Good Mood

Fügen Sie dem leichtesten Element zwei zusätzliche Neutronen hinzu, und Wasserstoff wird radioaktiv und erhält den Namen Tritium. Schon vor dem Three Mile Island-Unfall im Jahr 1979 befürchteten die Aufsichtsbehörden, dass dieses allgegenwärtige Nebenprodukt von Kernreaktoren eine Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellen könnte. Die US Environmental Protection Agency (EPA) war erst sieben Jahre alt, als sie 1977 die ersten Regeln für Tritium aufstellte., Aber in den dazwischen liegenden Jahrzehnten ist viel passiert, und es ist nicht nur eine längere Liste nuklearer Unfälle.
Die Tschernobyl und Fukushima schmelzen lassen viel Tritium los, aber so haben eine scheinbar endlose Reihe von Lecks an alternden Reaktoren in den USA und anderswo. Solche Lecks haben die EPA veranlasst, am 4.Februar Pläne bekannt zu geben, die Standards für Tritium, das seinen Weg in Wasser gefunden hat,—sogenanntes tritiertes Wasser oder HTO-zusammen mit Risikobegrenzungen für die individuelle Exposition gegenüber Strahlung und Lagerung von Atommüll, unter anderem im Zusammenhang mit Kernkraft.,
Die jüngste Ankündigung der Agentur im Federal Register stellt fest, dass Tritiumspiegel so hoch wie 3,2 Millionen Picocuries pro Liter (pCi/L) im Grundwasser wurden an die US Nuclear Regulatory Commission (NRC) in einigen Kernanlagen gemeldet. (Eine Curie ist eine Einheit der Strahlungsemission; Eine Picocurie ist ein Billionstel einer Curie.) Das ist 160-mal höher als die Norm, die 1977 von der jungen EPA festgelegt wurde—und die NRC hat Messungen in einigen Kernkraftwerken noch höher durchgeführt., „Aufgrund dieser Freisetzungen in das Grundwasser an diesen Standorten und der damit verbundenen Untersuchungen hält es die Agentur für ratsam, ihre ursprüngliche Annahme von 1977, dass der Wasserweg kein Weg der Besorgnis ist, erneut zu überprüfen“, heißt es in der EPA in ihrer Einreichung.
Diese neue Bewertung dürfte sich jedoch als schwierig erweisen, da Tritium sowohl aus radiologischer als auch aus menschlicher Sicht schwer in den Griff zu bekommen ist. Einerseits gibt es Hinweise darauf, dass das Risiko durch Tritium vernachlässigbar ist und die aktuellen Standards mehr als vorsichtshalber sind., Andererseits gibt es auch Hinweise darauf, dass Tritium schädlicher sein könnte als ursprünglich angenommen.
Oder, wie ein Gesundheitsphysiker, der seit Jahren Tritium studiert hat, in den 1970er Jahren feststellt, dass die EPA bei der Festlegung ihrer ursprünglichen Standards nicht auf Gesundheitsstudien angewiesen war. Stattdessen berechnete die EPA akzeptable Tritiumwerte im Wasser aufgrund der Strahlenexposition, die bereits vorhandene Radionuklide aus Atomwaffentests in Oberflächengewässern abgaben., „Es ist kein gesundheitsbasierter Standard, es basiert auf dem, was leicht erreichbar war“, bemerkt David Kocher vom Oak Ridge Center for Risk Analysis, der Gesundheitsrisiken durch Tritium bewertet und 30 Jahre im Oak Ridge National Laboratory verbracht hat. Der Standard von 20.000 pCi / L Trinkwasser machte die Einhaltung einfach. „Nirgendwo war Trinkwasser in der Nähe, also kostete es nichts, sich zu treffen.“Nach den Berechnungen der EPA sollte der Standard von 1977 zu einer zusätzlichen Strahlendosis von weniger als vier Millirems oder 40 Mikrosievert pro Jahr über die Menge eines Röntgenbildes der Brust führen., (Ein Rem ist eine Dosierungseinheit der Röntgen – und Gammastrahlenexposition; ein Sievert entspricht 100 Rems.) Aber der Standard wirft die Frage auf: Ist Tritium sicher zu trinken?
