Dieser Artikel beschreibt mehrere bedeutende Strahlenunfälle, ihre Ursachen und die Reaktionen darauf. Eine Überprüfung der Ereignisse vor, während und nach diesen Unfällen kann den Planern Informationen liefern, um zukünftiges Auftreten solcher Unfälle auszuschließen und eine angemessene, schnelle Reaktion zu verbessern, falls sich ein ähnlicher Unfall wiederholt.

Akuter Strahlentod infolge einer versehentlichen nuklearen kritischen Exkursion am 30. Dezember 1958

Dieser Bericht ist bemerkenswert, weil es sich dabei um die größte unfallbedingte Strahlendosis handelt, die Menschen (bis heute) erhalten haben, und wegen der äußerst professionellen und gründlichen Aufarbeitung des Falls. Dies ist eine der besten, wenn nicht sogar die beste Dokumentation akutes Strahlensyndrom Beschreibungen, die vorhanden sind (JOM 1961).

Am 4. Dezember 35 um 30:1958 Uhr fand in der Plutonium-Rückgewinnungsanlage des Los Alamos National Laboratory (New Mexico, USA) eine versehentliche kritische Exkursion statt, die zu einer tödlichen Strahlenverletzung eines Angestellten (K) führte.

Der Zeitpunkt des Unfalls ist wichtig, da sich vor einer halben Stunde sechs weitere Arbeiter mit K im selben Raum aufgehalten hatten. Das Datum des Unfalls ist wichtig, da der normale Fluss von spaltbarem Material in das System für die physische Bestandsaufnahme zum Jahresende unterbrochen wurde. Diese Unterbrechung führte dazu, dass ein Routineverfahren nicht zur Routine wurde, und führte zu einer versehentlichen „Kritikalität“ der versehentlich in das System eingeführten plutoniumreichen Feststoffe.

Zusammenfassung der Schätzungen der Strahlenbelastung von K

Die beste Schätzung der durchschnittlichen Ganzkörperexposition von K lag zwischen 39 und 49 Gy, wovon etwa 9 Gy auf Spaltneutronen zurückzuführen waren. Der oberen Körperhälfte wurde ein erheblich größerer Teil der Dosis zugeführt als der unteren. Tabelle 1 zeigt eine Schätzung der Strahlenexposition von K.

Tabelle 1. Schätzungen der Strahlenbelastung von K

 

Klinischer Verlauf des Patienten

Rückblickend lässt sich der klinische Verlauf von Patient K in vier unterschiedliche Perioden einteilen. Diese Perioden unterschieden sich in Dauer, Symptomen und Ansprechen auf die unterstützende Therapie.

Die erste Periode, die 20 bis 30 Minuten dauerte, war durch seinen sofortigen körperlichen Zusammenbruch und seine geistige Handlungsunfähigkeit gekennzeichnet. Sein Zustand entwickelte sich zu Halbbewusstsein und schwerer Erschöpfung.

Die zweite Periode dauerte etwa 1.5 Stunden und begann mit seiner Ankunft auf einer Trage in der Notaufnahme des Krankenhauses und endete mit seiner Verlegung von der Notaufnahme auf die Station zur weiteren unterstützenden Therapie. Dieses Intervall war durch einen so schweren kardiovaskulären Schock gekennzeichnet, dass der Tod während der ganzen Zeit unmittelbar bevorstand. Er schien unter starken Bauchschmerzen zu leiden.

Die dritte Periode war etwa 28 Stunden lang und war durch eine ausreichende subjektive Verbesserung gekennzeichnet, um fortgesetzte Versuche zur Linderung seiner Anoxie, Hypotonie und seines Kreislaufversagens zu fördern.

Die vierte Periode begann mit dem unangekündigten Einsetzen von schnell zunehmender Reizbarkeit und Antagonismus, der an Manie grenzte, gefolgt von Koma und Tod in etwa 2 Stunden. Der gesamte klinische Verlauf dauerte 35 Stunden vom Zeitpunkt der Strahlenexposition bis zum Tod.

Die dramatischsten klinisch-pathologischen Veränderungen wurden in den blutbildenden und urinausscheidenden Systemen beobachtet. Nach der achten Stunde wurden keine Lymphozyten im zirkulierenden Blut gefunden, und trotz Verabreichung großer Flüssigkeitsmengen kam es zu einem praktisch vollständigen Harnstillstand.

Ks Rektaltemperatur schwankte in den ersten 39.4 Stunden zwischen 39.7 und 6 °C und fiel dann steil auf den Normalwert, wo sie für die Dauer seines Lebens blieb. Diese hohe Anfangstemperatur und ihre Aufrechterhaltung für 6 Stunden wurden als im Einklang mit seiner vermuteten massiven Strahlendosis angesehen. Seine Prognose war ernst.

Von all den verschiedenen Bestimmungen, die im Verlauf der Krankheit gemacht wurden, erwiesen sich Veränderungen in der Anzahl weißer Blutkörperchen als einfachster und prognostisch bester Indikator für eine schwere Bestrahlung. Das faktische Verschwinden von Lymphozyten aus dem peripheren Kreislauf innerhalb von 6 Stunden nach der Exposition wurde als schwerwiegendes Zeichen angesehen.

Sechzehn verschiedene Therapeutika wurden bei der symptomatischen Behandlung von K über einen Zeitraum von etwa 30 Stunden eingesetzt. Trotz dieser und fortgesetzter Sauerstoffgabe wurden seine Herztöne etwa 32 Stunden nach der Bestrahlung sehr entfernt, langsam und unregelmäßig. Sein Herz wurde dann zunehmend schwächer und blieb 34 Stunden 45 Minuten nach der Bestrahlung plötzlich stehen.

Windscale-Reaktor Nr. 1 Unfall vom 9. bis 12. Oktober 1957

Windscale-Reaktor Nr. 1 war ein luftgekühlter, graphitmoderierter, mit natürlichem Uran befeuerter Plutoniumproduktionsreaktor. Der Kern wurde am 15. Oktober 1957 durch einen Brand teilweise zerstört. Dieser Brand führte zu einer Freisetzung von etwa 0.74 PBq (10⁺¹⁵ Bq) von Jod-131 (¹³¹I) in die Leeumgebung.

Laut einem Unfallinformationsbericht der US Atomic Energy Commission über den Windscale-Vorfall wurde der Unfall durch Beurteilungsfehler des Bedieners in Bezug auf Thermoelementdaten verursacht und durch eine fehlerhafte Handhabung des Reaktors verschlimmert, die einen zu schnellen Anstieg der Graphittemperatur ermöglichte. Dazu trug auch die Tatsache bei, dass die Brennstofftemperatur-Thermoelemente während des normalen Betriebs im heißesten Teil des Reaktors (d. h. dort, wo die höchsten Dosisraten auftraten) und nicht in Teilen des Reaktors angeordnet waren, die während einer anormalen Freisetzung am heißesten waren. Ein zweiter Ausrüstungsmangel war der Reaktorleistungsmesser, der für den normalen Betrieb kalibriert war und während des Glühens niedrig abgelesen wurde. Als Folge des zweiten Aufheizzyklus stieg die Graphittemperatur am 9. Oktober besonders im unteren vorderen Teil des Reaktors an, wo aufgrund des früheren schnellen Temperaturanstiegs einige Verkleidungen versagt hatten. Obwohl es am 9. Oktober zu einer Reihe kleiner Jodfreisetzungen kam, wurden die Freisetzungen erst am 10. Oktober erkannt, als der Schornsteinaktivitätsmesser einen signifikanten Anstieg anzeigte (der nicht als hochsignifikant angesehen wurde). Schließlich zeigten am Nachmittag des 10. Oktober andere Überwachungen (Standort Calder) die Freisetzung von Radioaktivität an. Versuche, den Reaktor zu kühlen, indem Luft durch ihn gepresst wurde, schlugen nicht nur fehl, sondern erhöhten sogar das Ausmaß der freigesetzten Radioaktivität.

Die geschätzten Freisetzungen aus dem Windscale-Unfall betrugen 0.74 PBq ¹³¹I, 0.22 PBq Cäsium-137 (¹³⁷Cs), 3.0 TBq (10¹²Bq) von Strontium-89 (⁸⁹Sr) und 0.33 TBq Strontium-90
(⁹⁰Sr). Die höchste Offsite-Gamma-Energiedosisleistung betrug etwa 35 μGy/h aufgrund von luftgetragener Aktivität. Die Messwerte der Luftaktivität um die Windscale- und Calder-Anlagen lagen oft beim 5- bis 10-fachen der maximal zulässigen Werte, mit gelegentlichen Spitzenwerten des 150-fachen der zulässigen Werte. Ein Milchverbot erstreckte sich über einen Umkreis von ca. 420 km.

Während der Arbeiten, um den Reaktor unter Kontrolle zu bringen, erhielten 14 Arbeiter eine Äquivalentdosis von mehr als 30 mSv pro Kalenderquartal, wobei die maximale Äquivalentdosis bei 46 mSv pro Kalenderquartal lag.

