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I. Informationen des Bundesamts für Strahlenschutz
Der Asse-Hšhenzug. 500 bis 700 Liter Niederschlag fallen hier jŠhrlich pro Quadratmeter. Was geschieht mit diesen Wassermengen? Wie bewegt sich das Grundwasser lokal und in der Region? Kšnnen die radioaktiven Stoffe aus der Asse mšglicherweise das Grundwasser verseuchen? Schauen wir uns die BŠche an und gehen zum Beispiel in das Tal des Rothebachs oberhalb von Wittmar.
Der Regen lŠuft an der OberflŠche in den Rothebach, verdunstet direkt von freien FlŠchen und wird von den Pflanzen wieder in die Luft transportiert. Das sind zusammen 90 Prozent des Niederschlags. Nur etwa 10 Prozent gehen in das Grundwasser, also 60 Liter pro Quadratmeter und Jahr. In grš§erer Tiefe kommt das Grundwasser in Kontakt mit dem Salzgestein unter dem Asse-Hšhenzug und wird salzhaltig.
Im Folgenden wird genauer dargestellt, wie das Grundwasser flie§t: Zuerst die weitrŠumigen Grundwasserbewegungen. †ber dem Salzgestein im Asse-Hšhenzug liegen wasserstauende und wasserdurchlŠssige Gesteinsschichten, sogenannte Grundwasserleiter, Ÿbereinander. Die wasserdurchlŠssigen Schichten sind dunkel gekennzeichnet. Diese Schichten fallen in der Schšppenstedter und der Remlinger Mulde bis auf eine Tiefe von Ÿber 1000 m unter die OberflŠche ab. Der oberste Grundwasserleiter unter der Remlinger Mulde kommt in 10 km Entfernung am Ohrenberg wieder an die ErdoberflŠche.
Um mšgliche Wasserstršmungen zu verdeutlichen, stauchen wir den Schnitt. Danach kšnnte Wasser aus dem obersten Wasserleiter des Asse Hšhenzuges am Ohrenberg austreten, da hier die Austrittshšhe etwa 20 bis 30 Meter tiefer liegt. Jedoch ist die DurchlŠssigkeit des Wasserleiters in gro§er Tiefe stark reduziert. Das hohe Gewicht der darŸber liegenden Gesteinsschichten drŸckt KlŸfte und Risse im Grundwasserleiter zusammen. Die Wasserbewegung wird zusŠtzlich gebremst, weil das Grundwasser in dieser Tiefe salzhaltig ist und damit schwerer als SŸ§wasser. Deshalb bewegt sich das leichtere sŸ§e Grundwasser nicht in die Tiefe.
Wasser aus dem Bereich der Asse Hšhenzuges kann auch das šrtliche Wasserwerk KissenbrŸck nicht erreichen. Das Wasserwerk KissenbrŸck fšrdert sein Wasser aus einem lokalen Grundwasserleiter. Er ist vom obersten Wasserleiter des Asse Hšhenzuges durch mŠchtige Schichten getrennt, die kein Wasser durchlassen.
Das Wasserwerk KissenbrŸck ist seit Ende 2011 nicht mehr aktiv.
Wenn die regionalen Grundwasserbewegungen sehr gering sind, bleibt die Frage: Wo flie§t das im Bereich des Asse Hšhenzuges gebildete Grundwasser hin - ca 60 Liter pro Quadratmeter und Jahr. Dieses Wasser nimmt den Weg des geringsten Widerstandes. Der grš§te Teil des Wassers flie§t nicht in die Tiefe, sondern bewegt sich oberflŠchennah und parallel zum Asse Hšhenzug.
Eine Stauchung des Schnitts zeigt: Dort tritt es in tiefer liegenden TŠlern und Quellen wieder aus. Die meisten und ergiebigsten Asse-Quellen befinden sich am Ende des Asse-Hšhenzuges bei Gro§ Denkte. Hier treten pro Jahr etwa 600 Mio Liter aus, das sind 60 % der Wassermengen aller Asse-Quellen. Weitere Quellen liegen bei Wittmar und Gro§ Vahlberg.
Im Bereich von Gro§ Denkte kommt auch salzhaltiges Wasser an die OberflŠche, ebenso bei Wittmar und Heeseberg.