Natürlicher Hintergrund
Die EPA wird bei der Formulierung neuer Standards komplexe, aber spärliche Daten über Tritiumexpositionen berücksichtigen müssen. Bei der Berechnung der Expositionswerte müssen nicht nur die Werte in den Gewässern um Kernkraftwerke, sondern auch die Exposition gegenüber Trinkwasser sowie die Strahlung aus natürlichen Quellen berücksichtigt werden.
Hoch in der Atmosphäre produzieren kosmische Strahlen jedes Jahr vier Millionen Curies im Wert von Tritium., Dieses atmosphärische Tritium regnet in Oberflächengewässer. Kernkraftwerke auf der ganzen Welt produzieren jährlich ungefähr die gleiche Menge, obwohl die Produktion (und Freisetzungen) zwischen den Anlagen variieren. Zum Beispiel ist das Kernkraftwerk Beaver Creek in Pennsylvania nach NRC-Aufzeichnungen der größte Produzent von tritiertem Wasser in den USA und produziert ungefähr 1.5 Curies im Wert von pro Megawatt erzeugtem Strom. Noch mehr entweicht in Dampf aus Kraftwerken wie Palo Verde in Arizona, deren drei Reaktoren zusammen mehr als 2.000 Curies im Wert von tritiertem Dampf pro Jahr abrechnen.,
Aber sowohl Kernkraftwerke als auch kosmische Strahlen werden durch das Erbe der Atombombenentests um Größenordnungen aufgewogen. Die Verwendung von Tritiumauslösern zur Explosion thermonuklearer Bomben über dem Boden erzeugte reichlich atmosphärisches Tritium. Für jeden Megaton nuklearer Explosion resultierten ungefähr sieben Megakurien Tritium. Trotz eines Endes der oberirdischen Tests, die 1963 zu einem Höhepunkt der Tritiumproduktion führten, verweilt das von Bomben hergestellte Tritium und verfault über eine Halbwertszeit von 12 Jahren., Damit der Tritiumspiegel unter 1 Prozent der ursprünglichen Menge erreicht, die durch Atomwaffentests freigesetzt wird, werden sieben Halbwertszeiten oder 84 Jahre benötigt. „Das Abwerfen all dieser Wasserstoffbomben über dem Boden hat einen enormen Impuls in die Atmosphäre gesendet“, bemerkt Kocher, der auch Mitglied des Nationalen Rates für Strahlenschutz und-messung ist. „Es ist im Grunde überall.“
Tatsächlich trinkt jeder tritiiertes Wasser., „Die Menschen sind jeden Tag kleinen Mengen Tritium ausgesetzt, da es in der Umwelt und in der Nahrungskette weit verbreitet ist“, wie die EPA in ihren öffentlichen Informationen zum Radionuklid feststellt.
Dass Bombe-made Tritium wird schließlich vollständig zerfallen (vorausgesetzt, das Testverbot hält), so dass Kraftwerke und kosmische Strahlung als Hauptquellen, zusammen mit geringfügigen Beiträgen aus dem Tritium in photolumineszierenden Zeichen und dergleichen. Aber Kernkraftwerke haben keine gute Arbeit geleistet, Tritium zu enthalten, sei es aus Dampf oder Wasserlecks in US-Anlagen., Im Jahr 2005 verklagte eine Gruppe von Landwirten in Illinois erfolgreich Utility Exelon wegen tritiertem Wasser aus dem Braidwood Nuclear Power Plant, das ihre Brunnen kontaminiert hatte, obwohl die Werte unter denen der EPA lagen.
Und im zerstörten japanischen Atomkraftwerk Fukushima Daiichi, das nach dem Erdbeben 2011 und dem anschließenden Tsunami mehrere Kernschmelzen erlitten hatte, lagern derzeit mindestens 400.000 Kubikmeter tritiertes Wasser., Eine Reihe von Technologien filtert dort 62 verschiedene radioaktive Partikel heraus, die durch die Kernschmelze von Fukushima entstanden sind—wobei nur Tritium übrig bleibt, vor allem, weil es schwierig und teuer ist, Wasser von Wasser zu trennen. Unternehmen wie Kurion, die bereits dabei helfen, Radionuklide wie Cäsium herauszufiltern, schlagen vor, dass sie eine Lösung haben, wenn die Japaner auch das Tritium eliminieren wollen. „Es liegt an TEPCO und den Japanern zu entscheiden, was sie mit diesem Wasser machen wollen“, sagt Materialwissenschaftler Gaetan Bonhomme, Vizepräsident für strategische Planung und Initiativen bei Kurion., „Es ist ein Radionuklid und es verursacht öffentliche Besorgnis.“
Der Kurion-Prozess konzentriert das Radionuklid in einem kleinen Wasservolumen. Ein proprietäres Material fängt dann das Tritium ein und speichert es—und gibt es erst frei, wenn es über 500 Grad Celsius erhitzt wird. „Es ist stabil bei einem Unfall“, bemerkt Bonhomme.
