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Induzierte Radioaktivitaet und Tritium als Umweltfaktoren des Fusionsreaktors

Im Rahmen des Deutschen Fusionsreaktor-Programms werden die Faktoren des Fusionsreaktors untersucht, die im Wesentlichen eine radioaktive Belastung der Umwelt bedingen koennten. Dazu gehoeren in erster Linie die durch Neutronen induzierte Radioaktivitaet im Blanket und die Tritium-Freisetzung aus dem Reaktor.

Quantitative Untersuchungen zur heterotrophen Umsetzung organischer Substrate und der daran beteiligten Bakterienpopulationen und ueber den Einfluss von Abwaessern auf das Plankton in der westlichen Ostsee

Auf- und Abbauprozesse im marinen Oekosystem der westlichen Ostsee unter dem Einfluss von Abwaessern werden untersucht. Die Wechselwirkungen zwischen Blaualgen und heterotrophen Bakterien werden dabei von besonderem Interesse sein. Das Studium dieser Prozesse erfolgt in der westlichen Ostsee und in Fjorden der schwedischen Ostseekueste. An Methoden kommen die Mikroautoradiographic, die Tritium-Tracer Technik sowie die C14-H3-Doppelmarkierung zur Anwendung.

Mykorrhiza-induzierte Trockentoleranz von Pflanzen und deren Abhängigkeit von der Bodentextur

Wasserverfügbarkeit als Basis allen Lebens ändert sich in Raum und Zeit, besonders in der heutigen und zukünftigen anthropogen beeinflussten Umwelt. Gegenwärtig verhindern spezifische Wissenslücken ein vollständiges mechanistisches Verständnis der Wechselwirkungen von Pflanzenwurzeln, Bodenmikroben und bodenhydraulischen Eigenschaften. Um diese Wissenslücken zu schließen, vereint dieses Vorhaben komplementäre Expertisen dreier Teams, die die Interaktion zwischen Bodentextur, Pflanzenwurzeln und Arbuskulären Mykorrhizapilzen (AMP) und deren Konsequenz für die Stressantwort von Pflanzen (Tomaten) unter Bodentrockenheit untersuchen. Das Projekt setzt sich aus drei eng verknüpften Arbeitspaketen (AP) zusammen. AP1 untersucht, wie AMP (i) die Photosynthese, (ii) die bodenhydraulischen Eigenschaften auf makroskopischer und der Porenskala beeinflussen und (iii) wie AMP Bodenwasser und Bodenphosphor für Pflanzen mobilisieren. Hierfür werden Synchrotron Röntgencomputertomografie und stabile (Deuterium), sowie radioaktive (Tritium, 32P, 33P) Isotopentechniken entlang eines Bodentextur- und Bodenfeuchtegradienten eingesetzt. In AP2 wird ein vollautomatisiertes Druckkammersystem eingesetzt, um die Beziehung zwischen Transpiration und Xylemwasserpotential in intakten Pflanzen entlang eines Bodenfeuchtegradienten in verschiedenen Texturen zu untersuchen. Zusätzlich werden Isotopenmarkierungen von Kohlenstoff (13C) und mobilem Stickstoff (15NO3-) kombiniert, um zu verstehen wie Ressourcenflüsse zwischen Pflanzen und Böden unter Trockenheit durch AMP beeinflusst werden. Um räumliche Abhängigkeiten des Ressourcenaustauschs in der Symbiose zu untersuchen, werden Neutronenradiografie mit 13C Markierungen kombiniert und in Pflanzversuchen eingesetzt, um zu zeigen in welcher Weise Pflanzen ihren Kohlenstoff zur Wasserakquise unterirdisch verteilen. Dies erfolgt in Pflanzsystemen, die eine heterogene Texturverteilung im Boden bereitstellen. AP3 nutzt die Daten der vorherigen APs um ein AMP-Infektionsmodul für funktional-strukturelle Pflanzenmodelle zu entwickeln, das die Einflüsse vom AMP auf Wachstum und Wurzelarchitektur quantifizieren kann. Weiterhin werden Pflanzenwasser- und Nährstoffaufnahme modelliert. Die Wasser- und Nährstoffflüsse im System werden als dynamische Größen quantifiziert unter der Berücksichtigung von Feedbacks zwischen Wurzeln, AMP und bodenhydraulischen Eigenschaften. Basierend auf diesen Modellen wird die Kohlenstoffinvestition von Pflanzen zur Ressourcenakquise durch Wurzeln und AMP bilanziert. Dieses Projekt wird unser mechanistisches Verständnis stärken, in welcher Weise die kosmopolitisch auftretenden AMP zur Pflanzentrockentoleranz in verschiedenen Bodentexturen beitragen können.

