Japan's Black Dust, with Marco Kaltofen
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This week Fairewinds Energy Education interviewed Marco Kaltofen, a leading scientist who studies radiation as well as specific radioactive isotopes. Marco and Arnie discuss a recent sample that contained highly concentrated radioactive material from Japan’s Fukushima Daiichi nuclear power plant accident. As the sound quality of this recording varies, we have transcribed the podcast so you can read along.
Read Marco's Report: Radiological Analysis of Namie Street Dust
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NWJ: Welcome to Fairewinds Energy Education Podcast for Wednesday, July 10. Joining me today is Marco Kaltofen, the President of Boston Chemical Data Corp and doctoral student researcher at Worcester Polytechnic Institute, as well as Arnie Gundersen, Chief Engineer for Fairewinds.
MK: Thanks for having me.
AG: Yeah, I’m glad I’m here.
NWJ: Marco, I had a chance to look over the report that you did on that sample from outside the exclusion zone around Fukushima. Can you fill me on exactly what you found from that soil sample.
MK: I think one of the things that’s unique about this particular accident is that there’s a lot of crowd source data. We have a lot of people who have the resources to go out, collect samples, do testing, explore their environment and get some data about what they’re seeing. And we kept hearing reports about something unusual, a black dust that was on the surface of soils or streets that was much more radioactive than any surrounding soils. So it was almost as if some concentrated radioactive contaminant from the accident was pretty much refusing to disburse, collecting in a certain gully or gutter and folks were getting it. So we finally got a very small sample of that, a tiny amount, mainly for safety reasons, and put it through a whole battery of tests.
AG: Talk about this dark sample that has been showing up in Japan, and I realize that what you’ve got may not be representative, but it certainly is unique. And maybe – what does it tell us? We know it came from Daiichi because there’s Cesium 134 and 137 in it? Is that –
MK: I’ll just back up a little bit. What we looked at at Worcester Polytech is a couple of hundred different soil and dust samples. And what we’re doing with those samples is we are not just looking for the radioactive isotopes that you would expect from Fukushima Daiichi, but we want to know how big the dust particles are that are carrying that radiation because that tells us how far they’re going to travel and what process within the reactor created them and where they’re probably going to end up. So we actually isolate those radioactive particles from our samples and then we photograph them with a scanning electron microscope. So we learned a lot more about them than just using a Geiger counter or a gamma spectral detector. And I was going to say, what’s different about this material is unlike a lot of the soil and dust samples we’ve gotten, there’s a real uniformity to this stuff. It’s a single substance. It’s not a mix of mineral particles and pieces of dead bugs and plant matter and dust particles. It’s actually very homogenous and uniform when you look at it under the microscope. And it doesn’t look like the surrounding soils. And it is much more intensely radioactive than any other soil or dust sample we’ve gotten from around Fukushima Daiichi. So this material is different. It’s not a natural soil. There’s something unusual happening with this stuff.
AG: So I’ve been reading this stuff for years and there keeps coming up these persistent stories of this black dust that winds up, usually in places where there’s a hollow, and apparently something’s washing out off of other surfaces and collecting. And it seems to be detected, as you said, because it’s extraordinarily more radioactive than anything other people have been bumping into. Does it – because it’s black, does that mean anything? Or is that just a coincidence?
MK: Well, actually it does mean something. We were able to put this material under a microscope and these aren’t simple particles. They’re kind of – they’re aggregates. Have you ever seen a cheeseball? Well, under a microscope, the aggregates look like one of those cheeseballs rolled in nuts. It’s a big thing made up of a lot of small things smushed together. That’s what these particles look like. Kind of a snow cone of radioactive particles. And they’re all glued together somehow and they stay cohesive and they don’t fall apart when we handle them in the laboratory. And if you look at them under a microscope, it’s as if you took hundreds of very small radioactive particles and glued them all together into different shapes and sizes. And that’s what gives this stuff the black appearance. And that might be why it tends to stick together so well in the environment.
AG: So it sounds like this stuff was created at Daiichi. I mean it didn’t go out as little particles and coalesce after it left Daiichi.
MK: Well, while that’s possible, one piece of evidence that tells us that’s probably not the case is that it is uniformly radioactive. That means that the entire sample is radioactive. It’s not a mix of normal soil that’s not radioactive plus a little bit of contaminant. When we take some of this black dust and we spread it out over a X-ray plate, it actually exposes that x-ray plate to the dust’s radiation without any additional light or photons or X-rays. And every single dust particle in the sample darkens the X-ray film. So there’s nothing uncontaminated that we’ve sampled.