Um zu verstehen, wie die salzhaltigen Quellen entstanden sind, muss man sich im Bereich der Asse eine weitere wasserleitende Gesteinsstruktur oberhalb des Salzstocks ansehen: Weil das Salz vor vielen Millionen Jahren aufgestiegen ist, sind die darŸber liegenden Gesteinsschichten aufgebrochen. Das sogenannte ãverstŸrzte DeckgebirgeÒ entstand. Die Schichten brachen immer wieder nach, weil sich das Salz am oberen Bereich des Salzstocks aufgelšst hat. Weitere Wege fŸr das Wasser entstanden im ãGipshutÒ und in der sich darunter anschlie§enden Schicht des ãRštanhydritÒ.
Im ãverstŸrzten DeckgebirgeÒ gibt es eine Grundwasserstršmung direkt an der SalzoberflŠche. So flie§t Wasser aus dem Bereich von Schacht 1 in Richtung Gro§ Denkte und kommt dort teilweise als Salzwasser nach oben. Direkt am Schacht Asse II konnte eine grundwasserleitende Struktur entlang der SalzoberflŠche nicht festgestellt werden. Aber eine Austrittsstelle gibt es am Heeseberg.
Der nŠchste Flie§pfad, nach dem ãverstŸrzten DeckgebirgeÒ, Gipshut und Rštanhydrit, ist der Wasserleiter des unteren Muschelkalks.
Bei Gro§ Denkte, im Rothebachtal und im Quertal der Ammerbeek kann dieses Wasser austreten.
Zusammenfassend lŠsst sich sagen: Das Grundwasser bewegt sich im Bereich der Asse Ÿberwiegend nicht in die Tiefe, sondern oberflŠchennah und parallel zum Asse Hšhenzug. Welche Rolle spielt das Bergwerk? Wasser dringt vermutlich Ÿber den Grundwasserleiter ãverstŸrztes DeckgebirgeÒ, Gipshut und den ãRštanhydritÒ in das Bergwerk ein. Das Bergwerk selbst ist praktisch eine tiefe Austrittsstelle. Es ist aber auch mšglich, dass Wasser durch den unteren Muschelkalk in den Rštanhydrit flie§t, weil in dieser Schicht, die das Wasser eigentlich staut, einzelne Stellen gebrochen sind.
Derzeit kann RadioaktivitŠt gegen diese Grundwasserstršmung nicht ins Gebirge austreten. Gefahr fŸr Mensch und Umwelt besteht dann, wenn das Bergwerk unkontrolliert vollaufen sollte.
Stand: 22.10.2009
II. Bewertung der Folgen eines unkontrollierten Vollaufens der Asse: Biologisches SchŠdigungspotential
1. Zitat: Fraktion Bündnis 90 / Die Grünen im Landtag Niedersachsen (Hsg.), Verscharrt in alle Ewigkeit?! - Das Atommüll-Desaster in der Asse und die Konsequenzen, 2009 (im Cache)
Fakt ist,
- dass die Laugen durch Tritium kontaminiert wurden. Die Freigrenzen wurden vor 2001 mindestens bis zum 75-fachen Ÿberschritten.
- Auch Plutonium ist in den Laugen nachweisbar.
- Die Freigrenzen fŸr Radon wurden schon vor 2001 mindestens um das 3.5-fache im Abwetterstrom Ÿberschritten.
- Ab dem Jahr 1995 ist dokumentiert, dass Lauge, die mit mehr als 100 000 Bq/L (= 2.7 μCi/L = 0.54 mSv/L) CŠsium-137 belastet war, aus der Atomkammer 6 tropfte.
0.54 mSv/L wurde auf folgender Basis berechnet:
Die Freigrenzen fŸr CŠsium-137 (500 Bq/L, 30 Bq/L) wurden ab dem Jahr 2001 Ÿberschritten.
AktivitŠt = 100 000 Bq/L = 2.7 μCi/L
CED = (0.02 Sv / ALI) AktivitŠt.
Mit ALI Cs-137 = 100 μCi/a (pathway: oral ingestion) ergibt sich
CED = 0.54 mSv/L- †ber viele Jahre wurde radioaktive Lauge im Bergwerk illegal verklappt und in den Tiefenaufschluss gepumpt.
