Das
Reaktorunglück in Fukushima
|
Das Reaktorunglück in
Fukushima geschah im März 2011 und hat in Deutschland
Besorgnisse ausgelöst, welche die nach dem Reaktorunfall in
Tschernobyl noch übertreffen. Als Resultat hat die
Bundesregierung jetzt - getrieben von der mehrheitlichen
Meinung der deutschen Öffentlichkeit - beschlossen, die 7
ältesten, noch laufenden Kernreaktoren für ein Moratorium
von 3 Monaten abzuschalten. Ob sie je wieder ans Netz gehen
werden, ist fraglich und wird sicherlich auch davon
abhängen, ob ohne diese Kraftwerke die Versorgung
Deutschlands mit elektrischer Energie gesichert werden kann.
Aber sind diese, schon fast hysterischen Reaktionen von
Regierung und Öffentlichkeit gerechtfertigt?
|
Über die wirklich
bedrohlichen Folgen des Reaktorunglücks in Fukushima ist
bisher nur wenig bekannt, auf jeden Fall weniger als über
die nach dem Tschernobyl-Unfall. Bedroht sind sowohl die
Gesundheit der Bevölkerung, wie auch die wirtschaftliche
Entwicklung der betroffenen Länder. Um die Situationen nach
Tschernobyl und nach Fukushima miteinander zu vergleichen,
habe ich überwiegend auf die englischsprachigen
Publikationen der UNSCEAR1), wie auch auf mein
Buch Energie2
zurückgegriffen.
|
1.
Gesundheitliche Folgen
In der Tabelle rechts werden die wesentlichen
Parameter der beiden Unglücke gegenübergestellt.
Ganz offensichtlich sind die enormen Unterschiede in
den Schätzwerten über die Spätfolgen. Vermutlich
sind diese, wenigstens zum Teil, verursacht durch
die ideologische Brille, mit deren Hilfe diese
Schätzungen erfolgten. Denn Angaben mit der größten
Anzahl von Toten werden gewöhnlich von
Organisationen gemacht, die der Nutzung der
Kernenergie kritisch gegenüberstehen (z.B.
Greenpeace), während die kleinsten von solchen
Organisationen stammen, welche keine Einwände gegen
deren Nutzung erheben (z.B. IAEA).
|
|
Tschernobyl
(April 1986)
|
Fukushima
(März 2011)
|
freigesetzte Radioaktivität1)
|
17.6 · 1017 Bq
|
(1 - 5) · 1017 Bq |
direkte
Frühfolgen
|
28 Tote*)
|
0 Tote
|
indirekte
Spätfolgen
|
4000 - 100000 Tote
|
<100 Tote**)
|
*)Bis
zum
Jahr 2004 hatte sich die Anzahl der
nachweislich durch den Reaktorunfall
verursachten Todesfälle auf 47 erhöht, die
meisten in der Gruppe der 5300000
"Liquidatoren".
**)Aufgrund von PTBS bei älteren
Menschen. |
|
Dem Argument, dass die Differenzen auch durch statistische
Unsicherheiten verursacht sein könnten, kann ich nicht
folgen. Der Vergleich von Indikatoren vor und nach dem
Unfall sollte durchaus die Möglichkeit eröffnen, die Folgen
eines Reaktorunfalls auf die menschliche Gesundheit (z.B.
Schilddrüsenkrebs) und das menschliche Erbgut (z.B.
Down-Syndrom) zu untersuchen.