AG: That’s fascinating. We probably should give the listeners an idea of how radioactive the sample was. The person in Japan who sent the sample to your lab was walking along with a Geiger counter and found an area that was highly radioactive. He then in touch with you and I and because it was so radioactive, we asked for an extraordinarily small sample to be sent. And it was about a tenth of a gram. To give the listeners an idea of what a gram is, a gram is about the weight of a dollar. So a tenth of the weight of a dollar is the weight of the whole sample that we sent through the mail. And I’m going to ask you to pick it up from here, Marco, and tell what that tenth of a gram sample contained.
MK: The entire sample is probably about the size of an aspirin tablet. And it was mostly beta radiation of Cesium 134 and 137 that we had. And the total amount of that radioactive Cesium was about 1.5 mega becquerels per kilogram. That means for every kilogram of this material, it would have 1.5 million radioactive disintegration per second. Or for this very, very small sample, you could use a different unit. You could say 1,500 radioactive disintegrations per gram, and so on. But those are big, big numbers. They are much higher than anything out there we’ve seen.
AG: And a kilogram is about 2.2 pounds. So about 2.2 pounds of this material would disintegrate off at about a million and a half disintegrations every second, and then the next second and then the next second. So, we’re not suggesting that there were many pounds of this material, thank God. There was a small piece of land that was contaminated. And on that small piece of land, we got even a smaller sample.
MK: Well here’s something important. This material is not representative of the area as a whole. The sample was taken just over 10 kilometers away from the accident site. So it was just outside the exclusion zone within the restricted zone. People can visit these areas for the short term but they cannot stay. What happened here is somehow this material, which is much more radioactive than the surrounding, stays together and isn’t dispersing into the environment; that there’s some natural phenomenon that causes this material that collects and creates this hot spot. And that shows the need for vigilance. Because if there are natural processes that are going to allow hot spots to continue in this kind of concentration two years after the accident, then these hot spots need to be mapped and people need to be aware of that potential for higher-than-average radiation exposure.
NWJ: Well, why do you think that we’re getting these hot spots?
MK: Well, it’s really all about the form that this radiation has. The radioactive material that came from inside the reactor is attaching to particles that tend to clump together and aren’t being dispersed, they’re not dissolving in rain water. They’re not being taken up by plant life. They’re staying cohesive and they’re resisting degradation. They’re not degrading into smaller particles or simpler things. And the thing that’s also interesting about this is that there’s not just the Cesium that’s in here. We also saw a good deal of radium. The sample had fairly high levels of radium 226. Now that’s not a radioisotope that we hear as much about. The radium 226 has almost as much activity as the radioactive Cesium in the sample. Radium 226 is a degradation product of uranium and we can’t really detect the uranium directly. Uranium has such a long half-life, it doesn’t really show up on the gamma detector. That’s why the uranium that was created when the earth was created billions of years ago is still around. But one of these daughter products, – one of the things it degraded into is radium 226, which is much more intensely radioactive than the original uranium. And this tells me that this particle contains not only fission waste products from the reactor but very likely contains a concentrated unburned nuclear fuel. And that’s unusual. This sample had by far the highest level of uranium daughters that we’ve seen in a dust or soil sample. We’re actually seeing material that might well have come from inside a failed fuel assembly.
AG: Okay. When I hear that, that’s clear evidence that the containment was breached. The interesting thing to me is that when I hear black, I think of like algae or fungi or something like that. But you’re saying this is not an organic substance. Is that right?
MK: No. It’s not an organic substance. It’s a mixture of very small particles and just the way they aggregate gives it the appearance of being black, but it’s – it probably – I won’t say optical illusion, but it’s an optical effect of the size of the particles and the way they’re joined together.
NWJ: So can you talk a little bit about the issues that are going to be – why people are still being allowed into the areas where we’re seeing these radiation hot spots? Or can you talk a little bit about what effect that might have on people who are exposed to these?
MK: There’s nothing about the imaginary line between the restricted zone and the exclusion zone that can stop this material from being transported outward to where the population still lives. So I can’t speak to any kind of government policy, but I can say that this material obviously doesn’t respect a political boundary or a regulatory boundary. It’s going to move wherever surface water or wind is going to take it. The particles are a little big to move easily by wind, so it would actually take a fairly strong wind.
