Das Zeichen für Radioaktivität an einem Castor-Transporter © Barbara Sax/AFP/Getty Images

Zum fünften Mal jährt sich Japans zivile Atomkatastrophe. Bis heute sind Gebiete um das vom Erdbeben beschädigte Atomkraftwerk Fukushima Daiichi radioaktiv belastet. Direkt ist an der radioaktiven Strahlung nach dem GAU noch niemand gestorben. Welche Langzeitfolgen der Fallout über Japan noch haben wird, darüber streiten Mediziner. 

Schon jetzt ziehen Menschen zurück in die Sperrgebiete. Genau wissen sie nicht, wie riskant es ist, dort zu leben. Sie wissen nur: Die radioaktiven Partikel, die nach der Havarie des AKWs in die Luft flogen, ins Meer sickerten und mit dem Regen in ihre Gärten nieselten, sind überall. Und es wird Jahrzehnte dauern, bis es dort aufhört zu strahlen. Hier ein Überblick, was das bedeutet:

Was ist Radioaktivität?

Vereinfacht gesagt beschreibt Radioaktivität das Phänomen, dass Atomkerne zerfallen. Das kann auf natürliche Weise passieren oder künstlich durch den Menschen herbeigeführt werden. Beim Zerfall von Atomkernen wird die Zerfallsenergie in Form von Strahlung freigesetzt, die radioaktive Strahlung genannt wird. Dieser Begriff ist genau genommen nicht ganz korrekt, denn die Strahlung selbst ist nicht radioaktiv, sondern lediglich eine Folge der Radioaktivität.

Welche Arten radioaktiver Strahlung gibt es?

Man unterscheidet Alpha-, Beta- und Gammastrahlung. "In derselben Reihenfolge werden die Strahlungen durchdringender", sagt Rolf Michel. Er ist Professor für Radioökologie und Strahlenschutz an der Universität Hannover. Alphastrahlung ist die schwächste Form und kann bereits von Papier abgeschirmt werden. Betastrahlung lässt sich durch mehrere Millimeter Kunststoff oder auch Aluminium abhalten. Intensiver ist die Gammastrahlung. Sie kann selbst Granit durchdringen.

Wie wirken Strahlen auf den Körper?

Alle drei Strahlungsarten haben eines gemeinsam: Man schmeckt, riecht, fühlt und sieht sie nicht. Aber wenn die Strahlung auf biologische Zellen trifft, gibt sie einen Teil ihrer Energie ab. Es ist diese Energie, die die Zellen attackiert. Die Strahlen können direkt bestimmte Zellbestandteile verändern oder indirekt das Wasser in der Zelle ionisieren – dabei entstehen freie Radikale, die dann das Gewebe beschädigen. Am empfindlichsten ist das Erbgut, das in Form eines Doppelstrangs aus Desoxyribonukleinsäure (DNA) in jeder Zelle des Körpers vorliegt. Die Strahlung kann die DNA-Ketten aufbrechen und den Erbcode verändern.

Übrigens kann nicht nur Radioaktivität solche Schäden anrichten: Auch chemische Stoffe oder UV-Licht können solche Veränderungen hervorrufen. Das körpereigene Reparatursystem des Menschen ist gut darauf trainiert, es behebt jeden Tag zig Billionen kleiner Erbgutschädigungen.

Welche Schäden können sie anrichten?

Strahlenschutzexperten unterscheiden zwischen deterministischen und stochastischen Strahlenschäden. Mit dem ersten sind Symptome gemeint, die Betroffene unmittelbar nach einer (hohen) Strahlenexposition zeigen, wenn viele Zellen eines Gewebes oder sogar ganze Organe geschädigt worden sind. Sichtbare Folgen können Übelkeit, verbrennungsartige Hautrötungen, Schwindel und Haarausfall sein.

Solche Schäden treten erst ab einer bestimmten Dosis auf. Ist diese Schwellendosis überschritten, geschieht das mit ziemlicher Sicherheit. Im schlimmsten Fall stirbt ein Mensch, der so viel Strahlung abbekommen hat. Je stärker er kontaminiert ist, desto früher zeigen sich die Folgen. Für die meisten akuten Strahlenschäden liegt diese Dosis laut Bundesamt für Strahlenschutz bei einer Belastung über 500 Millisievert.

Was bedeutet die Einheit Sievert?