40 Jahre nach der Reaktorkatastrophe in Tschernobyl

Zum vierzigsten Mal jährt sich am 26. April 2026 die Explosion im Kernkraftwerk Tschernobyl. Schon drei Tage nach der Katastrophe waren damals erhöhte Radioaktivitätswerte in Deutschland messbar. Sehr schnell wurden die Kapazitäten vorhandener Messstellen personell und apparativ erweitert. Heute wird das für Tschernobyl charakteristische Radionuklid Cäsium-137 im Großteil der Proben kaum noch nachgewiesen. Die Konzentrationen waren in 92 Prozent aller landwirtschaftlich erzeugten Proben aus NRW im Jahr 2024 so niedrig, dass sie nicht mehr quantifizierbar waren. Nach dem Ereignis in Tschernobyl im Jahr 1986 waren die Auswirkungen in Nordrhein-Westfalen jedoch deutlich messbar. Über den Fallout nach der Reaktorkatastrophe gelangte das künstliche Radionuklid Cäsium-137 auch nach Nordrhein-Westfalen. Es ist bis heute ein Maß für die Auswirkungen dieser Reaktorkatastrophe. Erhöhte Messwerte für dieses Nuklid gab es nach dem Ereignis unter anderem in Rindfleisch- und Milchproben aus NRW. Die höchsten Werte traten 1986 nach Durchzug der radioaktiven Luftmassen zunächst oberirdisch auf, zum Beispiel in Oberflächengewässern, Blattgemüse und Weidegras. Es dauerte einige Jahre, bis die radiologischen Messwerte wieder auf ein niedriges Niveau abgesunken sind. Auch die Anzahl der Proben, in denen Cäsium-137 noch gefunden wird, ist rückläufig. Bis 1990 wurde in etwa 90 Prozent aller Rindfleischproben aus NRW Cäsium-137 quantifizierbar nachgewiesen. Inzwischen liegt diese Quote bei unter 20 Prozent. Als direkte Folge von Tschernobyl wurde in Deutschland das "Integrierte Mess- und Informationssystem" (IMIS) vom Bund eingerichtet. Deutschlandweit sind am IMIS-Messprogramm mehr als 50 Labore bei Bundesbehörden und in den Ländern beteiligt. In Nordrhein-Westfalen gab es 1986 fünf Stellen, die radiologische Belastungen messen konnten: das damalige Materialprüfungsamt in Dortmund, das Staatliche Veterinäruntersuchungsamt in Detmold, das Chemische Landesuntersuchungsamt in Münster, das Landesamt für Wasser und Abfall mit Sitz in Düsseldorf und die Zentralstelle für Sicherheitstechnik und Strahlenschutz der Gewerbeaufsicht ebenfalls in Düsseldorf. Diese fünf Einrichtungen wurden als amtliche Messstellen zur Überwachung der Umweltradioaktivität festgelegt, und sind seitdem jeweils für einen der fünf Regierungsbezirke zuständig. Das Analysespektrum sowie die Anzahl und Art der Proben wurden erheblich erweitert. Bis dahin waren bereits Trinkwasser und Umweltproben aus Gewässern, Fischen, Sedimenten und Böden routinemäßig auf Strahlenbelastung überwacht worden. Ab 1986 bezogen die Messstellen in NRW auch Lebens- und Futtermittel in die Untersuchungen ein. Wenige Monate später im Dezember 1986 trat das Bundes-Strahlenschutzvorsorgegesetz in Kraft. Damit wurden Untersuchungen u.a. von Nahrungsmitteln pflanzlicher und tierischer Herkunft, von Milch und Milchprodukten sowie von Abwässern, Klärschlämmen und Düngemitteln Teil der vorgeschriebenen Routineüberwachung. In der Messtechnik wurden bereits etablierte Verfahren, wie die Gamma-Spektrometrie oder Messungen von Tritium und Strontium-90, um Alpha- und Beta-Messungen erweitert. Für eine erste, schnelle Einschätzung der Nuklidzusammensetzung nach einem radiologischen Ereignis wurden spezielle Messfahrzeuge etabliert. Sie verfügen über mobile Messeinrichtungen, mit denen die regionale Deposition auf der Bodenoberfläche bestimmt und die Ergebnisse noch vor Ort an das bundesweite Mess- und Informationssystem IMIS übermittelt werden können. An IMIS sind alle amtlichen Messstellen des Bundes und der Länder angeschlossen. Das System gibt bis heute einen bundesweiten Überblick über die aktuelle radiologische Lage. Damit können bei einem Ereignis, bei dem Radioaktivität in die Umwelt gelangt, gezielt entsprechende Sofortmaßnahmen getroffen werden. In einer solchen Lage, z. B. nach einem Unfall in einem Kernkraftwerk mit möglichen Auswirkungen auf das Gebiet der Bundesrepublik, müssen alle Beteiligten schnell handeln. Deshalb finden auf Bundesebene regelmäßig Übungen statt, an denen alle Bundesländer beteiligt sind. In Nordrhein-Westfalen könnten im Ernstfall alle fünf amtlichen Messstellen gemeinsam täglich 250 Proben untersuchen. Mehr zum Thema Umweltradioaktivität und Jahresberichte der amtlichen Messstellen in NRW: https://www.lanuk.nrw.de/themen/umwelt-und-gesundheit/strahlung/radioaktivitaet IMIS beim Bundesamt für Strahlenschutz: https://www.bfs.de/DE/themen/ion/notfallschutz/bfs/umwelt/imis.html Radiologische Messwerte im Geoportal des Bundesamtes für Strahlenschutz: https://www.imis.bfs.de/geoportal/ Download Pressemitteilung zurück