AG: So these particles are heavy enough that they’re not going to travel across the Pacific on their own, but they were light enough to be thrown 10 to 20 kilometers away from the accident.
MK: This sample came from about 10 kilometers away. If it could get 10, maybe we could look further afield and find this again. I know we’ve heard reports of the black material much further away than just 10 kilometers. What probably happened is that originally they were very small particles that traveled very easily and could travel long distances. And then they somehow aggregated. This is actually a common effect of radioactive particles because they give off alpha and beta radiations which are electrically charged and it makes the dust particles that contain those pick up an electrical charge so that they tend to seek each other out and aggregate. Very normal. This is just an extreme case where we’ve got a very large, very radioactive aggregates that formed into small particles. And given that the testing shows that we saw uranium daughters, Cesium 134 and 137 with the signature of Fukushima and a lot of materials that are suspected fission products, obviously it’s very likely these aggregates contain – at least some particles came from inside the reactor.
AG: Are these particles light enough for people to ingest them or breathe them in?
MK: Well, certainly they could be ingested. They could be – I mean the amount of hand-to-mouth activity people, even adults, engage in is pretty surprising for most folks and certainly for children or anyone working with soil – agricultural workers, construction workers, ingestion could be a very serious way of taking this material into the body. Inhalation, breathing in these particles – right now these particles are too big to be breathed in, but if they aggregated, they might de-aggregate and in that case, they could be a breathing hazard. But right now I would say they’re much more an ingestion hazard. And that usually tends to target children and agricultural workers.
AG: I remember last – two Octobers ago - you did a paper for the American Public Health Association. And you had photographs of kids’ sneakers. So I think what you’re saying is that this could be – this is the kind of stuff that kind wind up in a kid’s shoelace and then on his hands and then in his mouth, but not likely to be inhaled.
MK: Less likely to be inhaled because of its size. The thing to keep in mind is we had a 100mg sample and it was hot enough to get the physicists at WPI very interested with the sample. A child on average consumes between 100 and 200 milligrams of soil a day because of hand-to-mouth activity. So that’s something to really think about.
AG: Wow, that’s breathtaking. So it certainly behooves authorities over there to continue to look in areas that may have been cleaned up already because this stuff, as you said, will migrate and knows no political boundary.
MK: There are a lot of ways that we can model and predict where the material is going to travel. That’s why we were excited to have a sample of this because now that we know the particle size and a little bit about the density, we can make some better guesses about where this material is going to end up and let people at least have the option of cleaning up a little smarter, and maybe targeting places where this is going to become more concentrated and obviously be a bigger hazard.
NWJ: Well, so I think this is a great opportunity for us to kind of talk about solutions and how they can start to clean this up. What can we do to get rid of these particles in these hot spots?
MK: I’ve been a civil engineer my entire working life and there are so many technologies for cleanup and remediation. And this has been done in many places often quite well and it’s become routine in construction, development, real estate, for us to take care of these kind of issues. But what always has to happen first is there has to be a top-down approach where they actually mandate that these issues be addressed. So we’re getting into the area of policy. The technology and engineering is absolutely there to have an effective cleanup. All that has to happen is that people need to demand it and governments need to back up those demands.
AG: I have been saying since last year that the Japanese government really – to fight a big problem, you need to admit you have a big problem. And I’ve never seen the commitment to admitting that it is a big problem. And they seem to be nipping around the edges, but not really going after… just realizing how tough this problem is to begin with.
MK: I can’t speak to Japanese government policy. I’d be a fish out of water there. But I can say that this is not a problem that you nip around the edges. This is a problem that requires a comprehensive solution and we have done this before with good success. We’ve dealt with lead, for instance, in the environment. Lead used to be a scourge for our children. It was probably one of the largest public health hazards we experienced. And we have as a country and internationally dealt with that problem and dramatically reduced the exposures. It was top down, backed up by good research. There’s no reason we can’t do the same thing with the Fukushima contamination.
AG: You know, Marco, this is the second time in two weeks where we’ve heard that exact same problem about how this is a solvable problem but you have to really be committed to thoroughly implementing the solution. There’s a report on the Fairewinds website, on the Demystifying Nuclear Power blog on the site, and it’s written by a professional journalist named Art Keller. And the title of it is Cleanup for Fukushima Daiichi: Technological Disaster or Crisis in Governance. So if people who are listening to this want to read a little bit more on this topic, they can switch over to the blog and read Mr. Keller’s eyewitness accounts of the difficulties American firms are having in attempting to clean up the site.