Lessons learned

Es wurden viele Lehren in Bezug auf die Konstruktion und den Betrieb von Natururanreaktoren gezogen. Die Unzulänglichkeiten in Bezug auf die Reaktorinstrumentierung und die Ausbildung des Reaktorbedieners bringen auch analoge Punkte zum Unfall auf Three Mile Island (siehe unten).

Es gab keine Richtlinien für die kurzzeitige zulässige Exposition gegenüber Radiojod in Lebensmitteln. Der British Medical Research Council führte umgehend eine gründliche Untersuchung und Analyse durch. Es wurde viel Einfallsreichtum verwendet, um umgehend die maximal zulässigen Konzentrationen für abzuleiten ¹³¹Ich im Essen. Die Studium Notfall-Referenzwerte die aus diesem Unfall resultierten, dient als Grundlage für heute weltweit verwendete Notfallplanungsleitfäden (Bryant 1969).

Es wurde eine nützliche Korrelation zur Vorhersage einer signifikanten Radiojodkontamination in Milch abgeleitet. Es wurde festgestellt, dass Gammastrahlungspegel auf Weiden, die 0.3 μGy/h überstiegen, Milch lieferten, die 3.7 MBq/m überstieg³.

Die absorbierte Dosis durch Inhalation oder externe Exposition gegenüber Radiojoden ist im Vergleich zu der durch das Trinken von Milch oder den Verzehr von Milchprodukten vernachlässigbar. Im Notfall ist die schnelle Gammaspektroskopie langsameren Laborverfahren vorzuziehen.

Fünfzehn Zwei-Personen-Teams führten Strahlungsuntersuchungen durch und nahmen Proben. Zwanzig Personen wurden für die Probenkoordinierung und Datenberichterstattung eingesetzt. Etwa 150 Radiochemiker waren an der Stichprobenanalyse beteiligt.

Stapelfilter aus Glaswolle sind unter Unfallbedingungen nicht zufriedenstellend.

Gulf Oil Accelerator Unfall vom 4. Oktober 1967

Techniker der Gulf Oil Company verwendeten am 3. Oktober 4 einen 1967-MeV-Van-de-Graaff-Beschleuniger für die Aktivierung von Bodenproben. Die Kombination aus einem Verriegelungsfehler am Einschaltknopf der Beschleunigerkonsole und dem Abkleben mehrerer der Verriegelungen am Sicherheitstunnel Tür und der Zielraum hinter der Tür führten zu schweren versehentlichen Expositionen bei drei Personen. Eine Person erhielt ungefähr 1 Gy Ganzkörper-Äquivalentdosis, die zweite ungefähr 3 Gy Ganzkörper-Äquivalentdosis und die dritte ungefähr 6 Gy Ganzkörper-Äquivalentdosis, zusätzlich zu ungefähr 60 Gy an den Händen und 30 Gy an die Füße.

Einer der Unfallopfer meldete sich bei der medizinischen Abteilung und klagte über Übelkeit, Erbrechen und generalisierte Muskelschmerzen. Seine Symptome wurden zunächst als Grippesymptome fehldiagnostiziert. Als der zweite Patient mit ungefähr den gleichen Symptomen eingeliefert wurde, wurde entschieden, dass er möglicherweise einer erheblichen Strahlenbelastung ausgesetzt war. Filmabzeichen bestätigten dies. Dr. Niel Wald, University of Pittsburgh Radiological Health Division, überwachte die Dosimetrietests und fungierte auch als koordinierender Arzt bei der Aufarbeitung und Behandlung der Patienten.

Dr. Wald ließ sehr schnell absolute Filtereinheiten in das Krankenhaus im Westen von Pennsylvania in Pittsburgh einfliegen, wo die drei Patienten aufgenommen worden waren. Er richtete diese Absolutfilter/Laminar-Flow-Filter ein, um die Patientenumgebung von allen biologischen Verunreinigungen zu reinigen. Diese „umgekehrten Isolationseinheiten“ wurden bei dem 1-Gy-exponierten Patienten etwa 16 Tage lang und bei den 3- und 6-Gy-exponierten Patienten etwa anderthalb Monate lang verwendet.

Dr. E. Donnal Thomas von der University of Washington traf am achten Tag nach der Exposition ein, um bei dem 6-Gy-Patienten eine Knochenmarktransplantation durchzuführen. Der Zwillingsbruder des Patienten diente als Knochenmarkspender. Obwohl diese heldenhafte medizinische Behandlung dem 6-Gy-Patienten das Leben rettete, konnte nichts getan werden, um seine Arme und Beine zu retten, die jeweils Dutzende von Grau absorbierter Dosis erhielten.

Lessons learned

Wenn die einfache Vorgehensweise, beim Betreten des Belichtungsraums immer ein Vermessungsmessgerät zu verwenden, eingehalten worden wäre, wäre dieser tragische Unfall vermieden worden.

Mindestens zwei Schleusen waren vor diesem Unfall für längere Zeit mit Klebeband verschlossen worden. Das Umgehen von Schutzverriegelungen ist nicht tolerierbar.

An den schlüsselbetätigten Stromverriegelungen für das Gaspedal sollten regelmäßige Wartungskontrollen durchgeführt worden sein.

Rechtzeitige medizinische Hilfe rettete das Leben der Person mit der höchsten Exposition. Das heldenhafte Verfahren einer vollständigen Knochenmarktransplantation zusammen mit der Anwendung von umgekehrter Isolierung und qualitativ hochwertiger medizinischer Versorgung waren alles wichtige Faktoren bei der Rettung des Lebens dieser Person.

Umgekehrte Isolationsfilter sind innerhalb weniger Stunden erhältlich und können in jedem Krankenhaus zur Versorgung hochexponierter Patienten aufgestellt werden.

Rückblickend hätten die mit diesen Patienten befassten medizinischen Autoritäten eine frühere Amputation und eine endgültige Amputation innerhalb von zwei oder drei Monaten nach der Exposition empfohlen. Eine frühere Amputation verringert die Wahrscheinlichkeit einer Infektion, führt zu einer kürzeren Dauer starker Schmerzen, reduziert die für den Patienten erforderliche Schmerzmedikation, verkürzt möglicherweise den Krankenhausaufenthalt des Patienten und trägt möglicherweise zu einer früheren Rehabilitation bei. Eine frühere Amputation sollte selbstverständlich erfolgen, während die dosimetrischen Informationen mit klinischen Beobachtungen korreliert werden.

Der Reaktorunfall des SL-1-Prototyps (Idaho, USA, 3. Januar 1961)

Dies ist der erste (und bisher einzige) tödliche Unfall in der Geschichte des US-Reaktorbetriebs. Der SL-1 ist ein Prototyp eines kleinen Army Package Power Reactor (APPR), der für den Lufttransport in abgelegene Gebiete zur Erzeugung von elektrischem Strom ausgelegt ist. Dieser Reaktor wurde für Brennstofftests und für die Ausbildung der Reaktorbesatzung verwendet. Es wurde in der abgelegenen Wüstenregion der National Reactor Testing Station in Idaho Falls, Idaho, von Combustion Engineering für die US-Armee betrieben. Der SL-1 war nicht ein kommerzieller Leistungsreaktor (AEC 1961; American Nuclear Society 1961).

Die SL-1 war zum Unfallzeitpunkt mit 40 Brennelementen und 5 Steuerstabblättern beladen. Er konnte eine Leistung von 3 MW (thermisch) erzeugen und war ein siedendwassergekühlter und –moderierter Reaktor.

Der Unfall führte zum Tod von drei Militärangehörigen. Der Unfall wurde durch das Herausziehen eines einzelnen Steuerstabes über eine Distanz von mehr als 1 m verursacht. Dies führte dazu, dass der Reaktor sofort kritisch wurde. Der Grund, warum ein erfahrener, lizenzierter Reaktorbediener mit viel Erfahrung im Betankungsbetrieb den Steuerstab über seinen normalen Haltepunkt hinaus zurückgezogen hat, ist unbekannt.

Eines der drei Unfallopfer war noch am Leben, als Ersthelfer erstmals den Unfallort erreichten. Hochaktive Spaltprodukte bedeckten seinen Körper und waren in seine Haut eingebettet. Teile der Haut des Opfers registrierten mehr als 4.4 Gy/h bei 15 cm Abstand und behinderten die Rettung und medizinische Behandlung.

Lessons learned

Kein Reaktor, der seit dem SL-1-Unfall entwickelt wurde, kann mit einem einzigen Steuerstab in einen „sofort kritischen“ Zustand gebracht werden.

Alle Reaktoren müssen vor Ort über tragbare Vermessungsmessgeräte mit Messbereichen von mehr als 20 mGy/h verfügen. Vermessungsmessgeräte mit einer maximalen Reichweite von 10 Gy/h werden empfohlen.

