Radionuklid-Stationsnetz des IMS

Der Großteil von 241 Stationen des globalen Überwachungsnetzes IMS fußt auf den Wellenformtechnologien Seismik, Infraschall und Hydroakustik, um mögliche Kernsprengungen an jedem Ort der Erde zu detektieren und zu lokalisieren. Diese Verfahren können Sprengungen nur identifizieren, nicht jedoch zwischen chemischer und nuklearer Explosion unterscheiden. Aus diesem Grund kommt der Radionuklid-Messtechnik mit seinen weltweit 80 Spurenmessstationen für Radioaktivität in Luft die besondere Aufgabe zu, den nuklearen Charakter einer Explosion zweifelsfrei nachzuweisen. Dazu werden die von der Nuklearexplosion freigesetzten, und sonst in der Natur nicht vorkommenden Radionuklide anhand von Luftmassen-Analysen nachgewiesen. Eine der Stationen des weltweiten Netzes ist die vom Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) im Auftrag der Bundesregierung auf dem Schauinsland bei Freiburg betriebene Station RN33.

Insgesamt 40 Stationen werden mit einer Messanlage für radioaktive Xenon-Isotope ausgestattet, so auch RN33. Die Edelgasisotope können am ehesten auch bei unterirdischen und unterseeischen Nuklearexplosionen entweichen und lieferten so zum Beispiel bei mehreren der nordkoreanischen Testexplosionen den Nachweis des nuklearen Ursprungs. Anlagen zur Produktion von Isotopen für medizinische Zwecke setzen auch radioaktives Xenon frei und erzeugen so einen bei der Analyse speziell zu berücksichtigende Hintergrundkonzentrationen.

Die Hochvolumenpartikelsammler saugen in einem 24h-Zyklus über 20000 Kubikmeter Luft durch Filter, danach werden die darauf befindlichen Isotope per Gammaspektroskopie bestimmt. Die Messstationen sind extrem empfindlich, schon kleine - radiologisch völlig unerhebliche - Freisetzungen können je nach Windbedingungen in einiger Entfernung zu Detektionen führen.
Zur Bestimmung möglicher Quellregionen und Prüfung der Konsistenz von Freisetzungen mit den Messungen werden numerische Modelle zur Simulation des Transportes durch die Atmosphäre eingesetzt.

Die Topographische Weltkarte zeigt die Verteilung der 80 Radionuklidstationen, die als Quadrate dargestellt sind. RN33 ist die deutsche Station bei Freiburg. Quelle: BGR

Um eine zuverlässige und genaue Analyse vornehmen zu können, wird lediglich einmal pro Tag, nachdem mehr als 1000 Kubikmeter Luft gefiltert wurden, die Probe der Messanlage gewechselt. Somit kann eine eindeutige Aussage über ein kritisches Ereignis hinsichtlich der Ursache durch eine chemische oder nukleare Sprengung durchaus einige Tage dauern, zumal der Transport der radioaktiven Isotope in der Troposphäre stark von den Wetterbedingungen abhängt. Die Analyse der radioaktiven Elemente in der Luft ist aber so sensitiv, dass z.B. ein fehlerhafter Umgang mit schwach radioaktivem Material in einem Krankenhaus in Südfrankreich einen Alarm an RN33 auslöste.

Beispiel eines Radionuklidspektrums Quelle: BGR