NWJ: Is this an isolated sample or is it more likely that there are going to be more hot spots like this?
MK: This is an isolated sample. You can do some statistics on how often we’re likely to see samples like this. If you do it based on the samples that we have, which are obviously selected since they come from volunteers – I mean we’re talking about – this sample is in the top 1 percent. So it is strikingly concentrated and intense, and fortunately somewhat rare. It will obviously take much more comprehensive testing to find out exactly how many of these small hot spots could exist. One way to do that is for everyone to share their data so that you can compare and get a little more statistical power because you’re combining everyone’s samples and giving your review.
AG: You know, it’s rare but it’s not unique. There have been reports of a black powder that’s highly radioactive for more than a year near – in the relative nearness of the plant, less than 20 kilometers or 12 miles. But this is really the first one that we’ve been able to analyze in detail. And I think what makes this unique is that we’ve got a small piece in the lab and are really amazed at the isotopes that are in it and the concentration of the isotopes that are in it.
MK: We were lucky to get the sample. We’ve been hearing about this type of material for a long time now and are really pleased to have had the chance to analyze it. There really can’t be any doubt about where this material came from. And I’ll be honest. I’m disappointed to hear that it’s not unique. But that makes sense that this kind of material would have escaped, given the severity of the accident.
NWJ: Thank you both for taking the time to join us today.
AG: Yeah, thank you for having me, Nat. The one last thing I’d like to add is the fact that we were contacted by someone in Japan who we then put in touch with Marco Kaltofen. And we knew this sample was coming. It’s important if you have something that you think is scientifically interesting to send us an email before you send the sample. We have a sampling protocol that we would send out and it just makes sure that when the lab gets the sample, we’re aware ahead of time that we can handle it safely and appropriately. So to the people in Japan, especially Fukushima Prefecture, there are many samples we would be interested in analyzing, but please contact us first and let’s make sure that we abide by the protocols we have in place to make sure the shipment is safely shipped and that you are safely protected when you take the sample in the first place. Thanks again for listening to Fairewinds.
MK: Bye bye everybody.
NWJ: This has been a Fairewinds Education Podcast.
Deutsch
Japans schwarzer Staub Gast: Marco Kaltofen
Mit: Arnie Gundersen sowie Nathaniel White Joyal
Nathaniel White Joyal: Willkommen beim Energy Education Podcast vom Mittwoch, dem 10. Juli 2013. Unser heutiger Podcast ist mit einer Video-Transkription unterlegt, da die Aufnahmequalität variiert. Mein Name ist Nathaniel White Joyal. Meine Gäste sind heute Marco Kaltofen, Direktor von Boston Chemical Data Corporation und Forscher und Doktorand im Worcester Polytechnic Institute, sowie Arnie Gundersen, der Chefingenieur von Fairewinds.
Marco Kaltofen: Danke für die Einladung!
Arnie Gundersen: Danke für die Einladung, Nat!
Nathaniel White Joyal: Marco, ich hatte die Gelegenheit, den Bericht durchzublättern, den du über die Probe angefertigt hast, die von einer Stelle gerade außerhalb der Sperrzone rund um Fukushima stammt. Kannst du mich darüber aufklären, was genau du in dieser Bodenprobe gefunden hast?
Marco Kaltofen: Meines Erachtens ist einer der Aspekte, die diesen speziellen Unfall so einzigartig machen, dass so viele Daten von der Bevölkerung erhoben wurden. Es gibt eine Menge Leute, welchen die Mittel und das nötige Wissen zur Verfügung stehen, um hinauszugehen, Proben zu nehmen, Analysen durchzuführen, die Umgebung zu erforschen und so einiges an Daten über das, was sie finden, anzusammeln. Wir haben immer wieder von ganz unüblichen Beobachtungen gehört, einer Art schwarzem Staub auf dem Erdboden oder auch auf Straßen, der aber wesentlich stärker strahlt als die Oberflächen bzw Böden ringsum. Es schien fast so, als ob irgendein von dem Unfall stammender radioaktiver Schadstoff sich weigerte, sich zu zerstreuen, sich dagegen in manchen Abflüssen und Rinnsteinen konzentrierte, woher die Leute ihn dann bezogen. Wir haben also schließlich eine kleine Probe davon bekommen, eine winzige Menge, hauptsächlich aus Sicherheitsgründen, und haben damit eine ganze Batterie von Tests durchgeführt.