Hinweis: Der Unfall auf Three Mile Island hat gezeigt, dass 100 Gy/h der erforderliche Bereich sowohl für Gamma- als auch für Betamessungen ist.

Behandlungseinrichtungen sind dort erforderlich, wo ein stark kontaminierter Patient eine endgültige medizinische Behandlung mit angemessenen Sicherheitsvorkehrungen für das Pflegepersonal erhalten kann. Da sich die meisten dieser Einrichtungen in Kliniken mit anderen laufenden Missionen befinden werden, kann die Kontrolle von radioaktiven Schadstoffen in der Luft und im Wasser besondere Vorkehrungen erfordern.

Röntgengeräte, industriell und analytisch

Zufällige Expositionen durch Röntgensysteme sind zahlreich und beinhalten oft extrem hohe Expositionen kleiner Teile des Körpers. Es ist nicht ungewöhnlich, dass Röntgenbeugungssysteme absorbierte Dosisraten von 5 Gy/s bei 10 cm vom Röhrenfokus erzeugen. Bei kürzeren Distanzen wurden oft 100 Gy/s gemessen. Der Strahl ist normalerweise schmal, aber selbst eine Exposition von wenigen Sekunden kann zu schweren lokalen Verletzungen führen (Lubenau et al. 1967; Lindell 1968; Haynie und Olsher 1981; ANSI 1977).

Da diese Systeme häufig unter „nicht routinemäßigen“ Umständen verwendet werden, eignen sie sich für die Produktion zufälliger Expositionen. Im Normalbetrieb übliche Röntgensysteme scheinen einigermaßen sicher zu sein. Ein Geräteausfall hat keine schweren Expositionen verursacht.

Lehren aus versehentlichen Röntgenaufnahmen

Die meisten unbeabsichtigten Expositionen ereigneten sich während nicht routinemäßiger Verwendungen, wenn die Ausrüstung teilweise zerlegt oder die Schutzabdeckungen entfernt wurden.

Bei den schwerwiegendsten Expositionen fehlte eine angemessene Unterweisung des Personals und des Wartungspersonals.

Wenn einfache und ausfallsichere Methoden verwendet worden wären, um sicherzustellen, dass Röntgenröhren während Reparaturen und Wartungsarbeiten ausgeschaltet waren, wären viele versehentliche Aufnahmen vermieden worden.

Finger- oder Handgelenk-Personaldosimeter sollten für Bediener und Wartungspersonal verwendet werden, das mit diesen Maschinen arbeitet.

Wären Verriegelungen erforderlich gewesen, wären viele unbeabsichtigte Expositionen vermieden worden.

Bedienerfehler waren bei den meisten Unfällen eine Mitursache. Das Fehlen geeigneter Gehäuse oder ein schlechtes Abschirmungsdesign verschlimmerten die Situation oft.

IUnfälle in der industriellen Radiographie

Von den 1950er bis in die 1970er Jahre war die höchste Strahlenunfallrate für eine einzelne Tätigkeit durchgängig bei industriellen Röntgenoperationen zu verzeichnen (IAEA 1969, 1977). Die nationalen Aufsichtsbehörden kämpfen weiterhin darum, die Rate durch eine Kombination aus verbesserten Vorschriften, strengen Schulungsanforderungen und immer strengeren Inspektions- und Durchsetzungsrichtlinien zu senken (USCFR 1990). Diese Regulierungsbemühungen waren im Allgemeinen erfolgreich, aber viele Unfälle im Zusammenhang mit industrieller Radiographie ereignen sich immer noch. Gesetze, die hohe Geldbußen zulassen, können das wirksamste Instrument sein, um die Strahlensicherheit in den Köpfen des industriellen Radiographie-Managements (und damit auch in den Köpfen der Arbeitnehmer) im Fokus zu halten.

Ursachen von Unfällen in der industriellen Radiographie

Arbeiterschulung. Industrielle Radiographie hat wahrscheinlich geringere Bildungs- und Schulungsanforderungen als jede andere Art von Strahlenbeschäftigung. Daher müssen bestehende Schulungsanforderungen strikt durchgesetzt werden.

Produktionsanreiz der Arbeiter. Jahrelang wurde für industrielle Röntgenassistenten der Hauptaugenmerk auf die Anzahl erfolgreicher Röntgenaufnahmen pro Tag gelegt. Diese Praxis kann zu unsicheren Handlungen sowie zu gelegentlichem Nichtgebrauch der Personendosimetrie führen, so dass eine Überschreitung der Äquivalentdosisgrenzen nicht erkannt wird.

Mangel an geeigneten Umfragen. Am wichtigsten ist eine gründliche Untersuchung der Quellschweine (Lagerbehälter) (Abbildung 1) nach jeder Exposition. Die Nichtdurchführung dieser Erhebungen ist die wahrscheinlichste Einzelursache für unnötige Expositionen, von denen viele nicht aufgezeichnet werden, da industrielle Radiologen selten Hand- oder Fingerdosimeter verwenden (Abbildung 1).

Abbildung 1. Industrielle Radiographiekamera

Geräteprobleme. Aufgrund der starken Beanspruchung industrieller Röntgenkameras können sich Quellenaufwickelmechanismen lockern und dazu führen, dass die Quelle nicht vollständig in ihre sichere Aufbewahrungsposition zurückgezogen wird (Punkt A in Abbildung 1). Es gibt auch viele Fälle von Verriegelungsfehlern durch Schrankquellen, die zu einer versehentlichen Exposition von Personal führen.

Entwurf von Notfallplänen

Es gibt viele ausgezeichnete allgemeine und spezifische Richtlinien für die Gestaltung von Notfallplänen. Einige Referenzen sind besonders hilfreich. Diese finden Sie in den Leseempfehlungen am Ende dieses Kapitels.

Erster Entwurf von Notfallplänen und -verfahren

Zunächst muss der gesamte Bestand an radioaktivem Material für die betroffene Anlage bewertet werden. Dann müssen glaubwürdige Unfälle analysiert werden, damit man die wahrscheinlichen maximalen Quellenfreisetzungsbedingungen bestimmen kann. Als nächstes müssen der Plan und seine Verfahren es den Anlagenbetreibern ermöglichen:

1. eine Unfallsituation erkennen
2. klassifizieren Sie den Unfall nach der Schwere
3. Maßnahmen ergreifen, um den Unfall zu mindern
4. rechtzeitig benachrichtigen
5. schnell und effizient Hilfe rufen
6. Freisetzungen quantifizieren
7. Verfolgen Sie Expositionen sowohl vor Ort als auch außerhalb, sowie Notfall-Expositionen ALARA
8. Wiederherstellung der Einrichtung so schnell wie möglich
9. genaue und detaillierte Aufzeichnungen führen.

 

Arten von Unfällen im Zusammenhang mit Kernreaktoren

Es folgt eine Liste von Arten von Unfällen im Zusammenhang mit Kernreaktoren, von der wahrscheinlichsten bis zur unwahrscheinlichsten. (Der allgemein-industrielle Unfall eines nichtnuklearen Reaktors ist bei weitem am wahrscheinlichsten.)

1. Unerwartete Freisetzung von radioaktivem Material auf niedrigem Niveau mit geringer oder keiner externen Strahlenbelastung des Personals. Tritt normalerweise während größerer Überholungen oder beim Transport von abgebranntem Harz oder abgebranntem Brennstoff auf. Lecks im Kühlmittelsystem und Verschütten von Kühlmittelproben sind häufig Ursachen für die Ausbreitung radioaktiver Kontamination.
2. Unerwartete externe Exposition des Personals. Dies tritt normalerweise während größerer Überholungen oder routinemäßiger Wartungsarbeiten auf.
3. Eine Kombination aus Kontaminationsausbreitung, Kontamination des Personals und geringer externer Strahlenexposition des Personals ist der nächstwahrscheinlichste Unfall. Diese Unfälle ereignen sich unter den gleichen Bedingungen wie 1 und 2 oben.
4. Grobe Oberflächenkontamination aufgrund eines großen Lecks im Reaktorkühlsystem oder eines Lecks von verbrauchtem Brennstoffkühlmittel.
5. Splitter oder große Partikel von aktiviertem CRUD (siehe Definition unten) in oder auf Haut, Ohren oder Augen.
6. Hochgradige Strahlenbelastung des Anlagenpersonals. Dies wird normalerweise durch Unachtsamkeit verursacht.
7. Freisetzung kleiner, aber größerer als zulässiger Mengen radioaktiver Abfälle außerhalb der Werksgrenzen. Dies ist in der Regel mit menschlichem Versagen verbunden.
8. Kernschmelze des Reaktors. Es würde wahrscheinlich eine grobe Kontamination außerhalb des Standorts plus eine hohe Exposition des Personals auftreten.
9. Reaktorausschlag (Störfalltyp SL–1).

