Landesmessstellen in Baden-Württemberg üben für den nuklearen Notfallschutz

Ein Bericht aus unserem Laboralltag

Hubert Zipper, Carolin Löw, Carolin Hübler (alle CVUA Stuttgart), Christin Fuchs, Matthias Brüderle (beide CVUA Freiburg)

 

Nach Investitionen in die Struktur und Ausstattung der radiochemischen Landesmessstellen wurde die erfolgreiche Umsetzung dieser Maßnahmen in einer landesweiten Übung in 2022 unter Beweis gestellt.

 

Fitnessprogramm für den nuklearen Notfallschutz

Die Chemischen und Veterinäruntersuchungsämter (CVUAs) Freiburg und Stuttgart sind als Landesmessstellen an der Überwachung der Umweltradioaktivität in Baden-Württemberg beteiligt und in das integrierte Mess- und Informationssystem (IMIS) des Bundes eingebunden. Die Landesregierung hat Finanzmittel und zusätzliche Personalstellen bereitgestellt, um im Falle eines nuklearen Ereignisses eine große Anzahl an Lebensmittel- und Umweltproben in kurzer Zeit untersuchen zu können.

 

Infokasten

Überwachung der Radioaktivität in der Umwelt in Baden-Württemberg

Drei radiochemische Landesmessstellen überwachen in Baden-Württemberg die Radioaktivität in Umweltmedien: Die CVUAs Freiburg und Stuttgart untersuchen im Routinemessbetrieb jährlich mehrere Hundert Proben (z. B. pflanzliche und tierische Nahrungsmittel, Futtermittel, frischer Grasschnitt, Trinkwasser) auf Umweltradioaktivität gemäß den Vorgaben des IMIS. Die Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg (LUBW) ist insbesondere für die Umgebungsüberwachung kerntechnischer Anlagen (z. B. Kernkraftwerke) zuständig.

» Messstellen-Konzept für den nuklearen Notfallschutz

» Aufgabe des IMIS zur Überwachung der Radioaktivität in der Umwelt

 

Im Auftrag der Ministerien für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz (MLR) sowie Umwelt, Klima und Energiewirtschaft (UM) wurden in den vergangenen Jahren umfangreiche Maßnahmen zur Verbesserung der Personalsituation sowie Investitionen in Räumlichkeiten und Geräteausstattung auf den Weg gebracht. Diese Maßnahmen hatten das Ziel, den nuklearen Notfallschutz in Baden-Württemberg zu stärken und die Landesmessstellen auf den aktuellen Stand der Technik zu bringen.

 

Um die erfolgreiche Umsetzung dieser Maßnahmen zu zeigen, wurde im Mai 2022 zusammen mit der LUBW ein Belastungstest in Form einer landesweiten IMIS-Übung durchgeführt. Neben den Landesmessstellen waren auch die unteren Verwaltungsbehörden der Stadt- und Landkreise in Baden-Württemberg, die Regierungspräsidien sowie beide Ministerien beteiligt.

 

Umsetzung der beschlossenen Maßnahmen

In einem radiologischen Ereignisfall (z. B. schwerer Unfall mit Freisetzung radioaktiver Stoffe im In- oder Ausland), der sich möglicherweise über mehrere Wochen hinziehen kann, muss der Laborbetrieb innerhalb kürzester Zeit von einem Routinemessbetrieb auf einen Betrieb im Krisenfall (Intensivmessbetrieb) umgestellt werden. Neben der Bereitstellung ausreichender Raum- und Messgerätekapazitäten sowie der Vorhaltung von Chemikalien ist vor allem die kurzfristige deutliche Vergrößerung des Laborteams mit gut ausgebildetem Personal besonders wichtig.

An beiden CVUAs waren zur Vorbereitung umfangreiche Neu- bzw. Umbaumaßnahmen notwendig, die 2022 erfolgreich abgeschlossen werden konnten (Abbildung 1).

 

Abbildung 1: Fotos der Messstellen.

Abbildung 1: Investitionen in Räumlichkeiten – (li.) Am CVUA Freiburg wurde der „Erweiterungsbau Radioaktivität“ errichtet, in dem eine große Anzahl an Proben für radiochemische Untersuchungen vorbereitet werden kann. (re.) Am CVUA Stuttgart wurden Umbaumaßnahmen an bestehenden Räumlichkeiten vorgenommen, um eine zügige Probenerfassung, -lagerung und -vorbereitung zu ermöglichen.

 

Auch Messmethoden wurden auf den neusten Stand der Wissenschaft gebracht und veraltete Anlagen (z. B. Veraschungsöfen) und Messgeräte durch Neubeschaffungen ersetzt (Abbildung 2).

 

Die Landesmessstellen zeigen in regelmäßigen Audits der Deutschen Akkreditierungsstelle (DAkkS) und durch erfolgreiche Teilnahmen an Laborvergleichsuntersuchungen ihre beständige Kompetenz. Die hohe Qualität und Sicherheit ihrer Messergebnisse ermöglichen eine möglichst realistische Beurteilung der radiologischen Lage in einer eventuellen Notfallsituation.