|
Der Einfluss radioaktiver Strahlung auf eine
größere Bevölkerungszahl n(t) lässt sich
statistisch beschreiben mithilfe eines Wachstumsmodells, wie
es in Energie2
vorgestellt wurde:
![](94010101.gif) ,
wobei der Geburtsfaktor und der Sterbefaktor jeder Einzelperson in der
Bevölkerung sind. Durch die bei einem Reaktorunfall
freigesetzte Radioaktivität
werden Geburtsfaktor und Sterbefaktor nach dem LNT-Modell
proportional zur Radioaktivität verändert:
mit gleichfalls veränderten Faktoren und . Die
Differentialgleichung für das Wachstums der an den
Unfallfolgen leidenden Bevölkerung ergibt sich daher zu:
![](94010106.gif) ,
wobei N0 die
Gesamtzahl der zum Zeitpunkt des Unfalls emittierten und
die Krankheit in einem Menschen verursachenden
Radionuklide ist. Die Lösungen für diese
Differentialgleichung lauten:
Fall (A):
|
![](94010107.gif) |
Die Faktoren C1
und C2
sind anzupassende Integrationskonstanten. Werden die
Radionuklide über eine mittlere Zeit 1/ ![](94010110.gif) vom Körper inkorporiert, so
ist es wahrscheinlich angemessener anzunehmen, dass
der Geburtsfaktor und der Sterbefaktor proportional
zur akkumulierten Radioaktivität ![](94010111.gif) sind. Die "biological
response function" ![](94010112.gif)
muss die Randbedingungen ![](94010113.gif) und ![](94010114.gif) konst. (begrenzt) erfüllen
und führt im einfachen Fall zu den Annahmen:
Es ist nicht zu vermeiden, aber durchaus
verständlich, dass in dieses Problem eine weitere
Konstante ( ![](94010110.gif) )
eingeführt werden muss, welche den biologischen
Aspekt einer Krebserkrankung beschreibt. Die sich
daraus ergebende Differentialgleichung für die
zeitliche Entwicklung n(t) der Bevölkerung mit Krebs hat
die Lösungen
Fall (B):
|
![](94010109.gif)
|
Man beachte, dass sowohl im Fall (A) wie auch im
Fall (B) für sehr lange Zeiten d n( ![](94010115.gif) )/d t = 0 gilt. Ein
vernünftiges Ergebnis, denn jegliche Wirkung
aufgrund eines Reaktorunfalls sollte dann
abgeklungen sein.
|
Für das Auftreten von
Schilddrüsenkrebs in Weißrussland (ca. 60% der radioaktiven
Emissionen aus Tschernobyl gingen dort nieder) wurden Daten
für die Jahre 1970 - 2001 veröffentlicht.
In der Abbildung unten rechts sind diese Daten, nicht
getrennt nach weiblichem und männlichem
Bevölkerungsanteil, gezeigt.
Es besteht
allgemeiner Konsens darüber, dass Schilddrüsenkrebs
durch das radioaktive Jodisotop 131I
verursacht wird. Dieses war der überwiegende
(ca. 95%) Primärbestandteil der Emissionen nach dem
Tschernobyl-Unfall, 131I hat eine
Halbwertszeit von t1/2
= 8.02 d. Daraus ergibt sich eine Zerfallskonstante
von
= 31.55 a-1 und dies ist die
entscheidende Größe, welche den zeitlichen Ablauf
(siehe Abbildung rechts, rote Kurve) des Auftretens
von Schilddrüsenkrebs bestimmt, sowohl im Fall (A)
wie auch im Fall (B):
Wäre 131I ursächlich für
diese Krebsform verantwortlich, hätte die
Erkrankungsrate nach dem Reaktorunfall in
Tschernobyl wieder sehr schnell abfallen
müssen.
|
Vor dem Unfall stieg der Anteil der Bevölkerung mit
Schilddrüsenkrebs langsam an (blaue Kurve).
|
![](9-4-1-01-01.gif)
Zeitliches
Auftreten (blaue und rote Punkte) von
Schilddrüsenkrebs in Weißrussland vor (blau) und
nach (rot) dem Reaktorunfall in Tschernobyl.
|
Ich will nicht auf die anderen, anzupassenden Parameterwerte
(N0, , )
eingehen. Sie können in keinem Fall so justiert werden, dass
die Daten durch die berechnete Krankheitsrate
reproduziert werden, denn ist der
alles dominierende Parameterwert. |
Was also sind die Gründe dafür, dass der erwartete Ablauf
der Krebserkrankungen dem gemessenen Ablauf so wenig
entspricht?
- Die
Messungen sind falsch.
Davon gehe ich nicht aus. Es sollte aber erwähnt werden,
dass eine Messung ohne Fehlerangabe in einer physikalischen
Fachzeitschrift nicht publiziert werden könnte.
- Der
gemessene Krankheitsanstieg wird nicht durch erhöhte
Radioaktivität verursacht.
Ein möglicher Grund könnte z.B. sein, dass die Registrierung
der Krebserkrankungen nach dem Reaktorunfall eine wesentlich
größere Bevölkerungsgruppe erfasste und sorgfältiger als
vorher durchgeführt wurde.