 

Erwartete Radionuklide aus wassergekühlten Reaktorunfällen:

• aktivierte Korrosions- und Erosionsprodukte (allgemein bekannt als GRAUSAM) im Kühlmittel; zum Beispiel Kobalt-60 oder -58 (⁶⁰Co, ⁵⁸Co), Eisen-59 (⁵⁹Fe), Mangan-58 (⁵⁸Mn) und Tantal-183 (¹⁸³Ta)
• Spaltprodukte in geringer Konzentration, die normalerweise im Kühlmittel vorhanden sind; zum Beispiel Jod-131 (¹³¹I) und Cäsium-137 (¹³⁷cs)
• in Siedewasserreaktoren, 1 und 2 oben plus kontinuierliches Ausgasen geringer Tritiumkonzentrationen 
• (³H) und radioaktive Edelgase wie Xenon-133 und -135 (¹³³Xe, ¹³⁵Xe), Argon-41 (⁴¹Ar) und Krypton-85 (⁸⁵Kr)
• Tritium (³H) im Inneren des Kerns mit einer Rate von 1.3 × 10 hergestellt^-4 Atome von ³H pro Spaltung (nur ein Bruchteil davon verlässt den Brennstoff).

Abbildung 2. Beispiel eines Kernkraftwerk-Notfallplans, Inhaltsverzeichnis

Typischer Notfallplan für Kernkraftwerke, Inhaltsverzeichnis

Abbildung 2 ist ein Beispiel für ein Inhaltsverzeichnis eines Kernkraftwerk-Notfallplans. Ein solcher Plan sollte jedes gezeigte Kapitel enthalten und auf die örtlichen Anforderungen zugeschnitten sein. Abbildung 3 zeigt eine Liste typischer Implementierungsverfahren für Leistungsdrosseln.

Abbildung 3. Typische Implementierungsverfahren für Leistungsdrosseln

Radiologische Umgebungsüberwachung bei Unfällen

Diese Aufgabe wird in großen Einrichtungen oft als EREMP (Emergency Radiological Environmental Monitoring Programme) bezeichnet.

Eine der wichtigsten Lektionen, die die US Nuclear Regulatory Commission und andere Regierungsbehörden aus dem Unfall auf Three Mile Island gelernt haben, war, dass man EREMP ohne umfassende vorherige Planung nicht in ein oder zwei Tagen erfolgreich implementieren kann. Obwohl die US-Regierung während des Unfalls viele Millionen Dollar für die Überwachung der Umwelt rund um das Kernkraftwerk Three Mile Island ausgab, waren es weniger als 5^% der Gesamtfreisetzungen wurden gemessen. Dies war auf eine schlechte und unzureichende vorherige Planung zurückzuführen.

Entwerfen von radiologischen Umweltüberwachungsprogrammen für den Notfall

Die Erfahrung hat gezeigt, dass das einzige erfolgreiche EREMP eines ist, das in das routinemäßige radiologische Umweltüberwachungsprogramm integriert ist. In den frühen Tagen des Unfalls auf Three Mile Island wurde festgestellt, dass ein effektiver EREMP nicht in ein oder zwei Tagen erfolgreich eingerichtet werden kann, egal wie viel Personal und Geld für das Programm aufgewendet werden.

Probenahmeorte

Alle Standorte des routinemäßigen radiologischen Umweltüberwachungsprogramms werden während der Langzeitüberwachung von Unfällen verwendet. Außerdem muss eine Reihe neuer Standorte eingerichtet werden, damit motorisierte Vermessungsteams in jedem Abschnitt jedes 22½°-Sektors vorher festgelegte Standorte haben (siehe Abbildung 3). Im Allgemeinen befinden sich die Probenahmestellen in Gebieten mit Straßen. Ausnahmen müssen jedoch für normalerweise unzugängliche, aber möglicherweise besetzte Orte wie Campingplätze und Wanderwege innerhalb von etwa 16 km in Windrichtung des Unfalls gemacht werden.

Abbildung 3. Sektor- und Zonenbezeichnungen für radiologische Probenahme- und Überwachungspunkte innerhalb von Notfallplanungszonen

Abbildung 3 zeigt die Sektor- und Zonenbezeichnung für Strahlungs- und Umweltüberwachungspunkte. Man kann 22½°-Sektoren durch Himmelsrichtungen bezeichnen (z. B. N, NNE und NE) oder durch einfache Buchstaben (z. B. A bis R). Die Verwendung von Buchstaben wird jedoch nicht empfohlen, da sie leicht mit der Richtungsnotation verwechselt werden. Beispielsweise ist es weniger verwirrend, die Richtung zu verwenden W für Westen eher als der Brief N.

Jeder ausgewiesene Probenahmeort sollte während einer Übungsübung besucht werden, damit die für die Überwachung und Probenahme verantwortlichen Personen mit dem Ort jedes Punktes vertraut sind und auf Funklöcher, schlechte Straßen und Probleme beim Auffinden der Orte im Dunkeln achten usw. Da kein Bohrgerät alle vorab festgelegten Stellen innerhalb der 16 km langen Notfallschutzzone abdecken wird, müssen die Bohrgeräte so konzipiert werden, dass schließlich alle Probenahmestellen besucht werden. Es lohnt sich oft, die Fähigkeit der Fahrzeuge des Vermessungsteams vorab festzulegen, mit jedem vorher festgelegten Punkt zu kommunizieren. Die tatsächlichen Standorte der Probenahmestellen werden nach den gleichen Kriterien wie im REMP (NRC 1980) ausgewählt; B. Grundstücksgrenze, Mindestausschlussbereich, nächste Person, nächste Gemeinde, nächste Schule, Krankenhaus, Pflegeheim, Milchviehherde, Garten, Bauernhof und so weiter.

Untersuchungsteam für die radiologische Überwachung

Während eines Unfalls mit erheblichen Freisetzungen radioaktiver Materialien sollten radiologische Überwachungsteams das Feld kontinuierlich überwachen. Sie sollten auch vor Ort kontinuierlich überwachen, wenn die Bedingungen dies zulassen. Normalerweise überwachen diese Teams die umgebende Gamma- und Betastrahlung und nehmen Luftproben auf das Vorhandensein radioaktiver Partikel und Halogene vor.

Diese Teams müssen in allen Überwachungsverfahren, einschließlich der Überwachung ihrer eigenen Expositionen, gut geschult sein und in der Lage sein, diese Daten genau an die Basisstation weiterzuleiten. Einzelheiten wie der Typ des Vermessungsmessgeräts, die Seriennummer und der Status „offenes oder geschlossenes Fenster“ müssen sorgfältig auf gut gestalteten Protokollblättern angegeben werden.

Zu Beginn eines Notfalls muss ein Notfallüberwachungsteam möglicherweise 12 Stunden ohne Unterbrechung überwachen. Nach der Anfangsphase sollte die Feldzeit für das Vermessungsteam jedoch auf acht Stunden mit mindestens einer 30-minütigen Pause reduziert werden.

Da eine kontinuierliche Überwachung erforderlich sein kann, müssen Verfahren vorhanden sein, um die Vermessungsteams mit Essen und Getränken, Ersatzinstrumenten und Batterien zu versorgen und die Luftfilter hin und her zu transportieren.

Obwohl die Vermessungsteams wahrscheinlich 12 Stunden pro Schicht arbeiten werden, sind drei Schichten pro Tag erforderlich, um eine kontinuierliche Überwachung zu gewährleisten. Während des Unfalls auf Three Mile Island wurden in den ersten zwei Wochen immer mindestens fünf Überwachungsteams eingesetzt. Die Logistik zur Unterstützung einer solchen Anstrengung muss im Voraus sorgfältig geplant werden.

Team für radiologische Umweltprobenahmen

Die Arten von Umweltproben, die während eines Unfalls entnommen werden, hängen von der Art der Freisetzungen (Luft oder Wasser), der Windrichtung und der Jahreszeit ab. Boden- und Trinkwasserproben müssen auch im Winter entnommen werden. Obwohl Freisetzungen von Radiohalogen möglicherweise nicht nachgewiesen werden können, sollten wegen des großen Bioakkumulationsfaktors Milchproben entnommen werden.

Viele Lebensmittel- und Umweltproben müssen genommen werden, um die Öffentlichkeit zu beruhigen, auch wenn technische Gründe den Aufwand nicht rechtfertigen. Darüber hinaus können diese Daten während eines späteren Gerichtsverfahrens von unschätzbarem Wert sein.

Vorgeplante Protokollblätter mit sorgfältig durchdachten Offsite-Datenverfahren sind für Umweltproben unerlässlich. Alle Personen, die Umweltproben entnehmen, sollten ein klares Verständnis der Verfahren und eine dokumentierte Feldschulung nachgewiesen haben.

Wenn möglich, sollte die Sammlung von Umweltprobendaten außerhalb des Standorts von einer unabhängigen Gruppe außerhalb des Standorts durchgeführt werden. Es ist auch vorzuziehen, dass routinemäßige Umweltproben von derselben externen Gruppe genommen werden, so dass die wertvolle interne Gruppe während eines Unfalls für andere Datensammlungen verwendet werden kann.