 

Abbildung 2: Fotos von Laborgeräten.

Abbildung 2: Investitionen in Geräteausstattung – (li.) Öfen mit katalytischer Nachverbrennung für die Veraschung von Probenmaterial (re.) Flüssigszintillationszähler für die Bestimmung des Tritium-Gehaltes in Trinkwasser

 

Da radiologische Notfälle glücklicherweise selten auftreten, ist die Bereithaltung von ausgebildetem Fachpersonal unter wirtschaftlichen und organisatorischen Gesichtspunkten eine Herausforderung. Unter Berücksichtigung dieser Aspekte wurde ein Personal-Poolkonzept entwickelt, bei dem im Ereignisfall das Team der radiochemischen Laboratorien durch Personal mit geeigneter Berufsausbildung aus anderen Laborbereichen des jeweiligen Standortes verstärkt wird. Dieses „Pool-Personal“ wird durch regelmäßige Fortbildungs- und Qualifizierungsmaßnahmen sowie Strahlenschutzunterweisungen auf einen potentiellen Einsatz vorbereitet und qualifiziert.

 

Härtetest für die umgesetzten Maßnahmen – Üben für den nuklearen Notfall

Die Wirksamkeit der durchgeführten Maßnahmen sollte in einer landesweiten IMIS-Übung im Mai 2022 überprüft werden. Hauptziel dieser Übung war es, den Ablauf des Intensivbetriebs einschließlich Probenmanagement, Probenuntersuchung und Ergebnisübermittlung an das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) sowie das Zusammenwirken aller beteiligten Stellen zu testen. Dabei sollte ein Hauptaugenmerk auf die Laborkapazitäten der Landesmessstellen gelegt werden. Der Ablauf der Übung ist schematisch in Abbildung 3 dargestellt.

 

Abbildung 3: Schematischer Ablauf der IMIS-Übung 2022.

Abbildung 3: Schematischer Ablauf der IMIS-Übung 2022

 

Der Beginn der IMIS-Übung wurde am 16. Mai 2022 durch das Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg ausgerufen. Von den angeforderten 248 Proben wurden 98 % verteilt an die CVUAs angeliefert (Abbildung 4). Die gute Zusammenarbeit und Kommunikation mit den probennehmenden Behörden trug zum hohen Erfüllungsgrad bei.

 

Abbildung 4: Fotos der angelieferten Proben.

Abbildung 4: Angeliefert wurden Nahrungsmittel pflanzlicher und tierischer Herkunft, Weide- und Wiesenbewuchs sowie Trinkwasser.

 

Im radiochemischen Labor durchlaufen die zu untersuchenden Proben von der Anlieferung bis zur Übermittlung der fertigen Messergebnisse festgelegte Arbeitsstationen. Diese müssen im Intensivmessbetrieb wie Zahnräder ineinandergreifen, um große Probenzahlen in kurzer Zeit bearbeiten zu können. Hier spielte das Personal-Poolkonzept (siehe oben) seine Stärke aus: Innerhalb kürzester Zeit wurde an beiden CVUAs das Stammpersonal der radiochemischen Laboratorien mit qualifizierten Fachkräften aus den verschiedenen anderen Laborbereichen der beiden Häuser verstärkt. Es kann an dieser Stelle nicht genug betont werden, dass eine gute Teamarbeit essentiell und gleichzeitig unter Stressbedingungen eine Herausforderung ist. Die CVUA-Landesmessstellen konnten dies bei der IMIS-Übung 2022 sehr gut umsetzen und die umfangreiche Anzahl an Proben im vorgegebenen Zeitfenster abarbeiten.

 

Das wichtigste Messverfahren zum qualitativen und quantitativen Nachweis verschiedener radioaktiver Elemente ist die hochauflösende Gamma-Spektrometrie. Aus den dabei gemessenen Signalen kann auf eine Vielzahl an radioaktiven Elementen in der Probe rückgeschlossen werden, da die charakteristischen Signale – ähnlich dem Fingerabdruck eines Menschen – für jedes radioaktive Element spezifisch sind. Mit dieser Messtechnik wurden alle 248 Proben während der Übung untersucht (Abbildung 5 und Abbildung 6)

 

Abbildung 5 (Fotoserie): Vorbereitung einer Kopfsalatprobe für die Messung am Gamma-Spektrometer.

Abbildung 5: Vorbereitung einer Kopfsalatprobe für die Messung am Gamma-Spektrometer. Dazu wird der Salatkopf zunächst (v. l. n. r.) haushaltüblich gewaschen, zerkleinert und in ein Behältnis für die spätere Messung eingewogen.

 

Abbildung 6 (Fotoserie): Um mögliche Kontaminationen der Gamma-Spektrometer zu vermeiden, werden die messfertigen Probenbehältnisse zusätzlich umhüllt und anschließend am Gamma-Spektrometer vermessen.

Abbildung 6: (li.) Um mögliche Kontaminationen der Gamma-Spektrometer zu vermeiden, werden die messfertigen Probenbehältnisse zusätzlich umhüllt und (re.) anschließend am Gamma-Spektrometer vermessen.