Die Technologie könnte überall dort angewendet werden, wo Tritium produziert wird, einschließlich alternder Kernreaktoren in den USA Es ist die Hoffnung von Bonhomme und anderen, dass sie durch das Angebot einer Lösung für Tritium und andere nukleare Abfälle dazu beitragen können, die Angst vor der Spaltung als Stromquelle zu lindern., Aber jede Behandlung wird teurer sein als einfach tritiiertes Wasser zu werfen. „Wenn es wirklich nur um Wissenschaft ginge, würden wir den größten Teil von Tritium aus der Kernenergie in den Wasserstrom abgeben, denn das ist der beste Weg, es zu verdünnen“, gibt Bonhomme zu.
So wird die Frage: Ist die Behandlung für Tritium es wert? Und diese Antwort hängt vom Risiko ab.
Der große C
Krebs ist das Hauptrisiko von Menschen, die Tritium einnehmen. Wenn Tritium zerfällt, spuckt es ein niederenergetisches Elektron (ungefähr 18.000 Elektronenvolt) aus, das entweicht und in DNA, ein Ribosom oder ein anderes biologisch wichtiges Molekül knallt., Und im Gegensatz zu anderen Radionukliden ist Tritium normalerweise Teil von Wasser, so dass es in allen Teilen des Körpers landet und daher theoretisch jede Art von Krebs fördern kann. Aber das hilft auch, das Risiko zu reduzieren: Jedes tritiierte Wasser wird normalerweise in weniger als einem Monat ausgeschieden.
Einige Beweise deuten darauf hin, die Art der Strahlung von Tritium emittiert—ein sogenanntes Beta-Teilchen-ist tatsächlich wirksamer bei der Entstehung von Krebs als die hochenergetische Strahlung wie Gammastrahlen, obwohl Haut ein Beta-Teilchen blockieren kann., Die Theorie ist, dass das niederenergetische Elektron tatsächlich einen größeren Einfluss erzeugt, weil es nicht die Energie hat, so weit zu reisen und seinen Einfluss zu verbreiten. Am Ende seiner Reise im atomaren Maßstab liefert es den größten Teil seiner ionisierenden Energie auf einer relativ begrenzten Strecke, anstatt Energie wie ein Teilchen mit höherer Energie auf seinem gesamten Weg abzugeben. Dies ist als Dichte der Ionisation bekannt und wurde mit der ähnlichen Form der Strahlung gezeigt, die als Alphateilchen bezeichnet wird.
Ionisation ist, was Strahlung gefährlich für die menschliche Gesundheit macht., Im Wesentlichen zerschlägt das radioaktive Teilchen in das Atom oder Molekül und drückt ein Elektron oder ein anderes Teilchen aus, wobei dieses Atom oder Molekül in einem geladenen oder ionisierten Zustand bleibt. Diese geladenen Moleküle können dann andere Schäden verursachen, wenn sie mit anderen Atomen und Molekülen interagieren. Dazu gehören Schäden an DNA, Genen und anderen zellulären Mechanismen. Im Laufe der Zeit führt diese DNA-Instabilität zu einer höheren Krebsgefahr. Infolgedessen arbeiten Wissenschaftler unter der Annahme, dass jede Strahlungsmenge ein Gesundheitsrisiko darstellt.,
Dichte der Ionisation legt nahe, Tritium-Exposition kann ein erhöhtes Risiko, Krebs zu verursachen. Das National Institute for Occupational Safety and Health berechnet eine Entschädigung für Arbeitnehmer, die an Krebs erkranken, der möglicherweise durch Exposition gegenüber ionisierender Strahlung verursacht wurde, unter Berücksichtigung der verbesserten biologischen Wirksamkeit von Tritium, ebenso wie der Fonds für das etwa 200,000-Personal, das an Atomteststandorten diente, die Atomveteranen (obwohl nur wenige eine Tritiumexposition hatten).,