Es ist bemerkenswert, dass während des Unfalls auf Three Mile Island jede einzelne Umweltprobe, die hätte genommen werden sollen, gesammelt wurde und keine einzige Umweltprobe verloren ging. Dies geschah, obwohl die Stichprobenrate gegenüber der Stichprobenrate vor dem Unfall um mehr als das Zehnfache anstieg.

Notfallüberwachungsausrüstung

Der Bestand an Notfallüberwachungsgeräten sollte mindestens doppelt so hoch sein wie zu einem bestimmten Zeitpunkt benötigt wird. Schließfächer sollten an verschiedenen Stellen um Nuklearkomplexe herum aufgestellt werden, damit kein Unfall den Zugang zu all diesen Schließfächern verweigert. Um die Bereitschaft sicherzustellen, sollte die Ausrüstung inventarisiert und ihre Kalibrierung mindestens zweimal jährlich und nach jeder Übung überprüft werden. Transporter und Lastwagen in großen kerntechnischen Anlagen sollten sowohl für die Notfallüberwachung vor Ort als auch außerhalb vollständig ausgestattet sein.

Zähllabore vor Ort können während eines Notfalls unbrauchbar sein. Daher müssen im Vorfeld Vorkehrungen für ein alternatives oder mobiles Zähllabor getroffen werden. Dies ist jetzt eine Anforderung für US-Kernkraftwerke (USNRC 1983).

Die Art und Ausgereiftheit der Umgebungsüberwachungsausrüstung sollte den Anforderungen für die Teilnahme am schlimmsten glaubwürdigen Unfall der Kernanlage entsprechen. Im Folgenden finden Sie eine Liste typischer Umgebungsüberwachungsgeräte, die für Kernkraftwerke erforderlich sind:

1. Die Luftprobenahmeausrüstung sollte batteriebetriebene Einheiten für kurzfristige Probenahmen und wechselstrombetriebene Einheiten mit Streifenschreibern und Alarmfunktionen für die längerfristige Überwachung umfassen.
2. Geräte zur Probenahme von Flüssigkeiten sollten kontinuierliche Probenehmer enthalten. Die Probenehmer müssen in der lokalen Umgebung einsatzfähig sein, egal wie rau sie ist.
3. Tragbare Gamma-Vermessungsmessgeräte für Implantationsarbeiten sollten eine maximale Reichweite von 100 Gy/h haben, und separate Vermessungsgeräte sollten in der Lage sein, Betastrahlung bis zu 100 Gy/h zu messen.
4. Die Personaldosimetrie vor Ort muss eine Beta-Messfunktion sowie Finger-Thermolumineszenz-Dosimeter (TLDs) umfassen (Abbildung 4). Andere Extremitätendosimetrie kann ebenfalls erforderlich sein. In Notfällen werden immer zusätzliche Kontrolldosimeter benötigt. Ein tragbares TLD-Lesegerät kann erforderlich sein, um an Notfallorten eine Verbindung mit dem Stationscomputer über ein Telefonmodem herzustellen. Interne Vermessungsteams, wie Rettungs- und Reparaturteams, sollten Taschendosimeter mit niedriger und hoher Reichweite sowie voreingestellte Alarmdosimeter haben. Vorab festgelegte Dosiswerte für Teams, die sich möglicherweise in Bereichen mit hoher Strahlung befinden, müssen sorgfältig durchdacht werden.
5. Vorräte an Schutzkleidung sollten an Notfallorten und in Einsatzfahrzeugen bereitgestellt werden. Bei Unfällen, die über einen längeren Zeitraum andauern, sollte zusätzliche Ersatzschutzkleidung zur Verfügung stehen.
6. Atemschutzgeräte sollten sich in allen Notschließfächern und Fahrzeugen befinden. In jedem der größeren Lagerbereiche für Notfallausrüstung sollten aktuelle Listen mit geschultem Atemschutzpersonal aufbewahrt werden.
7. Mobile Fahrzeuge, die mit Funkgeräten ausgestattet sind, sind für Notfalluntersuchungsteams zur Strahlungsüberwachung unerlässlich. Standort und Verfügbarkeit von Ersatzfahrzeugen müssen bekannt sein.
8. Die Ausrüstung des Umwelterhebungsteams sollte an einem geeigneten Ort aufbewahrt werden, vorzugsweise außerhalb des Standorts, damit sie immer verfügbar ist.
9. Notfall-Kits sollten im Technischen Support-Zentrum und in der Notfall-Offsite-Einrichtung platziert werden, damit Ersatz-Vermessungsteams nicht vor Ort gehen müssen, um Ausrüstung zu erhalten und eingesetzt zu werden.
10. Bei einem schweren Unfall mit Freisetzung radioaktiver Stoffe in die Luft müssen Vorbereitungen für den Einsatz von Hubschraubern und einmotorigen Flugzeugen zur Überwachung aus der Luft getroffen werden.

 

Abbildung 4. Ein Industrieradiologe mit einem TLD-Abzeichen und einem Ring-Thermolumineszenz-Dosimeter (optional in den USA)

Datenanalyse

Die Analyse von Umweltdaten während eines schweren Unfalls sollte so schnell wie möglich an einen externen Ort wie die Emergency Offsite Facility verlagert werden.

Voreingestellte Richtlinien darüber, wann Umweltprobendaten an das Management zu melden sind, müssen festgelegt werden. Methode und Häufigkeit der Übermittlung von Umweltprobendaten an Regierungsbehörden sollten frühzeitig im Unfall vereinbart werden.

Gesundheitsphysik und Radiochemie: Lehren aus dem Unfall auf Three Mile Island

Externe Berater wurden benötigt, um die folgenden Aktivitäten durchzuführen, da die Pflanzengesundheitsphysiker in den frühen Morgenstunden des Unfalls auf Three Mile Island vom 28. März 1979 vollständig mit anderen Aufgaben beschäftigt waren:

• Beurteilung der Freisetzung radioaktiver Abwässer (gasförmig und flüssig), einschließlich Probennahme, Koordination von Laboratorien zur Probenzählung, Qualitätskontrolle von Laboratorien, Datensammlung, Datenanalyse, Berichterstellung, Weitergabe von Daten an Regierungsbehörden und Kraftwerksbesitzer
• Dosisabschätzung, einschließlich Untersuchungen zu vermuteter und tatsächlicher Überexposition, Untersuchungen zu Hautkontamination und internen Ablagerungen, signifikante Expositionsmodelle und Dosisberechnungen
• radiologisches Umweltüberwachungsprogramm, einschließlich vollständiger Koordination der Probenentnahme, Datenanalyse, Berichtserstellung und -verteilung, Aktionspunktbenachrichtigungen, Erweiterung des Programms für die Unfallsituation und anschließende Verkürzung des Programms bis zu einem Jahr nach dem Unfall
• spezielle Beta-Dosimetrie-Studien, einschließlich Studien zum Stand der Technik in der Beta-Personalüberwachung, Modellierung der Beta-Hautdosis durch radioaktive Kontaminanten, Vergleiche aller im Handel erhältlichen Beta-Gamma-TLD-Personaldosimetriesysteme.

 

Die obige Liste enthält Beispiele für Aktivitäten, die das typische Gesundheitsphysik-Personal während eines schweren Unfalls nicht angemessen ausführen kann. Das Gesundheitsphysikpersonal von Three Mile Island war sehr erfahren, sachkundig und kompetent. Sie arbeiteten in den ersten beiden Unfallwochen ohne Unterbrechung 15 bis 20 Stunden pro Tag. Die unfallbedingten Zusatzanforderungen waren jedoch so zahlreich, dass sie viele wichtige Routineaufgaben, die normalerweise ohne weiteres erledigt werden könnten, nicht mehr bewältigen konnten.

Zu den Lehren aus dem Unfall auf Three Mile Island gehören:

Betreten eines Nebengebäudes während eines Unfalls

1. Alle Einträge müssen auf einer neuen Strahlenarbeitserlaubnis erfolgen, die vom leitenden Gesundheitsphysiker vor Ort überprüft und vom Abteilungsleiter oder einem designierten Stellvertreter unterzeichnet wurde.
2. Der zuständige Kontrollraum sollte die absolute Kontrolle über alle Zugänge zu Hilfs- und Brennstoffhandhabungsgebäuden haben. Es darf keine Einreise gestattet werden, es sei denn, während der Einreise befindet sich ein Gesundheitsphysiker am Kontrollpunkt.
3. Ohne ein ordnungsgemäß funktionierendes Vermessungsmessgerät mit angemessener Reichweite sollten keine Einfahrten gestattet werden. Unmittelbar vor dem Eintritt sollte eine stichprobenartige Überprüfung der Reaktion des Zählers durchgeführt werden.
4. Die Expositionshistorie aller Personen vor dem Betreten eines Bereichs mit hoher Strahlung muss erfasst werden.
5. Zulässige Expositionen während der Eingabe, egal wie wichtig die Aufgabe bezeichnet werden sollte.