Arnie Gundersen: Wenn wir von diesen dunkelfarbigen Proben sprechen, die da in Japan aufgetaucht sind – was du da bekommen hast, mag vielleicht nicht charakteristisch sein, aber es ist auf jeden Fall einzigartig. Und vielleicht … Was sagt sie uns? Wir wissen, dass sie aus Daiichi stammt, weil sie 134Cäsium und 137Cäsium enthält? Ist das …
Marco Kaltofen: Ich werde ein bisschen weiter ausholen. Was wir in Worcester Polytech untersucht haben, waren ein paar hundert verschiedene Erd- und Staubproben. Wir suchen dabei nicht nur nach radioaktiven Isotopen, wie man sie als Konsequenz aus den Ereignissen in Fukushima Daiichi erwarten muss, sondern wir möchten feststellen, wie groß diese Staubpartikel sind, die eine derartige Strahlung transportieren, denn daraus können wir erschließen, wie weit sie sich verbreiten, welche Vorgänge in den Reaktoren sie erzeugt haben und wohin sie schließlich aller Wahrscheinlichkeit nach gelangen werden. Wir lösen diese radioaktiven Partikel also aus den Proben heraus, und danach fotografieren wir sie mit einem Rasterelektronenmikroskop. Wir haben dadurch wesentlich mehr über sie erfahren, als wenn wir lediglich einen Geigerzähler oder ein Gammaspektrometer eingesetzt hätten. Was ich aber sagen wollte: Im Gegensatz zu einer Vielzahl von Erd- und Staubproben, die wir erhalten haben, besitzt dieses Material eine große Einheitlichkeit. Es handelt sich um eine einzige Substanz. Es ist keine Mischung aus mineralischen Partikeln, Überresten toter Insekten, Pflanzenrückständen und Staubkörnern. Diese Substanz ist überaus homogen und gleichförmig, wenn man sie unter dem Mikroskop betrachtet. Sie sieht auch anders aus als die umliegende Erde. Schlussendlich ist sie auch in höherem Ausmaß radioaktiv als jede andere Erd- oder Staubprobe, die wir aus der Region rund um Fukushima Daiichi erhalten haben. Dieses Material ist also anders. Es ist kein natürlicher Bodenbestandteil. Etwas Ungewöhnliches geht in diesem Zeug vor sich.
Arnie Gundersen: Ich lese nun schon seit Jahren von diesem Zeug und hartnäckig tauchen immer wieder Geschichten über diesen schwarzen Staub auf, der sich normalerweise in irgendwelchen Senken oder Höhlungen befindet, anscheinend wird er aus anderen Oberflächen ausgeschwemmt und sammelt sich dann dort an. Entdeckt wird er, wie du erwähnt hast, wegen dieser außerordentlich hohen Radioaktivität, die um so Vieles höher ist als alles andere, worauf die Leute sonst so stoßen. Hat der Umstand irgendeine Bedeutung, dass dieser Stoff schwarz gefärbt ist? Oder ist das ein bloßer Zufall?
Marco Kaltofen: Nun, dieser Umstand ist tatsächlich von Bedeutung. Wir konnten dieses Material in einem Mikroskop betrachten und es sind nicht einfach simple Bruchstücke. Eher schon sind es Gemenge. Hast du schon einmal Weichkäsebällchen gesehen? Tja, unter dem Mikroskop schauen sie so aus wie in Nüssen gewälzte Käsebällchen: Ein größeres Ding, das aus vielen, ineinander verschachtelten kleineren Dingern besteht. Genau so schauen sie aus. Wie zerstoßenes Eis – aus radioaktiven Partikeln. Diese Teilchen sind irgendwie zusammengeklebt – und sie bleiben das auch, sie zerfallen nicht, wenn wir mit ihnen in unserem Labor hantieren. Wenn man sie also im Mikroskop ansieht, dann ist es, als ob man hunderte kleinster radioaktiver Partikel genommen und diese zu verschiedene Formen und in verschiedenen Größen zusammengeleimt hätte. Das ist es, was dem Zeug die schwarze Erscheinung verleiht. Es könnte auch der Grund sein, warum es in der Umwelt so gut zusammenhaftet.