- Die erhöhte
Radioaktivität löst bisher unbekannte biologische
Prozesse aus.
Diese Annahme liegt nahe, denn die einmalige Freisetzung von
131I hat für den Krankheitsverlauf nur den
Charakter eines Delta-Ereignisses.
Anschließend finden biologische Prozesse statt, welche das
Risiko erhöhen, an Krebs zu erkranken. Im Rahmen
statistischer Modelle ließe sich dies ähnlich beschreiben
wie eine Sequenz von sich selbst erzeugenden, radioaktiven
Zerfällen2). Mir erscheinen die Eigenschaften
dieser biologischen Prozesse jedoch so wenig erforscht, dass
ich ihre Modellierung nicht versuchen werde. Auf der anderen
Seite ist es jedoch ebenso verwegen, Schätzwerte dafür
anzugeben, wie groß der Bevölkerungsanteil sein wird,
welcher in Zukunft noch wegen des Reaktorunfalls in
Tschernobyl - ebenso wie
in Fukushima - an Krebs erkranken wird. Neben der
Radioaktivität als Auslöser können und werden noch viele
andere Faktoren beteiligt sein.
|
Für das Auftreten des
Down-Syndroms bei Geburten in Weißrussland wurden
ebenfalls Daten für die 144 Monate von Anfang 1981
bis Ende 1992 veröffentlicht3), siehe
Abbildung rechts. Dies ist zwar eine Fülle von
Datenpunkten, leider zeigen sie so große
statistische Schwankungen, dass diese die Analyse
auf der Basis von Fall (A) oder Fall (B) unmöglich
machen. Was möglich ist, ist die Berechnung der
mittleren Anzahl von Geburten mit Down-Syndrom vor
dem Reaktorunfall (blaue Linie) und nach dem
Reaktorunfall (rote Linie). Demnach betrugen
diese Mittelwerte
d nvor/ n = 0.00098 ±
0.00004 vor dem Unfall
und
d nnach/ n = 0.00111
± 0.00004 nach dem Unfall.
Daraus ergibt
sich ein Anstieg von 13 ± 7 %. Der Wert des
Anstiegs liegt nur innerhalb des Zweifachen
der Standardabweichung und kann deshalb,
gemessen an physikalischen Kriterien, nicht als
statistisch gesichert betrachtet werden.
|
![](9-4-1-01-02.gif)
Zeitliches
Auftreten (blaue und rote Punkte) des
Down-Syndroms bei Geburten in Weißrussland vor
(blau) und nach (rot) dem Reaktorunfall in
Tschernobyl. Die Linien zeigen das mittlere
Auftreten samt der Standardabweichung vom
Mittelwert.
|
Die Analyse der gesundheitlichen Folgeschäden nach dem
Reaktorunfall in Tschernobyl lässt daher nur eine
Schlussfolgerung zu:
Es
gibt
keine wissenschaftlich gesicherte Grundlage, auf der
die Spätfolgen von Reaktorunfällen, wie denen von
Tschernobyl und Fukushima, berechnet werden könnten.
|
Die veröffentlichten Schätzwerte über das Ausmaß dieser
Folgen sagen mehr über die Einstellung des Schätzers zur
Kernenergie und einem (möglichen) Reaktorunfall aus, als
über diesen Unfall selbst.
Einigermaßen plausibel erscheint aber die Vermutung, dass
die gesundheitlichen Spätfolgen des Reaktorunglücks in
Fukushima ungleich geringer sein werden, als die
unmittelbaren Schäden nach dem Erdbeben und dem sich
anschließenden Tsunami, welche das Gebiet um Fukushima
verwüsteten. Und als ziemlich sicher kann gelten, dass die
wirtschaftlichen Folgen noch gravierender sein werden. Und
diese treffen ganz Japan und vermutlich auch die gesamte
Weltwirtschaft.
|
2. Wirtschaftliche Folgen
Sicherlich liegen die unmittelbaren wirtschaftlichen Folgen
in den ungeheuren Zerstörungen, welche das Erdbeben und der
Tsunami in Japan hinterlassen haben. Der Wiederaufbau wird
große wirtschaftlich Mittel binden, dies ist aber nicht
direkt auf das Reaktorunglück in Fukushima zurückzuführen.
