Tritium - immer noch relevant für den Strahlenschutz?! – ein Resümee

Oberflächlich betrachtet könnte man annehmen, dass Tritium künftig keine Rolle mehr spielt. Noch ein klein wenig Rückbau und das war’s. Entsorgen tut sich das Tritium dank seiner vergleichsweise kurzen Halbwertzeit doch quasi von selber. Es gibt aber auch die Sicht der Experten, die auf Arbeitsfeldern unterwegs sind, bei denen Tritium jetzt und in der Zukunft eine wichtige Rolle spielt. Ganz abgesehen davon wird ständig neues Tritium in der Atmosphäre erzeugt. Und lässt sich Tritium in Konsumprodukten wirklich ersetzen? Genug Aspekte für die Redaktion, der Frage nach der Relevanz des Tritiums im Strahlenschutz nachzuspüren und in einem Schwerpunkt aus verschiedenen Blickwinkeln zu beleuchten.

Peter Hill und Lothar Poschen vom Forschungszentrum Jülich machen den Beginn. In einem Übersichtsartikel „Tritium und Strahlenschutz“ spannen sie den Bogen von „B bis R“. Ihre Themen sind Beförderung, Dekorporation, Entsorgung, Freigabe, Inkorporation, Kontamination und Rückbau. Naturgemäß kann da vieles nur angerissen werden. Die Probensammlung für die Inkorporationsüberwachung ist einfach, die Bewertung bei organischen Verbindungen schon schwieriger. Und wer ist sich schon bewusst, dass HTO auch durch die Haut dringen kann. Insgesamt ist die Gefährdung jedoch vergleichsweise gering. Grenzwerte der Körperdosis sind gut einzuhalten: kaum je mal ist eine Dekorporation erforderlich. Schade ums bereitgestellte Bier.

Ein wichtiger Aspekt ist der Schutz der Bevölkerung. Dies spiegelt sich in den Regelungen zur Freigabe wider. Das betrifft insbesondere auch Rückbauprojekte aus dem kerntechnischen Bereich. Tritium kann nicht nur in Betriebswässern, sondern auch in Kunststoffen, Metallen oder Baumaterialien vorkommen. Eine Freimessung ist erforderlich, bevor der weitere Weg zur Entsorgung beschritten werden kann. Die Verwendung von Oberflächenkontaminationsmessgeräten reicht nicht. Tritium sitzt auch tiefer im Material. Radioanalytische Verfahren sind da gefragt.

An dieser Stelle setzen Maren Pöhl und Miroslav Zoriy vom Forschungszentrum Jülich mit ihrem Beitrag „Tritium-Bestimmung – die Analytik und deren Anforderungen“ an. Zunächst geben sie einen Überblick über das Vorkommen von Tritium und weshalb die Radioanalytik zum Nachweis erforderlich ist. Allgemein durchgesetzt hat sich die Messung mit der LSC-Methode. Für wässrige Proben kann im Prinzip auf eine spezielle Probenaufbereitung verzichtet werden, es sei denn, es ist mit dem Auftreten weiterer radioaktiver Stoffe zu rechnen. In diesem Fall wird die Probe destilliert und das Tritium aufgefangen. Untersuchungen nach der Trinkwasserverordnung werden so durchgeführt. Bei festen Proben ist ein Ausgasen oder eine Verbrennung erforderlich.

Über „Tritium in der Umwelt“ berichten Michael Kaden und Detlev Degering vom VKTA Rossendorf. Tritium wird zwar ständig in der Atmosphäre durch die Höhenstrahlung erzeugt, weit mehr Tritium in der Umwelt stammt allerdings aus zivilisatorischen Quellen. Zur Zeit der Kernwaffentests verhundertfachte sich das Tritium-Inventar in der Umwelt. Inzwischen gelangt wieder mehr Tritium durch natürliche Erzeugung in die Umwelt als durch zivilisatorische Ableitungen. Entscheidend für die Bestimmung von Tritium in Luft und Wasser ist die Probenahme. Nach Anreicherung des Tritiums in der Probe lassen sich im untergrundarmen Felsenkellerlaboratorium hervorragende Nachweisgrenzen erreichen. Weltweite Netzwerke überwachen das Tritium in der Umwelt. Derzeit sind etwa 200 Messstellen aktiv. Zeitreihen für Tritium gehen bis 1953 zurück.