 

Probenahme des primären Kühlmittels während eines Unfalls

1. Alle Proben, die bei einer neuen Bestrahlungs-Arbeitserlaubnis entnommen werden sollen, sollten vom leitenden Gesundheitsphysiker vor Ort überprüft und vom Abteilungsleiter oder Stellvertreter unterzeichnet werden.
2. Es dürfen keine Kühlmittelproben entnommen werden, es sei denn, es wird ein Extremitätendosimeter getragen.
3. Ohne abgeschirmte Handschuhe und mindestens 60 cm lange Zangen sollten keine Kühlmittelproben entnommen werden, falls eine Probe radioaktiver als erwartet ist.
4. Ohne eine Personenabschirmung aus Bleiglas sollten keine Kühlmittelproben entnommen werden, falls eine Probe radioaktiver als erwartet ist.
5. Die Entnahme von Proben sollte eingestellt werden, wenn die Exposition einer Extremität oder des ganzen Körpers voraussichtlich die auf der Arbeitserlaubnis für Strahlung angegebenen voreingestellten Werte überschreitet.
6. Signifikante Expositionen sollten nach Möglichkeit auf mehrere Arbeitnehmer verteilt werden.
7. Alle Fälle von Hautkontaminationen, die innerhalb von 24 Stunden die Auslösewerte überschreiten, sollten überprüft werden.

 

Eingang zum Make-up-Ventilraum

1. Beta- und Gammabereichsuntersuchungen mit entfernten Detektoren mit angemessener maximaler Reichweite müssen durchgeführt werden.
2. Das erstmalige Betreten eines Bereichs mit einer Energiedosisleistung von mehr als 20 mGy/h muss vorab überprüft werden, um sicherzustellen, dass die Strahlenexposition so gering wie vernünftigerweise erreichbar gehalten wird.
3. Wenn Wasserlecks vermutet werden, sollte eine mögliche Bodenkontamination erkannt werden.
4. Ein einheitliches Programm für Art und Ort der Personendosimetrie muss in Betrieb genommen werden.
5. Bei Personen, die einen Bereich mit einer Energiedosisleistung von mehr als 20 mGy/h betreten, müssen TLDs unmittelbar nach dem Verlassen bewertet werden.
6. Vor dem Betreten eines Bereichs mit einer Energiedosisleistung von mehr als 20 mGy/h sollte überprüft werden, ob alle Erfordernisse der Strahlenarbeitserlaubnis erfüllt sind.
7. Zeitgesteuerte Einfahrten in Gefahrenbereiche müssen von einem Gesundheitsphysiker zeitlich festgelegt werden.

 

Schutzmaßnahmen und Offsite-Umweltüberwachung aus Sicht der Kommunalverwaltung

1. Vor dem Beginn eines Probenahmeprotokolls sollten Kriterien für dessen Beendigung festgelegt werden.
2. Eingriffe von außen sollten nicht zugelassen werden.
3. Mehrere vertrauliche Telefonleitungen sollten vorhanden sein. Die Nummern sollten nach jeder Krise geändert werden.
4. Die Fähigkeiten von Luftmesssystemen sind besser als die meisten Leute denken.
5. Ein Tonbandgerät sollte in der Hand sein und die Daten regelmäßig aufgezeichnet werden.
6. Während der akuten Episode sollte auf das Lesen von Zeitungen, Fernsehen und Radiohören verzichtet werden, da diese Aktivitäten die bestehenden Spannungen nur verstärken.
7. Essenslieferung und andere Annehmlichkeiten wie Schlafgelegenheiten sollten eingeplant werden, da es für eine Weile unmöglich sein kann, nach Hause zu gehen.
8. Alternative Analysefunktionen sollten eingeplant werden. Selbst ein kleiner Unfall kann die Hintergrundstrahlung im Labor erheblich verändern.
9. Es sollte beachtet werden, dass mehr Energie darauf verwendet wird, unsolide Entscheidungen abzuwehren, als sich mit echten Problemen zu befassen.
10. Es versteht sich, dass Notfälle nicht von entfernten Standorten aus verwaltet werden können.
11. Es sollte beachtet werden, dass Empfehlungen für Schutzmaßnahmen nicht zur Abstimmung im Ausschuss zugelassen werden.
12. Alle nicht wesentlichen Anrufe sollten gehalten werden, Zeitfresser werden aufgelegt.

 

Der Strahlenunfall von Goiânia von 1985

Ein 51 TBq ¹³⁷Die Cs-Teletherapieeinheit wurde am oder um den 13. September 1985 aus einer verlassenen Klinik in Goiânia, Brasilien, gestohlen. Zwei Personen, die nach Altmetall suchten, nahmen die Quellenbaugruppe der Teletherapieeinheit mit nach Hause und versuchten, die Teile zu zerlegen. Die absorbierte Dosisleistung der Strahlungsquelle betrug etwa 46 Gy/h bei 1 m Abstand. Sie verstanden die Bedeutung des dreiblättrigen Strahlungssymbols auf der Quellenkapsel nicht.

Die Quellenkapsel ist während der Demontage zerrissen. Hochlösliches Cäsium-137-Chlorid (¹³⁷CsCl)-Pulver wurde in einem Teil dieser Stadt mit 1,000,000 Einwohnern verteilt und verursachte einen der schwersten Unfälle mit versiegelten Quellen in der Geschichte.

Nach der Demontage wurden Reste des Strahleraufbaus an einen Schrotthändler verkauft. Er entdeckte, dass die ¹³⁷CsCl-Pulver leuchtete im Dunkeln blau (vermutlich Cerenkov-Strahlung). Er dachte, dass das Pulver ein Edelstein oder sogar übernatürlich sein könnte. Viele Freunde und Verwandte kamen, um das „wunderbare“ Leuchten zu sehen. Teile der Quelle wurden an eine Reihe von Familien gegeben. Dieser Vorgang dauerte etwa fünf Tage. Zu diesem Zeitpunkt hatten eine Reihe von Menschen aufgrund der Strahlenexposition Symptome des Magen-Darm-Syndroms entwickelt.

Patienten, die mit schweren Magen-Darm-Erkrankungen ins Krankenhaus kamen, wurden fälschlicherweise als allergische Reaktionen auf etwas, das sie gegessen hatten, diagnostiziert. Ein Patient, der durch den Umgang mit der Quelle schwere Hautschäden hatte, wurde verdächtigt, an einer tropischen Hautkrankheit zu leiden, und wurde in das Krankenhaus für Tropenkrankheiten eingeliefert.

Diese tragische Abfolge von Ereignissen dauerte etwa zwei Wochen lang unentdeckt von sachkundigem Personal. Viele Leute rieben die ¹³⁷CsCl-Pulver auf ihre Haut, damit sie blau leuchten konnte. Die Sequenz hätte noch viel länger andauern können, außer dass eine der bestrahlten Personen die Krankheiten schließlich mit der Quellkapsel in Verbindung gebracht hätte. Sie nahm die Überreste der ¹³⁷CsCl-Quelle in einem Bus zum Gesundheitsamt in Goiânia, wo sie es verließ. Ein besuchender Medizinphysiker untersuchte die Quelle am nächsten Tag. Er hat aus eigener Initiative Maßnahmen ergriffen, um zwei Schrottplatzbereiche zu evakuieren und die Behörden zu informieren. Die Schnelligkeit und das Ausmaß der Reaktion der brasilianischen Regierung, nachdem sie von dem Unfall erfahren hatte, waren beeindruckend.

Etwa 249 Menschen wurden kontaminiert. 4 wurden ins Krankenhaus eingeliefert. Vier Menschen starben, darunter ein sechsjähriges Mädchen, das durch die Einnahme von etwa 1 GBq eine innere Dosis von etwa 10 Gy erhielt (XNUMX⁹ Bq) von ¹³⁷Cs.

Reaktion auf den Unfall

Die Ziele der Erstreaktionsphase waren:

• Identifizieren Sie die Hauptkontaminationsstellen
• Wohnungen zu evakuieren, in denen die Radioaktivitätswerte die festgelegten Interventionswerte überschritten haben
• Richten Sie gesundheitsphysikalische Kontrollen in diesen Bereichen ein und verhindern Sie den Zugang, wo dies erforderlich ist
• Identifizierung von Personen, die erheblichen Strahlendosen ausgesetzt oder kontaminiert waren.

 

Das Ärzteteam zunächst:

• bei seiner Ankunft in Goiânia wurden Anamneseerhebungen durchgeführt und anhand der Symptome des akuten Strahlensyndroms triagiert
• schickte alle akuten Strahlenpatienten in das Goiânia-Krankenhaus (das im Voraus für die Kontaminations- und Expositionskontrolle eingerichtet wurde)
• Am nächsten Tag wurden die sechs kritischsten Patienten per Flugzeug in das Tertiärversorgungszentrum eines Marinekrankenhauses in Rio de Janeiro verlegt (später wurden acht weitere Patienten in dieses Krankenhaus verlegt).
• Vorkehrungen für die zytogenetische Strahlendosimetrie getroffen
• basierend auf der medizinischen Behandlung jedes Patienten auf dessen klinischem Verlauf
• gab dem klinischen Laborpersonal informelle Anweisungen, um ihre Ängste abzubauen (die medizinische Gemeinschaft von Goiânia wollte nicht helfen).