Die Strahlendosis wird meist in Sievert angegeben. Diese Einheit ist ein Maß für die biologischen Wirkungen der radioaktiven Strahlung auf Menschen, Tiere oder Pflanzen. Da ein Sievert eine sehr hohe Dosis ist, werden die Strahlendosen üblicherweise in Millisievert angegeben: 1 Sievert entspricht 1.000 Millisievert.

Dosen unter diesen Werten werden eher nach Jahren oder Jahrzehnten negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben – wenn überhaupt. Diese Strahlenschäden lassen sich nur in Wahrscheinlichkeiten ausdrücken, also stochastisch. Beobachtbar sind sie nicht. Wie wahrscheinlich ist es, nach einer (geringen) Strahlenexposition X im Zeitraum Y an der Krankheit Z zu erkranken? Es gibt keine Formel, anhand derer sich berechnen ließe, ab welcher Dosis eine einzelne Person wirklich erkrankt und ob das überhaupt jemals geschehen wird. Erhält eine größere Gruppe von Personen eine Strahlendosis, so kann für diese Gruppe aber ungefähr prognostiziert werden, wie hoch der Anteil an zusätzlichen Erkrankungen sein wird. "Wichtig ist, hier festzuhalten, dass Strahlung die Zahl der Erkrankungen in einer strahlenexponierten Gruppe erhöht, aber keine neuartigen, strahlenspezifischen Erkrankungen auslöst", erklärt ein Sprecher des Bundesamt für Strahlenschutz. Deshalb ist es für Wissenschaftler schwer, Prognosen über die Folgen eines GAUs wie in Fukushima abzugeben.

Die deutsche Bundesregierung legt trotzdem Grenzwerte fest. Diese sollen die Wahrscheinlichkeit von Strahlenschäden in der Bevölkerung und bei Personen, die beruflich mit Radioaktivität zu tun haben, begrenzen. Radiologen zum Beispiel, Piloten oder Mitarbeiter von AKWs. Die Grenzwerte dienen nicht als Trennlinie zwischen gefährlicher und ungefährlicher Strahlenexposition. Die Überschreitung eines Grenzwertes bedeutet vielmehr, dass die Wahrscheinlichkeit für gesundheitliche Folgen (insbesondere von Krebserkrankungen) über einem akzeptablen Wert liegt.

Wie hoch sind die Grenzwerte in Deutschland?

Laut Strahlenschutzverordnung darf eine Person, die aus beruflichen Gründen mit radioaktiver Strahlung zu tun hat, maximal einer Dosis von 20 Millisievert in einem Jahr ausgesetzt sein. Dazu zählen zum Beispiel Menschen, die mit Röntgengeräten arbeiten oder Menschen, die beim Fliegen kosmischer Höhenstrahlung ausgesetzt sind. In Ihrem gesamten Berufsleben dürfen sie höchstens 400 Millisievert ausgesetzt werden.

Ab welcher Strahlendosis wird es gefährlich?

Auf der Internetseite des Bundesamtes für Strahlenschutz kann man einige wichtige Dosis- und Grenzwerte nachlesen: Ab einer Strahlendosis von mehr als 8.000 Millisievert über einen kurzen Zeitraum und ohne medizinische Behandlung besteht demnach nur eine geringe Überlebenschance. Von den Menschen, die 3.000 bis 4.000 Millisievert ausgesetzt sind, stirbt etwa die Hälfte nach drei bis sechs Wochen. In dem direkten Moment eines Unfalls spürt der Betroffene von der Strahlung aber nichts, egal wie hoch diese ist.

Ab 1.000 Millisievert Strahlenbelastung treten zehn Prozent mehr Krebs- und Leukämiefälle auf. Ab 500 Millisievert akuter Exposition können Hautrötungen auftreten. Bereits 100 Millisievert können einen Fötus in einem bestimmten Stadium der Schwangerschaft schädigen oder sogar abtöten. Ab diesem Wert treten zudem etwa ein Prozent zusätzliche Krebs- und Leukämiefälle auf.

Abgeschlagenheit, Übelkeit, Erbrechen und Durchfall nach einigen Stunden oder Tagen sind erste unspezifische Symptome einer Strahlenkrankheit. Auch Unfruchtbarkeit oder die Trübungen der Augenlinsen können Folgen sein. Langfristig können sich Tumore oder eine Leukämie entwickeln. Direkt sagen, ab welcher Strahlendosis das passiert, können Forscher wie oben beschrieben nicht. Das Risiko erhöht sich statistisch betrachtet mit zunehmender Strahlenbelastung. 