Mit einem spezielleren Aspekt der Umweltbelastung durch Tritium befasst sich Rainer Gellermann (NCC Braunschweig) in seinem Beitrag „Tritium in Deponiesickerwässern“. Sickerwässer werden zweimal jährlich auf ausgewählten Deponien im Rahmen des IMIS-Messprogrammes des Bundes untersucht.

Nach wie vor gelangt Tritium aus Konsumgütern mit dem Restmüll auf Mülldeponien. Hauptquelle sind Leuchtfarben z.B. von Uhren, aber auch Gaslichtquellen landen im Abfall. Schon kleine Beimengungen in vielen Tausend Tonnen Abfall genügen, um die Konzentration von Tritium in den Sickerwässern zu erhöhen. Zwischen Freigabemodellen und Messwerten gibt es Diskrepanzen. Auf einzelnen Deponien könnte die Strahlendosis für die Bevölkerung von 10 µSv/a in der Praxis überschritten werden.

Der Zukunft wendet sich Peter Hill in dem Beitrag „Energiegewinnung durch Kernfusion – es geht nicht ohne Tritium“ zu. Kernfusionsreaktoren, künstliche Sonnenfeuer auf Erden, sollen wesentlich dazu beitragen, in Zukunft den steigenden Energiebedarf der Menschheit zu decken. Wesentliche Technologien werden derzeit am Großexperiment JET in England erforscht. Die nächste Generation, der ITER, ist derzeit in Südfrankreich in Bau. Erstmals soll dann möglich sein kurzzeitig mehr Energie zu erzeugen, als extern zugeführt wird. Der Brennstoff besteht aus Deuterium und Tritium, welches in den erforderlichen Mengen im Reaktor selbst erzeugt werden muss. Um das Tritium sicher zu handhaben, braucht es spezielle Laboratorien wie das Europäische Tritium-Labor in Karlsruhe. Das Know-how dieses Labors ist auch beim kernphysikalischen Experiment KATRIN gefragt, das im Zerfall des Tritiums die Masse von Neutrinos messen möchte.

Zurück in die Wissenschaft von heute bringt uns der Beitrag „Tritium im Dienst der Forschung in Biologie und Medizin“ von Ulrich Pleiss (Solingen). In diesen beiden Gebieten wird Tritium verwendet, um biochemische Vorgänge zu verfolgen und aufzuklären. Tritium ist vergleichsweise kostengünstig und leicht nachzuweisen. Es ist gut in organische Moleküle einzubauen und ein geeigneter Tracer. Der Autor beschreibt verschiedene Markierungsverfahren und Messmethoden, aber auch Anwendungsfelder. Dank moderner Technik lassen sich Tritium-markierte Produkte in hoher Qualität herstellen. Auch für den Strahlenschutz des Personals ist Tritium günstig. Seine Anwendung wird in Biologie und Medizin künftig eher noch zunehmen.

Nicht berücksichtigt werden konnte die Strahlenbiologie. Da geht es auch um die Effekte durch Einbindung von Tritium in organische Moleküle im Körper und in die DNA. Damit verbunden sind neue Erkenntnisse zur radiobiologischen Wirksamkeit des Tritiums. Eine recht aktuelle Zusammenfassung gibt es als Anhang C zum UNSCEAR-Report 2016 herunterladbar von www.unscear.org .

Das Fazit: Auch ohne Kerntechnik bringt die Zukunft genug Tätigkeitsfelder, die einen guten Strahlenschutz für Tritium erfordern.

Peter Hill