Aber es gibt keine endgültigen epidemiologischen Studie zu beurteilen, die wahre Gefahr von tritium, und Tierversuche werden auch fehlen. Die Krebsraten japanischer Überlebender der auf Hiroshima und Nagasaki abgeworfenen Atombomben können wenig aufdecken, da sie auch keinem Tritium ausgesetzt waren. „Sie brauchen riesige Studienpopulationen, um überhaupt etwas sehen zu können“, stellt Kocher fest, und das Geld ist einfach nicht verfügbar. „Es besteht keine zwingende Notwendigkeit, das dafür erforderliche Geld auszugeben.“
Um die Sache noch schwieriger zu machen, ist die Radioaktivität von Tritium schwer zu erkennen., Da das ausgespuckte Elektron Tritium kein durchdringendes oder energiereiches Teilchen ist, ist es für Strahlungsüberwachungsgeräte schwierig, es überhaupt zu erkennen. Das erschwert die Messung der Strahlendosis aus Tritium. „Die Dosimetrie war ein Problem“, stellt Kocher fest. „Ich denke, eine endgültige epidemiologische Studie ist wahrscheinlich unmöglich.“
In der Tat, die aktuellen Bemühungen des National Research Council, das Krebsrisiko durch das Leben in der Nähe eines Kernkraftwerks in den USA zu bestimmen, werden das spezifische Risiko durch Tritiumlecks nicht untersuchen., „Unsere Studie wird die Krebsrisiken aus den Lecks nicht als separate Ereignisse untersuchen, daher wird sie keine nützliche Informationsquelle sein, um das Auftreten oder den Tod von Krebs durch Krebs mit der Einnahme von Tritium in Verbindung zu bringen“, bemerkte Ourania Kosti, Direktorin der laufenden Studie und Senior Program Officer am Institut für Medizin der Nationalen Akademien, in einer E-Mail-Antwort.
Dieser Mangel an Daten kann die neue Regel der EPA erschweren., Die Bundesregulierungsbehörden könnten sich dafür entscheiden, bestehende Standards beizubehalten (wie dies in der Vergangenheit nach Neubewertungen der Fall war) oder zu prüfen, was einzelne Staaten getan haben, obwohl das Bild überall durch Unsicherheiten getrübt bleibt.
Einige Staaten wie Colorado und Kalifornien, haben niedrigere Ziele für das tritium im Trinkwasser. Zum Beispiel hat das US-Energieministerium zugestimmt, das Oberflächenwasser rund um seine ehemalige Atomwaffenproduktionsanlage Rocky Flats in Colorado auf das Niveau von 500 pCi/L zu reinigen., Im Vergleich dazu erreichte der tritiierte Wasserstand in einem Überwachungsbrunnen in der Nähe des undichten Oyster Creek-Kernkraftwerks in New Jersey 4,5 Millionen pCi/l, obwohl noch kein tritiertes Wasser außerhalb des Standorts nachgewiesen wurde.
In Braidwood in Illinois hatte sich das tritiierte Wasser durch Undichtigkeiten in einer Wolke ausgebreitet und erreichte Werte von 1.600 pCi/L im Grundwasser unter nahe gelegenen landwirtschaftlichen Feldern. Wenn sie ein ganzes Jahr lang verbraucht würden, würde tritiiertes Wasser auf diesem Niveau zu einer zusätzlichen Strahlendosis von etwa 0,3 Millirem führen., Das ist 1.000-mal kleiner als die Menge an Strahlung aus natürlichen Quellen, die der durchschnittliche Amerikaner in einem Jahr absorbiert, und 12-mal kleiner als die Dosis, die während eines einzelnen Fluges durch die USA absorbiert wird Zum Vergleich: Eine Röntgenaufnahme der Brust, die ebenfalls in die Klasse der Strahlung fällt, die biologisch wirksamer zu sein scheint, führt zu einer Dosis von vier Millirem.
Die mögliche Unschuld wirft die Frage auf, ob wirklich strengere Standards erforderlich sind—das ist die Bestimmung, die die EPA das letzte Mal gemacht hat, als sie diese Standards am Ende des 20., „Ich denke, der Tritiumspiegel im Trinkwasser ist heute niedrig genug, dass ich mir keine Sorgen machen würde“, sagt Kocher. „Die gute Nachricht über Tritium ist, dass: Selbst wenn Sie viel einatmen oder einnehmen, wird es aus Ihrem Körper spülen.“Er fügt hinzu:“ Nur ein paar Biere und du bist fertig.“