2. Zitat: Rolf Bertram, Kein Sicherheitsnachweis fŸr Asse II, Strahlentelex Nr. 506-507, Februar 2008 (im Cache)
Am- 241 (mit einer Halbwertszeit (HWZ) von 432 Jahren) [entsteht] beim Zerfall des in der Tabelle aufgefŸhrten Plutonium-241 (Pu- 241, HWZ 14 Jahre). Danach mu§ gegenwŠrtig mehr Americium-241 als Plutonium-241 vorhanden sein. Am-241 ist einer der gefŠhrlichsten Alphastrahler und gehšrt in die Klasse mit der hšchsten RadiotoxizitŠt. ãDie hohe RadiotoxizitŠt beruht darauf, da§ einerseits biologisch stark wirksame Alphastrahlen ausgesendet werden, andererseits aber die aussendenden Radionuklide aus dem menschlichen Kšrper nur sehr langsam ausgeschieden werden, so da§ dieser einer dauernden inneren Bestrahlung ausgesetzt ist.Ò
3. Zitat: Wikipedia, Schachtanlage Asse (im Cache)
... auf der 511-Meter-Sohle weniger als 25 kg Uran ... lagerten. Im August 2009 gab das Bundesministerium fŸr Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit bekannt, dass ... etwa 28 kg Plutonium eingelagert worden seien.
[D]er grš§te Teil der radiologisch besonders wirksamen und langlebigen Alphastrahler [kommt] in den schwach radioaktiven AbfŠllen vor. Deshalb sind die schwachaktiven AbfŠlle von besonderer Bedeutung fŸr die Langzeitsicherheit und bereiten die grš§ten Probleme. Die mittelaktiven AbfŠlle enthalten Ÿberwiegend relativ kurzlebige Radionuklide, die fŸr die Langzeitsicherheit von geringerer Bedeutung sind, bei Handhabung und Umgang jedoch grš§ere Probleme (notwendige Abschirmung) mit sich bringen.
4. Zitat: GSF Ð Forschungszentrum fŸr Umwelt und Gesundheit (Hsg.), Asse: Ein Bergwerk wird geschlossen (im Cache), 2006
5. Die langlebigen Radionuklide C-14, Pu-239, Pu-241, Am-241
5.1 Entstehung von Am-241 aus Pu-241
Nach nunmehr 14 Jahren sind aus den nach obiger Tabelle in der Asse lagernden 1100 TBq Pu-241 durch β-Zerfall etwa 18 TBq Americium-241 entstanden. Die verbliebene Menge Pu-241 ist 550 TBq.
Berechnung:
Mit λi = ln2/Ti (i = Am241, Pu241) und
AAm(t) = λAm/(λAm - λPu) APu0 (exp[-λPu t] - exp[-λAm t])
ergibt sich für TPu241 = 14 a; TAm241 = 432.7 a
der folgende zeitliche Verlauf der Americium-Aktivität
5.2 Biologisches SchŠdigungspotential von C-14, Pu-239 und Am-241
BegriffserklŠrungen
5.2.1 Verwendete Definitionen
5.2.2 Verwendete Daten
5.2.3 Ergebnis: Committed Effective Dose CED
5.2.4 Interpretation
CED ist ein Maß fŸr den biologischen Schaden, den diese Radionuklide anrichten kšnnen ("biologisches SchŠdigungspotential").
"6.2 FŸr die Nachverschlussphase ist nachzuweisen, dass fŸr wahrscheinliche Entwicklungen durch Freisetzung von Radionukliden, die aus den eingelagerten radioaktiven AbfŠllen stammen, fŸr Einzelpersonen der Bevšlkerung nur eine zusŠtzliche effektive Dosis im Bereich von 10 μSv/Jahr = 0.01 mSv/Jahr (in Anlehnung an ICRP 104 (triviale Dosis)) auftreten kann. Dabei sind Einzelpersonen mit einer heutigen Lebenserwartung, die wŠhrend der gesamten Lebenszeit exponiert werden, zu betrachten."
"wahrscheinliche Entwicklung": Im Jahr 2007 war die StabilitŠt der Asse II Ÿber das Jahr 2014 hinaus nicht mehr vorhersagbar.
"wŠrmeentwickelnde radioaktive AbfŠlle": Die Committed Effective Dose (CED) des in der Asse lagernden Pu-239 und Am-241 ist vergleichbar der CED von Pu-239 und Am-241 in 1 tSM eines abgebrannten Brennelements.
Das biologische SchŠdigungspotential CED des in der Asse lagernden Pu-239 und Am-241 liegt also
5.3. Barrieren
Die Barrieren zwischen den Radionukliden im Schacht und Mensch mŸssen diese Grš§enordnungen erbringen.