 

Gesundheitsphysiker:

• unterstützte Ärzte bei Strahlendosimetrie, Bioassay und Hautdekontamination
• koordinierte und interpretierte Analyse von 4,000 Urin- und Kotproben in einem Zeitraum von vier Monaten
• Ganzkörper gezählt 600 Personen
• koordinierte Radiokontaminationsüberwachung von 112,000 Personen (249 waren kontaminiert)
• führte eine Luftaufnahme der gesamten Stadt und der Vororte durch, wobei hastig zusammengebaute NaI-Detektoren verwendet wurden
• führte automatisch montierte NaI-Detektoruntersuchungen auf über 2,000 km Straßen durch
• Auslöseschwellen für die Dekontamination von Personen, Gebäuden, Autos, Böden usw. festlegen
• koordinierte 550 Arbeiter, die bei Dekontaminierungsbemühungen beschäftigt waren
• koordinierter Abriss von sieben Häusern und Dekontaminierung von 85 Häusern
• koordinierter Transport von 275 LKW-Ladungen kontaminierter Abfälle
• koordinierte Dekontaminierung von 50 Fahrzeugen
• koordinierte Verpackung von 3,500 Kubikmeter kontaminierter Abfälle
• verwendete 55 Vermessungsmessgeräte, 23 Kontaminationsmonitore und 450 selbstablesende Dosimeter.

 

Die Ergebnisse

Patienten mit akutem Strahlensyndrom

Vier Patienten starben an den Folgen von absorbierten Dosen im Bereich von 4 bis 6 Gy. Zwei Patienten wiesen eine schwere Knochenmarkdepression auf, lebten aber trotz absorbierter Dosen von 6.2 und 7.1 Gy (zytogenetische Schätzung). Vier Patienten überlebten mit geschätzten absorbierten Dosen von 2.5 bis 4 Gy.

Strahleninduzierte Hautverletzung

Neunzehn von zwanzig hospitalisierten Patienten hatten strahleninduzierte Hautverletzungen, die mit Schwellungen und Blasenbildung begannen. Diese Läsionen brachen später auf und sonderten Flüssigkeit ab. Zehn der neunzehn Hautverletzungen entwickelten etwa vier bis fünf Wochen nach der Bestrahlung tiefe Läsionen. Diese tiefen Läsionen waren ein Hinweis auf eine signifikante Gamma-Exposition von tieferen Geweben.

Alle Hautläsionen waren mit kontaminiert ¹³⁷Cs, mit Energiedosisleistungen bis zu 15 mGy/h.

Das sechsjährige Mädchen, das 1 TBq davon eingenommen hat ¹³⁷Cs (und der einen Monat später starb) hatte eine allgemeine Hautkontamination von durchschnittlich 3 mGy/h.

Ein Patient benötigte etwa einen Monat nach der Exposition eine Amputation. Die Blutpool-Bildgebung war nützlich, um die Abgrenzung zwischen verletzten und normalen Arteriolen zu bestimmen.

Ergebnis interne Kontamination

Statistische Tests zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Körperbelastungen, die durch Ganzkörperzählung bestimmt wurden, im Gegensatz zu denen, die durch Urinausscheidungsdaten bestimmt wurden.

Modelle, die Bioassay-Daten mit Aufnahme und Körperbelastung in Beziehung setzten, wurden validiert. Diese Modelle waren auch für verschiedene Altersgruppen anwendbar.

Preußischblau war nützlich bei der Förderung der Beseitigung von ¹³⁷CsCl aus dem Körper (bei einer Dosierung von mehr als 3 Gy/Tag).

Siebzehn Patienten erhielten Diuretika zur Beseitigung von ¹³⁷CsCl-Körperbelastungen. Diese Diuretika waren beim Entkorporieren unwirksam ¹³⁷Cs und ihre Verwendung wurde gestoppt.

Hautdekontamination

Hautdekontamination mit Seife und Wasser, Essigsäure und Titandioxid (TiO₂) wurde bei allen Patienten durchgeführt. Diese Dekontamination war nur teilweise erfolgreich. Es wurde vermutet, dass das Schwitzen zu einer erneuten Kontamination der Haut führte ¹³⁷Cs Körperbelastung.

Kontaminierte Hautläsionen sind sehr schwer zu dekontaminieren. Das Abschälen von nekrotischer Haut reduzierte das Kontaminationsniveau erheblich.

Follow-up-Studie zur Dosisbewertung der zytogenetischen Analyse

Die Häufigkeit von Aberrationen in Lymphozyten zu verschiedenen Zeitpunkten nach dem Unfall folgte drei Hauptmustern:

In zwei Fällen blieben die Auftretenshäufigkeiten von Aberrationen bis zu einem Monat nach dem Unfall konstant und gingen auf etwa 30 zurück^% der anfänglichen Frequenz drei Monate später.

In zwei Fällen eine allmähliche Abnahme um etwa 20^% alle drei Monate gefunden.

In zwei der Fälle höchster innerer Kontamination kam es zu einer Erhöhung der Häufigkeit des Auftretens von Aberrationen (um etwa 50^% und 100^%) über einen Zeitraum von drei Monaten.

Folgestudien zu ¹³⁷Cs Körperbelastungen

• Tatsächliche Dosis der Patienten, gefolgt von einem Bioassay.
• Es folgten die Auswirkungen der Verwaltung von Preußisch Blau.
• In vivo Messungen für 20 Personen an Blutproben, Wunden und Organen, um nach inhomogener Verteilung zu suchen ¹³⁷Cs und seine Retention im Körpergewebe.
• Eine Frau und ihr neugeborenes Baby untersuchten, wie sie durch Stillen zurückgehalten und übertragen werden können.

 

Aktionsniveaus für Eingriffe

Bei einer Energiedosisleistung von mehr als 10 μGy/h in 1 m Höhe innerhalb des Hauses wurde eine Hausevakuierung empfohlen.

Die Sanierungsdekontamination von Eigentum, Kleidung, Boden und Lebensmitteln basierte auf einer Person, die 5 mGy in einem Jahr nicht überschreitet. Die Anwendung dieses Kriteriums auf verschiedene Pfade führte zur Dekontaminierung des Inneren eines Hauses, wenn die absorbierte Dosis 1 mGy in einem Jahr überschreiten könnte, und zur Dekontaminierung des Bodens, wenn die absorbierte Dosisrate 4 mGy in einem Jahr überschreiten könnte (3 mGy von externer Strahlung und 1 mGy von interne Strahlung).

Der Unfall des Kernkraftwerks Reaktorblock 4 von Tschernobyl von 1986

Allgemeine Beschreibung des Unfalls

Der weltweit schlimmste Atomreaktorunfall ereignete sich am 26. April 1986 während eines Elektrotechniktests mit sehr geringer Leistung. Um diesen Test durchzuführen, wurden einige Sicherheitssysteme abgeschaltet oder blockiert.

Diese Einheit war ein Modell RBMK-1000, der Reaktortyp, der etwa 65 produzierte^% aller in der UdSSR erzeugten Kernenergie. Es war ein graphitmoderierter Siedewasserreaktor, der 1,000 MW Strom (MWe) erzeugte. Das RBMK-1000 hat kein druckgeprüftes Containment-Gebäude und wird in den meisten Ländern nicht häufig gebaut.

Der Reaktor wurde sofort kritisch und erzeugte eine Reihe von Dampfexplosionen. Die Explosionen fegten die gesamte Oberseite des Reaktors weg, zerstörten die dünne Struktur, die den Reaktor bedeckte, und lösten eine Reihe von Bränden auf den dicken Asphaltdächern der Blöcke 3 und 4 aus. Radioaktive Freisetzungen dauerten zehn Tage, und 31 Menschen starben. Die Delegation der UdSSR bei der Internationalen Atomenergiebehörde untersuchte den Unfall. Sie erklärten, dass die RBMK-Experimente im Block 4 von Tschernobyl, die den Unfall verursachten, nicht die erforderliche Genehmigung erhalten hatten und dass die schriftlichen Vorschriften zu Reaktorsicherheitsmaßnahmen unzureichend waren. Die Delegation erklärte weiter: „Das beteiligte Personal war nicht ausreichend auf die Tests vorbereitet und war sich der möglichen Gefahren nicht bewusst.“ Diese Testreihe schuf die Bedingungen für die Notsituation und führte zu einem Reaktorunfall, von dem die meisten glaubten, dass er niemals eintreten könnte.

