In Russlands Krieg gegen die Ukraine geraten auch Atomkraftwerke immer mehr in den Blick. Schon in der letzten Februarwoche hatten Fallschirmjäger das frühere Atomkraftwerk Tschernobyl eingenommen. Gut eine Woche später meldete der ukrainische Präsident Wolodymyr Selenskyj, dass das größtes Atomkraftwerk Europas in der Nähe der Großstadt Saporischschja beschossen wurde. Die Angst vor einer Atomkatastrophe wächst. Doch welche Gefahren gehen von Atomkraftwerken überhaupt aus – und wie entsteht radioaktive Strahlung überhaupt? Ein Überblick.

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Was versteht man unter radioaktiver Strahlung?

Unter radioaktiver Strahlung, auch ionisierende Strahlung genannt, wird die Strahlung verstanden, die beim Zerfall von radioaktiven Atomen entsteht. Radioaktive Elemente sind beispielsweise Uran, Plutonium oder Cäsium. Die Halbwertszeit gibt an, wie lange es dauert, bis ein radioaktives Atom zur Hälfte zerfallen ist. Bei Cäsium beträgt diese Zeit beispielsweise 30 Jahre, bei Jod nur acht Tage.

In der Umwelt ist radioaktive Strahlung in kleinen Mengen auf natürliche Art und Weise vorhanden. Sie kommt in der Luft oder in Steinen und Erden vor. Dem Bundesamt für Strahlenschutz (Bfs) zufolge atmen wir beispielsweise das radioaktive Edelgas Radon ein. Das führt zu einer geringen Strahlenbelastung. Es gibt aber auch die Möglichkeit, radioaktive Strahlung künstlich zu erzeugen. Das geschieht beispielsweise in Atomkraftwerken. Auch Röntgenstrahlen sind eine künstliche Form von radioaktiver Strahlung.

Um anzugeben, wie hoch die Strahlung ist, wird in der Regel die Einheit Becquerel verwendet. Die ist ein Maß dafür, wie viele Atomkerne pro Sekunde radioaktiv zerfallen. Die Wirkung der Strahlung auf den menschlichen Organismus misst man in Sievert (Sv) beziehungsweise Millisievert (mSv). Ein Sievert entspricht 1000 Millisievert.

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Welche Arten von radioaktiver Strahlung gibt es?

Strahlung ist nicht gleich Strahlung. Je nachdem, ob bei der Kernspaltung Neutronen, Elektronen oder Protonen freigesetzt werden, entstehen unterschiedliche Arten mit unterschiedlichen Merkmalen.

Alphastrahlung hat eine sehr geringe Reichweite und kann nur in die äußeren Hautschichten des Menschen dringen. Betastrahlung hat eine etwas größere Reichweite, lässt sich aber durch ein Aluminiumblech abschirmen. Anders ist es bei der Gammastrahlung. Diese lässt sich nur sehr schwer abschirmen, etwa durch Beton. Auch Neutronenstrahlen können nur sehr schwer abgeschirmt werden. Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Strahlen, die mit einem Röntgengerät erzeugt werden.

Wie hoch ist die natürliche Strahlenbelastung in Deutschland?

Die Strahlenbelastung beträgt in Deutschland dem Bfs zufolge durchschnittlich 2,1 Millisievert im Jahr. Insgesamt variiert sie zwischen ein und zehn Millisievert. Wie hoch die Belastung tatsächlich ist, hängt etwa vom Wohnort und von Essgewohnheiten ab.

Was haben Atomkraftwerke mit radioaktiver Strahlung zu tun – und wie funktionieren sie?

Ein Atomkraftwerk nutzt Radioaktivität, um Energie herzustellen. Im sogenannten Reaktor läuft die Kernspaltung ab. Dabei werden die Kerne chemischer Elemente durch Neutronen gespalten und setzten dann selbst Neutronen frei, mit denen weitere Kerne gespalten werden können – eine Kettenreaktion entsteht. Als chemisches Element wird in der Regel Uran verwendet. Die Spaltung geschieht innerhalb sogenannter Brennstäbe. Die Brennstäbe sind in der Regel von Wasser umgeben. Denn das Wasser bremst die Neutronen etwas aus – und dadurch reagieren diese besser mit den Atomkernen. Durch sogenannte Steuerstäbe können die Reaktionen zusätzlich beeinflusst werden.

Durch die Kernspaltung wird das Wasser rund um die Brennstäbe erhitzt und Wasserdampf entsteht. Je nach Art des Atomkraftwerkes sorgt der Wasserdampf direkt oder indirekt dafür, dass schließlich eine Turbine angetrieben wird, die mit einem Generator verknüpft ist. Der Generator erzeugt den Strom, der in das Stromnetz gespeist wird.

Welche Arten von Atomkraftwerken gibt es?

Man unterscheidet in der Regel zwischen Sidewasser- und Druckwasserreaktoren. In Sidewasserreaktoren gelangt der Wasserdampf direkt zu der Turbine, die wiederum den Generator für die Stromerzeugung antreibt. Der Wasserdampf wird dann abgekühlt und zurück in den Reaktor gepumpt.