Der ehemalige Betreiber der Asse II, die GSF,
Weil laut konservativer Annahme das Deckgebirge die Radionuklide nicht zurŸckhŠlt, bleiben als Barrieren fŸr die Radionuklide nur
Diese beiden Barrieren mŸssen die genannten Grš§enordnungen erbringen.
Quelle: U. Dettmann, M. Eng, "Die Asse bringt es an den Tag!" (im Cache) |
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5.4 Schlussbemerkung
Barrieren zwischen Radionuklidinventar und Mensch
Das BfS beurteilte 2007 das Barrierensystem im Detail.
Das oben genannte hohe Defizit an BarrierenstŠrke verlangt eine VerlŠsslichkeit der Modelle, die wir nicht haben; denn die geologisch/geochemischen Transportmodelle zur Beschreibung der Wanderung der Radionuklide sind in einem frŸhen Anfangsstadium.
Die Modellierung der Asse-Barrieren geschieht aus unserer Unwissenheit heraus mithilfe von ausgedachten Szenarien, die auf FEP (features, events and processes) zurŸckgreifen. Wie weit die FEP -wie gefordert- alle relevanten geochemischen Prozesse berŸcksichtigen, ist unzureichend bekannt.
Es ist unklar, wieweit die bisherigen Modelle (speziell die deutschen mit ihrem begrenzten geochemischen Teil) fŸr Langszeitsicherheitsanalysen Ÿberhaupt relevant sind.
Ergebnis
Die folgenden in Form einer Tabelle angeordneten Blšcke stellen die prinzipiell vorhandenen Barrieren dar (Barrieren nach BfS findet man hier). Links vor dem Anfang der Barrierenkette stehen die Radionuklide (RN) Pu-239 und Am-241. Die erste Barriere, die sie sehen, ist die physikalisch-chemische Abfallform, in der sie in den AbfallbehŠltern vorliegen. Rechts hinter dem letzten Glied der Kette steht der Mensch.
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6. Zitat: €u§erungen des Asse II-Koordinationskreises zur Stillegung
Asse Watch |
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7. BegriffserklŠrungen - NucleonicaWiki
Committed Effective Dose(50) = CED(50) = Activity á e(50)
The two main pathways for intake of a radionuclide are through ingestion and inhalation. Accordingly one can differentiate between the ingestion dose coefficient eing(50) and the inhalation does coefficient einh(50) for inhalation."
ALI(Bq) = 1 mSv/e(50)
8. Literatur
8.1 Radiologisches Schadenspotential von Radionukliden
Equations of Radioactive Decay and Growth (im Cache)
Institute for Energy and Environmental Research, Physical, Nuclear, and Chemical Properties of Plutonium (im Cache)
John T. Edsall, "Toxicity of plutonium and some other actinides: Present Standards for Maximum Permissible Dose", Bulletin of the Atomic Scientists, pp. 27-37 , September 1976
University of Cincinnati Office of Research Integrity, Americium -241 (im Cache)
Umrechnung.org, Radioaktivitätseinheiten umrechnen
R.E. Miller, Consideration of In- Growth of Radionuclides for Facility Hazard Categorization: Safety Analysis Workshop, Idaho National Laboratory (INL), INL/CON-07-12659 PREPRINT, 2007 (im Cache)
B.W. Church (BWC Enterprises, inc., Logandale, NV, USA), J.H. Shinn (Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA), G.A. Williams, L.J. Martin, R.S. O'Brien (Australian Radiation Protetion and Nuclear Safety Agency, Yallambie Victoria, Australia), S.R. Adams (Bechtel Nevada, Las Vegas, NV, USA), "Comparative Plutonium-239 Dose Assessment for Three Desert Sites: Maralinga, Australia; Palomares, Spain; and the Nevada Test Site, USA - Before and After Remedial Action", pp 203-219 in: S.S. Hecker, C.F.V. Mason, K.K. Kadyrzhanov, S.B. Kislitsin (eds.), "Nuclear Physical Methods in Radioecological Inverstigations of Nuclear Test Sites", Kluwer Academic Press, 2000.