Freisetzung von Kernspaltungsprodukten des Reaktorunfalls von Tschernobyl Block 4

Gesamtaktivität freigesetzt

Etwa 1,900 PBq an Spaltprodukten und Brennstoffen (die zusammen gekennzeichnet wurden Corium vom Three Mile Island Accident Recovery Team) wurden in den zehn Tagen freigesetzt, die es dauerte, alle Brände zu löschen und Block 4 mit einem neutronenabsorbierenden Abschirmmaterial abzudichten. Block 4 ist jetzt ein dauerhaft versiegelter Sarkophag aus Stahl und Beton, der das restliche Corium in und um die Überreste des zerstörten Reaktorkerns ordnungsgemäß enthält.

1,900 Prozent der XNUMX PBq wurden am ersten Tag des Unfalls freigesetzt. Der Rest wurde in den nächsten neun Tagen freigelassen.

Die radiologisch signifikantesten Freisetzungen waren 270 PBq ¹³¹Ich, 8.1 PBq von ⁹⁰Sr und 37 PBq of ¹³⁷Cs. Dies kann mit dem Unfall auf Three Mile Island verglichen werden, bei dem 7.4 TBq freigesetzt wurden of ¹³¹Ich und kein messbar ⁹⁰Sr. bzw ¹³⁷Cs.

Ausbreitung radioaktiver Stoffe in der Umwelt

Die ersten Freisetzungen gingen im Allgemeinen in nördliche Richtung, aber nachfolgende Freisetzungen gingen in westliche und südwestliche Richtungen. Die erste Wolke traf am 27. April in Schweden und Finnland ein. Radiologische Umweltüberwachungsprogramme des Kernkraftwerks entdeckten die Freisetzung sofort und alarmierten die Welt über den Unfall. Ein Teil dieser ersten Wolke trieb nach Polen und Ostdeutschland. Am 29. und 30. April schwappten weitere Wolken über Ost- und Mitteleuropa. Danach wurden in Großbritannien am 2. Mai Tschernobyl freigesetzt, gefolgt von Japan und China am 4. Mai, Indien am 5. Mai und Kanada und den USA am 5. und 6. Mai. Die südliche Hemisphäre hat nicht gemeldet, diese Wolke entdeckt zu haben.

Die Ablagerung der Wolke wurde hauptsächlich durch Niederschläge bestimmt. Das Fallout-Muster der wichtigsten Radionuklide (¹³¹I, ¹³⁷Cs, ¹³⁴Cs und ⁹⁰Sr) war selbst innerhalb der UdSSR sehr variabel. Das Hauptrisiko ging von externer Bestrahlung durch Oberflächenablagerung sowie von der Einnahme kontaminierter Lebensmittel aus.

Radiologische Folgen des Unfalls von Block 4 in Tschernobyl

Allgemeine akute gesundheitliche Folgen

Zwei Personen starben sofort, eine beim Einsturz des Gebäudes und eine 5.5 Stunden später an thermischen Verbrennungen. Weitere 28 Mitarbeiter des Reaktors und der Feuerwehr starben an Strahlenschäden. Die Strahlendosen für die Bevölkerung außerhalb des Standorts lagen unter den Werten, die unmittelbare Strahlenwirkungen verursachen können.

Der Unfall von Tschernobyl hat die weltweite Gesamtzahl der Todesfälle durch Strahlenunfälle bis 1986 fast verdoppelt (von 32 auf 61). (Es ist interessant festzustellen, dass die drei Toten des SL-1-Reaktorunfalls in den USA als Folge einer Dampfexplosion aufgeführt sind und dass die ersten beiden, die in Tschernobyl starben, auch nicht als Todesfälle durch Strahlenunfälle aufgeführt sind.)

Faktoren, die die gesundheitlichen Folgen des Unfalls vor Ort beeinflusst haben

Personendosimetrie für die Personen mit dem höchsten Risiko vor Ort war nicht verfügbar. Das Fehlen von Übelkeit oder Erbrechen in den ersten sechs Stunden nach der Exposition zeigte zuverlässig diejenigen Patienten an, die weniger als potenziell tödliche absorbierte Dosen erhalten hatten. Dies war auch ein guter Hinweis auf Patienten, die aufgrund einer Strahlenexposition keine sofortige ärztliche Behandlung benötigten. Diese Informationen zusammen mit den Blutdaten (Abnahme der Lymphozytenzahl) waren nützlicher als Daten der Personaldosimetrie.

Die schwere Schutzkleidung der Feuerwehrleute (eine poröse Plane) ermöglichte den Kontakt von Spaltprodukten mit hoher spezifischer Aktivität mit bloßer Haut. Diese Beta-Dosen verursachten schwere Hautverbrennungen und waren ein wesentlicher Faktor für viele Todesfälle. XNUMX Arbeiter erlitten schwere Hautverbrennungen. Die Verbrennungen waren äußerst schwierig zu behandeln und stellten ein schwerwiegendes Komplikationselement dar. Sie machten es unmöglich, die Patienten vor dem Transport in Krankenhäuser zu dekontaminieren.

Zu diesem Zeitpunkt gab es keine klinisch signifikanten internen Körperbelastungen durch radioaktives Material. Nur zwei Personen hatten hohe (jedoch nicht klinisch signifikante) Körperbelastungen.

Von den etwa 1,000 untersuchten Personen wurden 115 aufgrund eines akuten Strahlensyndroms ins Krankenhaus eingeliefert. Acht medizinische Betreuer, die vor Ort arbeiteten, erlitten das akute Strahlensyndrom.

Wie erwartet gab es keine Hinweise auf eine Neutronenexposition. (Der Test sucht nach Natrium-24 (²⁴Na) im Blut.)

Faktoren, die die gesundheitlichen Folgen des Unfalls außerhalb des Standorts beeinflusst haben

Öffentliche Schutzmaßnahmen lassen sich in vier verschiedene Perioden einteilen.

1. Die ersten 24 Std: Das Publikum in Windrichtung blieb drinnen mit geschlossenen Türen und Fenstern. Die Verteilung von Kaliumiodid (KI) begann, um die Schilddrüsenaufnahme zu blockieren ¹³¹I.
2. Ein bis sieben Tage: Pripjat wurde evakuiert, nachdem sichere Evakuierungswege eingerichtet worden waren. Dekontaminationsstationen wurden eingerichtet. Die Region Kiew wurde evakuiert. Die Gesamtzahl der evakuierten Menschen betrug mehr als 88,000.
3. Ein bis sechs Wochen: Die Gesamtzahl der Evakuierten stieg auf 115,000. Alle diese wurden medizinisch untersucht und umgesiedelt. Kaliumiodid wurde 5.4 Millionen Russen verabreicht, darunter 1.7 Millionen Kindern. Die Schilddrüsendosis wurde um etwa 80 bis 90 reduziert^%. Zehntausende Rinder wurden aus kontaminierten Gebieten entfernt. Lokale Milch und Lebensmittel wurden großflächig verboten (nach abgeleiteten Eingreifrichtwerten).
4. Nach 6 Wochen: Der Evakuierungskreis mit einem Radius von 30 km wurde in drei Unterzonen unterteilt: (a) eine Zone von 4 bis 5 km, in der in absehbarer Zeit kein öffentlicher Wiedereintritt zu erwarten ist, (b) eine Zone von 5 bis 10 km, wo sie begrenzt ist der öffentliche Wiedereintritt wird nach einer bestimmten Zeit erlaubt und (c) eine 10- bis 30-km-Zone, in die die Öffentlichkeit schließlich zurückkehren darf.

 

Es wurden große Anstrengungen unternommen, um Offsite-Bereiche zu dekontaminieren.

Die radiologische Gesamtdosis für die Bevölkerung der UdSSR wurde vom Wissenschaftlichen Ausschuss der Vereinten Nationen für die Auswirkungen atomarer Strahlung (UNSCEAR) mit 226,000 Personen-Sv (72,000 Personen-Sv im ersten Jahr) angegeben. Die weltweit geschätzte kollektive Äquivalentdosis liegt in der Größenordnung von 600,000 Personen-Sv. Zeit und weitere Studien werden diese Schätzung verfeinern (UNSCEAR 1988).

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Internationale Organisationen

 

Internationale Atomenergiebehörde

P.O. Box 14473

A-1400 Wien

ÖSTERREICH

 

Internationale Kommission für Strahlungseinheiten und -messungen

7910 Woodmont Avenue

Bethesda, Maryland 20814

USA

 

Internationale Strahlenschutzkommission

Postfach Nr. 35

Didcot, Oxfordshire

OX11 0RJ

Vereinigtes Königreich

 

Internationaler Strahlenschutzverband

Technische Universität Eindhoven

P.O. Box 14473

5600 AR Eindhoven

NIEDERLANDE

 

Ausschuss der Vereinten Nationen für die Auswirkungen atomarer Strahlung

BERNAM ASSOZIIERTE

4611-F Montagelaufwerk

Lanham, Maryland 20706-4391

USA

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