Druckwasserreaktoren nutzen hingegen einen sogenannten Sekundärkreislauf. Das heiße Wasser aus dem Reaktor wird im einem Dampferzeuger zunächst in Wärme umgewandelt. Im Sekundärkreislauf erhitzt die Wärme wiederum Wasser. Dieses Wasser ist dann nicht radioaktiv belastet. Durch das Erhitzen entsteht Wasserdampf im Sekundärkreislauf. Dieser gelangt dann in die Turbine und treibt den Generator an.

Welche Gefahren gehen von einem Atomkraftwerk aus?

Welche Gefahren von Atomkraftwerken ausgehen können, zeigen die Unglücke in Tschernobyl und Fukushima. In Tschernobyl kam es 1986 zu einer unkontrollierten Kettenreaktion im Reaktor. Die Folge waren überhitzte Brennstäbe, die sogenannte Kernschmelze, die wiederum Explosionen auslöste. Dadurch entstand eine radioaktive Wolke und ein riesiges Gebiet wurde verseucht. Auslöser für diesen GAU, den „größten anzunehmenden Unfall“, waren Fehler bei einem Sicherheitstest.

Auch in Fukoshima kam es 2011 zu einer Katastrophe. Durch ein Erdbeben fiel die Kühlung und die Notstromversorgung aus. Dadurch wurden verschiedene radioaktive Stoffe an die Atomsphäre und ans Wasser abgegeben.

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Welche Sicherheitsvorkehrungen gibt es in Atomkraftwerken?

Damit die radioaktive Strahlung nicht in die Umwelt gelangt, gibt es verschiedene Schutzmaßnahmen. Zu den Schutzmechanismen gehören zunächst einmal physische Barrieren. Die Brennstäbe sind vom Reaktorbehälter umgegeben, dieser wiederum von einem Sicherheitsbehälter. Um eine Kernschmelze zu vermeiden, wird darauf geachtet, dass die Brennelemente stets ausreichend gekühlt werden können.

Im Notfall kann ein Atomkraftwerk zudem mithilfe der Steuerstäbe abgeschaltet werden. Dadurch werden die nukleare Kettenreaktionen gestoppt. Die Brennelemente sind dann deutlich kühler, als wenn die Reaktionen noch stattfinden. Bis sie ganz abgekühlt sind, dauert es aber Jahre.

Was macht radioaktive Strahlung mit dem Körper – und welche Krankheiten kann man bekommen?

Wie sich radioaktive Strahlung auf den Organismus auswirkt, hängt unter anderem davon ab, wie lange die Strahlen auf den Körper einwirken und wie weit man von der Quelle der Strahlen entfernt ist. Radioaktive Strahlung verändert und zerstört Zellen und umliegendes Gewebe.

Dem Bundesamt für Strahlenschutz (Bfs) zufolge treten Schäden auf, wenn die Strahlendosen „einige Hundert bis tausend“ mSv betragen. Ab 200 bis 300 mSv innerhalb von ein bis zwei Stunden würde es zu akuten Schäden kommen. Als Symptome können dem Bfs nach Übelkeit, Schwindel und Schleimhautentzündungen auftreten. Es sei auch möglich, an der Strahlung zu sterben.

Radioaktive Strahlung kann auch langfristige Folgen haben. Häufig wird in Zusammenhang mit radioaktiver Strahlung auf von Krebserkrankungen gesprochen. „Spätschäden treten dann auf, wenn die Bestrahlung die im Zellkern gespeicherte Information verändert hat, die Zelle aber weiterlebt“, erklärt das Bfs.

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Wie verhält man sich bei einem nuklearen Notfall?

Wenn eine erhöhte Menge an radioaktive Stoffen freigesetzt wird, spricht man dem Bfs zufolge von einem nuklearen Notfall. Was konkret zu tun ist, entscheiden die Katastrophenschutzbehörden. Dem Bfs zufolge sollte man zunächst das Haus nicht verlassen und Fenster und Türen fest verschließen. So könne man verhindern, dass radioaktive Strahlung in das Haus gelange. Gleichzeitig sollte man das Nötigste zusammensuchen, um sich auf eine Evakuierung aus dem betroffenen Gebiet vorzubereiten.

Auf frisches Obst und Gemüse aus dem Garten sollte man verzichten – denn das könnte womöglich kontaminiert sein. Nach dem Aufenthalt im Freien soll man die Oberbekleidung ablegen, sich die Hände waschen und duschen. Häufig werden dem Bfs zufolge Jodtabletten eingesetzt. Diese würden vor Schilddrüsenkrebs schützen, sofern sie vor Eintreffen der radioaktiven Wolke eingenommen würden. Wenn die Einnahme von Jod erforderlich sei, informiere der Katastrophenschutz darüber, heißt es. Ohne Grund sollte man es nicht nehmen.