E. Iranzo, S. Salvador and C.E. Iranzo, "Air Concentrations of Pu-239 & Pu-240 and Potential Radiation Doses to Persons Living Near Pu-Contaminated Areas in Palomares, Spain", Health Physics Vol. 52(4), pp. 453-461, 1987
E. Iranzo, A. Espinoza and C.E. Iranzo, "Evaluation of remedial Actions Taken in Agricultural Area Contaminated by Transuranics", IV Internaional Symposium of Radioecology: The Impact of Nuclear Origin Accidents on Environment, Cadarache, France, March, 1988
8.2 Sicherheitsanalyse der Asse II
BŸndnis 90/Die GrŸnen im NiedersŠchsischen Landtag, Abschlussbericht Parlamentarischer Untersuchungsausschuss zum AtommŸlllager Asse II, 15. Okt. 2012 (im Cache)
BŸndnis 90/Die GrŸnen im NiedersŠchsischen Landtag, Blog zum Umwelt-Desaster im AtommŸlllager Asse II, J. Gruber (ed.), 6. Mai 2010
NiedersŠchsischer Landtag, Berichterstatterin: Abg. Frau Heister-Neumann (CDU), Bericht, 21. Parlamentarischer Untersuchungsausschuss, 16. Wahlperiode, Drucksache 16/5300, 18.10.1012 (im Cache)
Bundesamt für Strahlenschutz (Hsg.), Optionenvergleich Asse: Fachliche Bewertung der Stilllegungsoptionen fŸr die Schachtanlage Asse II, BfS-19/10, Salzgitter, Januar 2010 (im Cache)
Peter Brennecke et al., PrŸfung von Unterlagen zur Schlie§ung der Schachtanlage Asse II im Hinblick auf die Anforderungen eines atomrechtlichen Planfeststellungsverfahrens, Fachbereich Sicherheit nuklearer Entsorgung, Bundesamt für Strahlenschutz, Salzgitter 26.9.2007 (im Cache) - Auszüge
Rolf Michel, "Strahlenexposition bei der Stilllegung der Schachtanlage Asse II", Institut fŸr Radioškologie und Strahlenschutz, Leibniz-UniversitŠt, Hannover, 2014 (im Cache)
8.3 Barrieren
8.3.1 Verteilungskoeffizient Kd
Kenneth M. Krupka, Daniel I. Kaplan, Gene Whelan, R. Jeffrey Serne, Shas V. Mattigod, Understanding Variation in Partitioning Coefficient, Kd Values, United States Environmental Protection Agency, Office of Air and Radiation, August 1999
8.3.2 Transferfaktor Boden - Pflanze (TF)
TF is defined as the concentration of a radionuclide in a crop (in B/kg dry weight) divided by the concentration of the radionuclide in the soils (in Bq/kg dry weight). The equation was also used for stable elements by using the unit "in mg/kg"
Shigeo UCHIDA, Keiko TAGAMI & Ikuko HIRAI, "Soil-to-Plant Transfer Factors of Stable Elements and Naturally Occurring Radionuclides (1) Upland Field Crops Collected in Japan (in cache)
zum Vergrš§ern auf Abbildung klicken |
Fig. 5 Geometric means of transfer factors (TFs) for 6 crop types and all samples (dry weight basis). Bars show 95% upper and lower confidence limits for all samples.
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A Eslava-Gomez and J Brown, "Determination of Root Uptake to Vegetables Grown in Soil Contaminated for Twenty-five Years", Health Protection Agency Centre for Radiation, Chemical and Environmental Hazards, HPA-CRCE-047, 2013 (in cache)
Zum Vergrš§ern auf Abbildung klicken |
Table 3: Soil to plant transfer factors for FARMLAND and this study
Transfer Factor (TF) = (Bq kg-1) dry mass plant) / (Bq kg-1 dry mass soil) |
Gerhard Geipel and Katrin Viehweger, "Speciation of Actinides After Plant Uptake", in: "Radionuclide Contamination and Remediation Through Plants", (Dharmendra Kumar Gupta, Clemens Walther, eds.), Springer 2014
Bunzl K, Krake W, "Soil to plant transfer of Pu-239 + Pu-240, Pu-238, Am-241, Cs-137 and Sr-90 from global fallout in the flour and bran from wheat, rye, barley and oats, as obtained by field-measurements" Sci Total Environ 63:111-124, 1987
Bunzl K. Krake W. "Simultaneous determination of Pu-238, Pu-239+240, Pu-241, Am-241, Cm-242, Cm-244, Sr-89, and Sr-90 in vegetation samples, and application to Chernobyl-fallout contaminated grass" J Radioanal Nucl Chem 138:83-91, 1990 |
Version: 14.4.2016
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