Jetzt liegen statistische Daten
bis in das Jahr 2012 vor und aus denen wird ersichtlich,
welchen Einfluss auf die japanische Volkswirtschaft dieses
Unglück hatte.
Nach meiner Ansicht sollten dabei folgende Indikatoren
betrachtet werden:
- Das Bruttoinlandprodkt BIP.
- Der Primärenergiebedarf PEB.
- Der Bedarf an elektrischer Energie Wel.
- Der Anteil Wel(nukl),
der von Kernreaktoren stammt.
- Der Anteil Wel(ernb),
der von erneuerbaren Energien stammt.
- Die Energieeffizienz e_e.
Für alle 4 Indikatoren sind die japanischen Daten für 8 - 10
Jahre seit 1995 in der Tabelle unten gezeigt.
|
1995
|
2000
|
2005
|
2007
|
2008
|
2009
|
2010
|
2011
|
2012
|
2013
|
2014
|
BIP (1012
USD a-1)
|
4.175
|
4.269
|
4.536
|
4.768
|
4.757 |
4.390
|
4.610
|
4.580
|
4.845
|
4.919
|
4.916
|
PEB (1012
kWh a-1) |
6.306
|
6.567
|
6.612
|
6.632
|
6.455
|
6.047
|
6.421
|
6.107
|
6.035
|
6.108
|
|
Wel (1012 kWh
a-1)
|
0.990
|
1.092
|
1.158
|
1.195
|
1.146
|
1.113
|
1.157
|
1.108
|
1.094
|
1.091
|
|
Wel(nukl)
(109 kWh a-1) |
291
|
322
|
305
|
264
|
258
|
280
|
288
|
102
|
16
|
9.3
|
|
Wel(ernb)
(109 kWh a-1) |
3.11
|
3.46
|
4.98 |
4.61
|
5.01
|
5.72
|
6.67
|
7.41
|
7.61
|
8.50
|
|
e_e (USD2005
kWh-1)
|
0.662
|
0.650
|
0.686
|
0.719
|
0.737
|
0.726
|
0.718
|
0.750
|
0.803
|
0.805
|
|
|
Anhand dieser Indikatoren
lässt sich erkennen, dass die Auswirkungen wesentlich
schwächer, als erwartet, waren. Die wesentliche Veränderung
ergab sich - nicht überraschend - beim Beitrag der
Kernenergie zur Elektrizitätsversorgung, dieser betrug im
Jahr 2013 nur noch etwa 1/35 des Beitrags im Jahr 2000.
Sollten die japanischen KKW permanent vom Netz gehen, so
fehlen der japanischen Volkswirtschaft ca. 0.3 · 1012 kWh a-1
an elektrischer Energie Wel und es besteht keine
Aussicht, diesen Bedarf mithilfe erneuerbarer Energien zu
decken: Ihr Anteil hat sich gegenüber 2000 nur um einen
Faktor 2.5 vergrößert. Dass trotzdem ausreichend
Primärenergie zur Verfügung stand, ist allein höheren
Energieimporten zu verdanken, insbesondere von Kohle.
Nach dem Rücktritt der Regierung Kan hat der neue
Ministerpräsident Abe daher angekündigt,
wieder verstärkt auf den Einsatz von Kernenergie zu setzen
und u.U. auch den Bau neuer KKWs zu genehmigen. Mitte 2013
ist die Genehmigung
für einige der 48 abgeschalteten Reaktoren erteilt worden.
Damit ist die deutsche Regierung unter Kanzlerin Merkel
weltweit die einzige, welche tatsächlich Konsequenzen aus
dem Reaktorunglück in Fukushima gezogen hat.
|
1)Publikationen
über Tschernobyl
und Fukushima.
2)Eine Beschreibung derartiger Prozesse findet
man z.B. in meinem Buch "Physik für Biologen".
3)Diese Daten sind dem Artikel über Tschernobyl
entnommen, sie stammen aber offensichtlich von A.
W.
Jablokow, der Umweltberater in der russischen
Regierung unter Boris Jelzin war und sicherlich nicht
verdächtigt wird, die Kernenergie zu favorisieren.
|
![](l-pfeil.gif)
|