Wo kommt Radioaktivität her?

Neben den menschlich geschaffenen Quellen kommen auch in der Natur radioaktive Elemente vor. Menschen sind ständig einer schwachen radioaktiven Strahlung ausgesetzt. Sie stammt aus dem Weltall, dem Erdboden oder der Nahrung. 2 bis 3 Millisievert natürlichen Ursprungs treffen einen Menschen in Deutschland im Mittel pro Jahr. Ein völlig unbedenklicher Wert.

Andere Strahlungsquellen, die uns laut eines Parlamentsberichts der Bunderegierung im Alltag begegnen können:

  • 0,01 Millisievert pro Jahr: rechnerisch ermittelte Größenordnung der jährlichen Höchstdosis der Bevölkerung in Deutschland durch Kernkraftwerke im Normalbetrieb
  • 0,01-0,03 Millisievert: Dosis bei einer Röntgenaufnahme des Brustkorbs
  • bis zu 0,1 Millisievert: Dosis durch Höhenstrahlung bei einem Flug von München nach Japan
  • 2 Millisievert pro Jahr: durchschnittliche jährliche Dosis einer Person in Deutschland aus künstlichen Quellen, vornehmlich Medizin
  • 2 Millisievert in 50 Jahren: gesamte Dosis für eine Person im Voralpengebiet aufgrund des Reaktorunfalls von Tschernobyl für den Zeitraum 1986-2036
  • 10-20 Millisievert: Dosisbereich für eine Ganzkörper-Computertomographie eines Erwachsenen

Wo setzen Mediziner überall Strahlen ein?

Radioaktivität wird nur selten mit Gesundheit in Verbindung gebracht. Und doch nutzt die Medizin sie vielfach. Die Strahlung von Radionukliden wird etwa eingesetzt, um das Wachstum von Tumoren zu hemmen oder um die Durchblutung von Gewebe sichtbar zu machen.

In der Geschichte finden sich auch einige Negativbeispiele der medizinischen Anwendung von radioaktiven Stoffen, die es so heute sicher nicht mehr geben würde: So sollten etwa Hüftgürtel mit Radium gegen Rheuma helfen, eine Zahnpasta mit dem Element sollte für gesundes Zahnfleisch sorgen, radioaktive Einlegesohlen sollten die Füße pflegen und ein radiumhaltiges Haarwasser dem Haarausfall vorbeugen.

Und wie entsteht Strahlung in einem AKW?

Atomkerne, meistens von Uran, werden mit Neutronen beschossen. Das führt dazu, dass diese Atomkerne irgendwann in zwei kleinere zerplatzen. Dabei werden Neutronen freigesetzt, die auf andere Uranatomkerne treffen. Die zerplatzen ihrerseits und senden wieder Neutronen aus. Eine Kettenreaktion beginnt. Bei der Kernspaltung entsteht Energie in Form von Wärme, die in einem AKW Wasser aufheizt, das die Stoffe umgibt. Das erhitzte Wasser verdampft schließlich und treibt so eine Turbine an, die Strom erzeugt.

Wenn sich ein Uranatom aufspaltet, entstehen ganz neue Atome. Spaltprodukte sind beispielsweise Cäsium-137, Iod-131 und Strontium-90. Diese Atome sind instabil und zerfallen weiter, dabei senden sie Strahlung aus. Das passiert so lange, bis sie einen stabilen Zustand erreicht haben. Geraten diese Stoffe in die Umwelt, stellen sie ein Risiko für den Menschen dar. Wenn sie über die Nahrung in den Körper gelangen, kann sich zum Beispiel Strontium-90 anreichern. Cäsium wird dagegen relativ schnell wieder ausgeschieden. Damit Iod-131 sich nicht in der Schilddrüse einlagert, kann es helfen, diese im Ernstfall mithilfe von Jodtabletten zu blockieren. Ratsam ist das aber nur direkt nach einem Atomunfall im Gebiet des Fallouts.

Was ist gefährlich an der Atomenergie?

Gefährlich wird es, wann immer die Kettenreaktion außer Kontrolle gerät. In Kernreaktoren spaltet meist nur ein Neutron einen weiteren Atomkern. Das liegt vor allem am Kernbrennstoff: Nur ein geringer Anteil des Urans ist leicht spaltbar. Außerdem werden überzählige Neutronen abgefangen durch sogenannte Steuerstäbe oder chemische Mittel wie Borsäure.