 

Ein Teil der Proben (5 %) wurde zusätzlich auf die Gehalte an Strontium-89/-90 sowie auf ausgewählte Alpha-Strahler (Uran-234, Uran-238, Plutonium-238, Plutonium-239/240, Americium-241) und Tritium untersucht. Im Gegensatz zur o. g. Gamma-Spektrometrie ist die Analytik dieser Substanzen sehr viel arbeitsintensiver, da diese Analyten nur nach aufwendigen nasschemischen Abtrennungs- und Reinigungsverfahren bestimmt werden können. Bei einigen Probenarten (z. B. Blattgemüse oder Weide- und Wiesenbewuchs) ist darüber hinaus eine Veraschung bei ca. 600 °C notwendig, die etwa 12 Stunden in Anspruch nimmt. Diese sogenannte Sonderanalytik erfordert insgesamt zahlreiche zeitintensive Arbeitsschritte und bindet viel Personal (Abbildung 7 und Abbildung 8).

 

Abbildung 7: technische Assistentinnen bei der nasschemischen Probenvorbereitungen für Strontium-, Alpha- und Tritium-Messungen.

Abbildung 7: Nasschemische Probenvorbereitungen für Strontium-, Alpha- und Tritium-Messungen erfordern erfahrenes und gut ausgebildetes Personal.

 

Abbildung 8: Fotos von speziellen Messgeräten.

Abbildung 8: Die aufwendig hergestellten Messpräparate werden an speziellen Messgeräten vermessen: (li.) Beta-Strahler, wie z. B. Strontium-90, werden mit dem Low-Level-Beta-Counter nachgewiesen. (re.) Alpha-Strahler, wie z. B. Uran-238, werden nach der chemischen Aufreinigung auf Stahlplättchen abgeschieden und anschließend mit einem Alphaspektrometer analysiert.

 

Nach erfolgter Messung wurden die Messdaten überprüft und die Messergebnisse an die IMIS-Datenbank des Bundesamtes für Strahlenschutz (BfS) übermittelt (Abbildung 9).

 

Abbildung 9 (Fotoserie): Personen vor Computerbildschirmen.

Abbildung 9: Die sorgfältige Überprüfung der Messdaten auf Plausibilität und Vollständigkeit ist wichtig, um fehlerfreie Ergebnisse zu übermitteln.

 

Die Zentralstelle des Bundes am BfS bereitet die Daten dann umfassend in Form von Tabellen, Diagrammen sowie Landkarten auf und erstellt ein radiologisches Lagebild. Auf dessen Basis können Entscheidungsträger fundierte Maßnahmen zum Bevölkerungsschutz anordnen.

 

Abbildung 10: Kartenausschnitt.

Abbildung 10: Die Standorte und die Messergebnisse der für die IMIS-Übung entnommenen Proben sind auf einer Landkarte dargestellt.

 

Fitnesslevel: Erreichter Stand und weiteres Vorgehen

Die IMIS-Übung 2022 war ein großer Erfolg. Die Einsatzfähigkeit der CVUA-Landesmessstellen wurde eindrücklich aufgezeigt sowie das Zusammenwirken aller beteiligten Stellen im Intensivmessbetrieb geübt und positiv gestärkt. Die umfangreichen Maßnahmen zur Stärkung der Einsatzfähigkeit im radiologischen Ereignisfall wurden im Vorfeld konsequent umgesetzt. Gleichzeitig hat der Belastungstest ergeben, dass ausgebildetes Personal und eine adäquate technische sowie räumliche Ausstattung der Messstellen für einen Intensivmessbetrieb zwingend erforderlich sind und diese aufgebauten Ressourcen und Kompetenzen in Zukunft aufrechterhalten werden müssen.

 

Die Landesmessstellen werden weiterhin regelmäßig an Übungen des Bundes teilnehmen. Übungsszenarien können eine tatsächliche nukleare Notfallsituation sicherlich nur teilweise abbilden. Doch eine „gute Übungskultur“ trägt dazu bei, Schwachstellen im System zu identifizieren und Verbesserungsmöglichkeiten aufzuspüren. Außerdem gibt sie den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der beteiligten Institutionen Selbstvertrauen und Handlungssicherheit für den Ernstfall – der hoffentlich nie eintreten wird.

 

Ein Dankeschön

Wir möchten uns bei allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der Landesmessstellen CVUA Freiburg und CVUA Stuttgart, der Lebensmittelüberwachungsbehörden sowie der Gesundheits- und Landwirtschaftsämter in Baden-Württemberg bedanken, die durch ihren Einsatz zum Gelingen und Erfolg der IMIS-Übung 2022 beigetragen haben.

Die Umsetzung der umfangreichen Maßnahmen zur Stärkung der Landesmessstellen wurde in den vergangenen Jahren von allen Beteiligten mit großem Engagement durchgeführt. Das Team der Landesmessstellen CVUA Freiburg und CVUA Stuttgart bedankt sich bei den Ministerien für die sehr gute und konstruktive Zusammenarbeit und Unterstützung.

 

Artikel erstmals erschienen am 26.04.2023