Was ist radioaktives Cäsium und woher kommt es?
Cäsium (Kürzel: Cs) ist eines der 91 natürlich auf der Erde vorkommenden chemischen Elemente. Es ist ein (Alkali-)Metall mit dem niedrigen Schmelzpunkt von 28,5 °C. Dieser niedrige Schmelzpunkt, sowie der Siedepunkt von 705 °C, der weit unter den in einem Feuer entstehenden Temperaturen liegt, spielt im Weiteren eine wichtige Rolle. Das Cäsium ist relativ selten und ist in der Erdkruste in der kleinen Konzentration von ca. 3 ppm (ppm = parts per million = Teile pro 1 Million Teile) vorhanden.
Atommodell, Foto: Pixelquelle.deEs gibt nun für viele chemische Elemente verschiedene Varianten des Kerns, so genannte Nuklide, die wiederum oft instabil sind und unter Aussendung von Strahlung in Nuklide anderer chemischer Elemente oder in andere stabile Kerne zerfallen. Diesen Zerfallsvorgang, der einer Atomkernumwandlung entspricht, bezeichnet man auch als Radioaktivität.
Jedes chemische Element hat eine charakteristische „Kernladungszahl“ Z (Cäsium: Z=55). Die Nuklide eines speziellen chemischen Elementes unterscheiden sich durch die unterschiedlichen Massenzahlen A (bei gleichem Z!). Das in der Natur vorkommende stabile Cäsium hat übrigens die Massenzahl A = 133. Im Folgenden ist das radioaktive Nuklid des Cäsiums mit der Massenzahl A = 137 (Cs 137) von besonderem Interesse.
Bei der Kernspaltung wird etwas, wie das Wort schon sagt, gespalten, nämlich der Atomkern des Nuklids Uran-235 (U-235). Dabei wird Energie frei und zwar ziemlich viel, worauf das Prinzip der Kernkraftwerke beruht. Ausgelöst wird diese Spaltung durch ein langsames nicht geladenes Teilchen, ein Neutron, das wiederum selbst im Reaktor erzeugt wird (dies ist natürlich stark vereinfacht dargestellt, es genügt aber vollauf für ein erstes Verständnis).
Bei einer einzelnen Spaltung weiß man nun nicht, in welche zwei Teile (Spaltprodukte) der Kern des Uran-235 (Z=92) zerplatzt. Man weiß aber bei vielen solchen Spaltungen über die entsprechenden Wahrscheinlichkeiten gut Bescheid:
Zu einem relativ großen Prozentsatz entsteht bei den vielen Spaltungen im Kernkraftwerk das Nuklid Cs 137. Daneben entstehen auch andere Spaltprodukte mit ähnlichen oder geringeren Wahrscheinlichkeiten. Die Spaltprodukte verbleiben bei intaktem Reaktor im Kernkraftwerk und gelangen nicht an die Umwelt oder wenn doch, dann nur in verschwindend geringen Mengen.
Wie kommt aber das Cs 137 zu uns nach Bayern?
Das Cs 137, das derzeit noch gut in den Böden Bayerns nachweisbar ist, stammt zum größten Teil aus dem Reaktorunfall in Tschernobyl (damalig Sowjetunion, heute Ukraine) des Jahres 1986:
Durch folgenschwere Bedienfehler und systembedingt kam es am 26. April 1986 zu einem großen Reaktorunfall, in dessen Verlauf sich der sogenannte "Graphitmoderator" entzündete und in Brand geriet. Durch eine nachfolgende Explosion wurde das Dach des Reaktorgebäudes (kein druckfester, den Reaktor umschließender Sicherheitsbehälter wie bei westlichen Kernkraftwerken) aufgerissen und das Feuer trat mit der Atmosphäre in Wechselwirkung.
Durch den niedrigen Schmelz- und Siedepunkt des Cäsiums verflüchtigte sich dieses wegen der hohen Temperaturen (niedriger Siedepunkt des Cs !) und wurde durch den Feueraufwind in die höheren Luftschichten verfrachtet. Die dortigen Winde transportierten das Cäsium und andere Spaltprodukte dann (unter anderem) auch nach Bayern. Am 29./30. April 1986, an dem die radioaktive Wolke in Bayern ankam, regnete es bei uns zum Teil heftig, was dazu beitrug, das Cäsium besonders an den Stellen auf dem Boden abzulagern, an denen der Niederschlag intensiv war.
Warum spricht man aber nur noch vom Cs 137 und nicht mehr von den anderen Spaltprodukten oder den sonstigen radioaktiven Stoffen aus Tschernobyl?
Hierbei spielt die Halbwertszeit der Nuklide eine besondere Rolle: Die Halbwertzeit ist die Zeit, in der bei einer großen Zahl eines bestimmten Nuklids durch Zerfall in ein anderes Nuklid diese Zahl auf die Hälfte abgenommen hat. Das Cs 137 hat mit rund 30 Jahren eine verhältnismäßig lange Halbwertszeit, so dass es heute noch gut messbar ist. Andere radioaktive Stoffe aus Tschernobyl sind im Vergleich zum Cäsium wesentlich weniger entstanden und/oder haben eine viel kleinere Halbwertszeit, so dass diese heute keine Rolle mehr spielen.
Übrigens:
- Bei den oberirdischen Kernwaffenversuchen der 50er und 60er Jahre wurde ebenfalls weltweit Cäsium in die Atmosphäre freigesetzt. So waren die Böden Bayerns durch den Bombenfallout mit ca. 4.000 Becquerel pro Quadratmeter (Bq/m²) gleichmäßig kontaminiert. Der erneute Eintrag von Cs 137 durch den Tschernobyl-Unfall betrug bayernweit durchschnittlich das Fünffache davon, also etwa 20.000 Bq/m².
- Ein Kernkraftwerk wie das in Tschernobyl könnte niemals in Bayern errichtet werden. Die ganze Konstruktion ist viel zu unsicher, als dass sie jemals eine atomrechtliche Genehmigung erhalten könnte.