Geochemische Untersuchungen am Bodensee

Die innere Mischung des Sees, sowie die Wechselwirkung des Sees mit der Atmosphaere und dem Sediment soll mit Hilfe von Spurenstoffmessungen untersucht werden. Geplant sind Messungen von Temperatur, Sauerstoff, Leitfaehigkeit, Phosphat, SO2, Tritium, Helium-3, Radium 226, Radon-222, Blei-210 und Ionium.

Wasserbewegung in ungesaettigten Boeden

Fruehere Experimente der vertikalen Verteilung des Kernwaffen- (oder kuenstlich eingebrachten) Tritiums zeigten eine nur sehr langsame, geschichtete Abwaertsbewegung des Niederschlagswassers in der ungesaettigten Bodenzone. Da das Vorruecken des Tritium Tracers immer schneller als das anderer Verunreinigungen im Regenwasser ist, sind so Abschaetzungen des unguenstigsten Falles moeglich (Zivilschutz, Umweltschutz). Jetzt soll geprueft werden, inwieweit eine geschichtete Abwaertsbewegung der Grundwasserspende in der ungesaettigten Bodenzone bei starker kuenstlicher Beregnung erhalten bleibt, bzw. ab welchen Regen-Intensitaeten mit staerkerer Dispersion und Kanalbildung zu rechnen ist.

Diffusion von Tritium

Wasserstoff zeigt im Vergleich zu anderen Elementen eine sehr hohe Beweglichkeit in Metallen. Allerdings werden bei der Bestimmung der Diffusionskoeffizienten oftmals erhebliche systematische Fehler beobachtet. So weichen die von verschiedenen Arbeitsgruppen fuer die Wanderung von Wasserstoff in Zirkon bestimmte Diffusionskoeffizienten im mittleren Temperaturbereich von 200 - 600 Grad C bis zu etwa zwei Groessenordnungen voneinander ab. Es schien moeglich, dass diese Abweichungen auf den Einfluss sauerstoffhaltiger Oberflaechenschichten zurueckzufuehren sind, da der Wasserstoff bei allen bisherigen Untersuchungen durch mindestens eine solche Schicht hindurchdiffundieren musste. Die Diffusionskoeffizienten fuer Tritium in diesen Oberflaechenschichten sind im Vergleich zur Beweglichkeit im Metall um mehr als sieben Groessenordnungen kleiner, so dass bereits duenne Schichten eine erhebliche Verzoegerung in der Diffusion bewirken koennen. Es wurde deshalb eine neue Methode entwickelt, bei der die Diffusion in den Oberflaechenschichten vermieden wird. Ausserdem wurde der Einfluss der Sauerstoff-Konzentration auf die Beweglichkeit von Tritium in Zircaloy bestimmt. Diese Arbeiten, welche auch fuer die Kernbrennstoff-Wiederaufbereitung von erheblicher Bedeutung sind, werden fortgesetzt. Im Vordergrund stehen dabei die Untersuchungen ueber den Einfluss von Fremdstoffen und Strahlenschaeden auf die Tritium-Diffusion in Zirkon und Zirkon-Legierungen.

Ueberwachung der Umweltradioaktivitaet in Lebensmitteln

Messung der durch Kernwaffenversuche und durch friedliche Nutzung der Kernenergie in Lebensmittel gelangenden Radioaktivitaet; Verbesserung der Messmethoden (Empfindlichkeit/Genauigkeit/Schnelligkeit). Sammlung und Auswertung der von allen Messstellen des Bundesgebietes gelieferten Messdaten ueber Radioaktivitaet in Lebensmitteln fuer Jahresbericht 'Umweltradioaktivitaet' des BMFT.

Auswertung von Grundwasseranalysen des Betreibers des KKW Rheinsberg im Bereich des Aktiven Lagers für feste und flüssige Rückstände (ALfR) für 1997 und 1998 (Teilbereiche Chemische Parameter und Tritium)

Kuestenmessprogramm der BfG - Tritiumbelastung der Kuestengewaesser

Tritium faellt bei der Energieerzeugung in Kernkraftanlagen in betraechtlichem Umfange an; da eine Abtrennung aus kontaminierten Abwaessern wirtschaftlich nicht vertretbar ist, muss bei der Ableitung in die Vorfluter fuer ausreichende Verduennung gesorgt werden. Die durch unsere Hauptfluesse jaehrlich in den Kuestenbereich transportierte Tritiumfracht kann, im Hinblick auf die Langlebigkeit dieses Isotops (Halbwertszeit: 12 Jahre), dort unter Umstaenden zu einer Aktivitaetsakkumulation fuehren, die kuenftig bei fortschreitender Installierung von Kernkraftwerken beachtet werden muss.

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