwild im Schnee liegend

Nukleare Spurensuche im Wald

Wiener Forscher können der nuklearen Katastrophe von Fukushima einen erstaunlich positiven Aspekt abgewinnen. Sie haben eine neue Methode entwickelt, verbotene Kernwaffentests zu entlarven. Die Methode beruht auf den Abbauprodukten von Fukushima, die die Forscher in den Schilddrüsen heimischer Wildtiere gefunden haben.

Atomphysik 02.11.2012

Dass radioaktives Iod in der Schilddrüse gespeichert wird, ist spätestens seit der Reaktorkatastrophe von Tschernobyl bekannt. Solche instabilen Iodisotope entstehen bei der Kernspaltung, darunter auch Iod-131 mit einer Halbwertszeit von acht Tagen. Bereits kleinste, ungefährliche Mengen davon werden in der Schilddrüse angereichert.

Die Studie:

"Using Animal Thyroids as Ultra-Sensitive Biomonitors for Environmental Radioiodine" von Georg Steinhauser, Stefan Merz, Anna Kübber-Heiss und Christian Katzlberger ist am 25. Oktober in "Environmental Science & Technology" erschienen.

Wissenschaftler vom Atominstitut der Technischen Universität Wien, unter ihnen der Physiker Georg Steinhauser, haben nun die Schilddrüsen von österreichischen Wildtieren auf besagtes Iod-131 untersucht und so eine neue Methode entwickelt, um Kernwaffentests nachweisen zu können.

"Es ging uns in dieser Studie nicht darum, gesundheitsgefährdende Dosen von Iod-131 oder anderen Spaltprodukten in der österreichischen Natur nachzuweisen. Die sind in der Folge von Fukushima in Österreich auch gar nicht vorhanden. Unser Ziel war es, eine exakte Messmethode zu entwickeln, die helfen soll, die Einhaltung des Kernwaffenteststopp-Vertrages besser überprüfen zu können", schildert der Physiker Georg Steinhauser den Ausgangspunkt der Studie.

In diesem Vertrag ist festgehalten, dass weltweit keine Atomwaffen mehr getestet werden sollen. Das soll unter anderem verhindern, dass Kernwaffen weiter entwickelt und noch gefährlicher werden. 182 Staaten haben diesen Vertrag unterschrieben, 157 ratifiziert. Die Einhaltung des Kernwaffenteststopps obliegt einer Behörde der Vereinten Nationen mit Sitz in Wien: der Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organisation (CTBTO).

Genauere Messungen als bisher

Die CTBTO betreibt ein weltweites Netzwerk an Messstationen, mit denen mögliche nukleare Versuche oder Atomwaffentests nachgewiesen werden sollen. Dafür stehen der Behörde seismische Detektoren zur Verfügung, mit denen die Erschütterungen einer Explosion aufgezeichnet werden können. Mit Hilfe von Hydroakustiküberwachung werden die Ozeane auf außergewöhnliche Schallwellen abgehört und mit Infraschallmessstationen werden Luftdruckschwankungen gemessen.

Die CTBTO verfügt auch über Radionuklid-Messstellen, die nach Spaltprodukten in der Luft (Iod-131, Xenon-Isotope und anderen radioaktive Elementen) suchen. Mit Hilfe dieser Messergebnisse soll die "nukleare Natur" einer Erschütterung bestätigt werden.

Die Studienergebnisse des Wiener Atominstituts stellen nun eine weitere, noch exaktere Messmethode zur Verfügung. "Wir konnten bei unseren Untersuchungen Iod-131 Freisetzungen nach Fukushima in den Schilddrüsen von österreichischen Wildtieren nachweisen und zwar extrem lange und in winzigsten Konzentrationen", sagt Georg Steinhauser. "Damit war es in Schilddrüsen drei Wochen länger nachweisbar als zum Beispiel in der Luft. Das ist bei einer Halbwertszeit von acht Tagen bei Iod-131 sehr beachtlich."

Nachweis in Tieren länger als in Wasser und Luft

In der Luft oder im Regenwasser liegt die "effektive Halbwertszeit" des Iod-131 deutlich unter acht Tagen. Weil sich die radioaktiven Stoffe in der Atmosphäre verdünnen oder vom Regen ausgewaschen werden, sind die Messungen schwieriger. Das Iod-131 scheint in der Luft schneller zu verschwinden, als es die Halbwertszeit erlauben würde. "In den Schilddrüsen der Tiere scheint sich die Halbwertszeit dagegen zu verlängern, da Iod-131 von den Tieren laufend über Nahrung, Wasser, etc. aufgenommen wird. Das macht diesen 'Biomonitor' so empfindlich", erklärt Steinhauser den Vorteil dieser Messmethode.

Dass diese Untersuchung möglich war, "verdanken" die Wissenschaftler den radioaktiven Emissionen in der Folge des Reaktorunglückes von Fukushima im März 2011. "Zum Glück sind solche Katastrophen und damit einhergehende Freisetzung von Spaltprodukten extrem selten. Umso wichtiger, dass wie diese Chance nützen konnten, diese effektive Messmethode an einem biologischen System zu testen", sagt Georg Steinhauser weiter.

Im Labor hätten die Wissenschaftler die Studie nicht durchführen können, denn um das Testverfahren zu entwickeln, benötigten sie reale Umweltbedingungen: die natürliche Ausbreitung der Iod-Isotope in der Luft, den Regen, die Ablagerung auf Gräsern und Blättern oder das natürliche Fressverhalten der Wildtiere.

Biomonitor Schilddrüse

"Der von uns vorgeschlagene 'Biomonitor Schilddrüse' ist ungefähr eine Größenordnung empfindlicher, als die derzeit von der CTBTO betriebenen Iod-131-Messstationen. Es wird gewissen Kreisen oder Staaten damit in Zukunft noch schwieriger gemacht werden, Kernwaffen heimlich zu testen, ohne dass diese Tests nachzuweisen wären und Sanktionen verhängt werden können", resümiert Steinhauser.

Die Schilddrüsen, die im Rahmen der Studie untersucht wurden, stammten von Rehen, Mufflons, Hasen und anderen Wildtieren. Sie wurden nicht für die Studie getötet, sondern Tieren entnommen, die zu Kontrollzwecken - etwa zur Krankheitsüberwachung im Wildbestand - abgeschossen wurden oder von Tieren, die dem Wildtierforschungsinstitut am Wilheminenberg privat übergeben wurden.

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