Arnie Gundersen: Das hört sich so an, als wäre dieses Zeug in Daiichi entstanden. Ich meine damit, dass es wohl nicht in Form dieser winzigen Partikel Daiichi verlassen hat und sich erst danach in diese Knäuel verwandelt hat.
Marco Kaltofen: Auch das wäre möglich, aber ein Hinweis darauf, dass dies wohl nicht der Fall ist, besteht darin, dass es so gleichförmig radioaktiv ist. Mit anderen Worten: die gesamte Probe ist radioaktiv; es handelt sich nicht um eine Mischung aus normaler, nicht radioaktiver Erde plus einem geringen Anteil von Verunreinigungen. Wenn wir etwas von diesem schwarzen Staub nehmen und auf einer Röntgenplatte verteilen, dann wird die Röntgenplatte durch die Radioaktivität, wie sie von diesen Staubpartikeln ausgeht, belichtet, und zwar ohne dass irgendein zusätzliches Licht oder Photonen oder andere Röntgenstrahlen im Spiel wären. Jedes einzelne Staubkorn aus der Probe belichtet dabei die Platte, es gibt also nichts Unverstrahltes in diesen Proben.
Arnie Gundersen: Das ist äußerst interessant. Wir sollten unseren Zuhörern wahrscheinlich eine Vorstellung davon geben, wie radioaktiv diese Probe war. Die Person aus Japan, die diese Proben an dein Labor geschickt hat, ist mit ihrem Geigerzähler unterwegs gewesen und hat einen hoch radioaktiven Bereich entdeckt. Sie ist dann mit uns in Verbindung getreten, und weil die Probe derart massiv strahlt, haben wir sie gebeten, nur eine winzig kleine Probe zu übermitteln. Das war dann ein Zehntel von einem Gramm. Um den Zuhörern auch eine Vorstellung von einem Gramm zu geben: ein Dollar wiegt ungefähr ein Gramm. Ein Zehntel des Gewichts einer Dollarnote entspricht also dem Gewicht der Probe, die wir per Post zugesandt bekommen haben. Ich würde dich bitten, Marco, nun weiterzuerzählen und uns darüber zu unterrichten, was dieses zehntel Gramm nun enthielt.
Marco Kaltofen: Die gesamte Probe ist vielleicht so groß wie eine Aspirintablette. Wir ermittelten hauptsächlich Beta-Strahlung, die von 134Cäsium und 137Casium herrührt. Die Gesamtintensität entsprach 1,5 Megabecquerel pro Kilogramm. Das heißt also, dass jedes Kilogramm von diesem Stoff 1,5 Millionen Zerfälle pro Sekunde erzeugt. Für diese sehr, sehr kleine Probe könnt man eine andere Einheit verwenden: Man könnte von 1.500 Zerfällen pro Gramm sprechen, und so weiter. Aber das sind riesige Zahlen! Sie sind viel höher als alles, was wir bis jetzt gesehen haben.
Arnie Gundersen: Ein Kilogramm sind ca 2,2 Pfund. 2,2 Pfund von diesem Material würden also ungefähr eineinhalb Millionen Zerfälle pro Sekunde generieren, in dieser Sekunde, in der nächsten und in der nächsten ebenso. Wir wollen nicht unterstellen, dass dort mehrere Pfund von diesem Material herumlagen, Gott sei Dank! Ein kleiner Bodenbereich war verseucht, und von diesem stammt unsere noch viel kleinere Probe.
Marco Kaltofen: Noch eine wichtige Zusatzinformation: dieser Stoff ist nicht repräsentativ für das ganze Gebiet. Die Probe wurde nur 10 Kilometern von der Unfallstelle entfernt gezogen, also gerade außerhalb der Sperrzone und innerhalb einer nur unter Auflagen zugänglichen Zone. Die Menschen können für kurze Besuche dorthin, aber sie können nicht bleiben. Was aber hier passiert, ist, dass dieses Material, das um Vieles radioaktiver ist als seine Umgebung, sich nicht in der Umwelt verteilt, sondern Anhäufungen bildet, dass es irgendeinen natürlichen Prozess gibt, der bewirkt, dass sich dieses Material anhäuft und Hotspots produziert. Das wiederum beweist aber, dass weiterhin Wachsamkeit erforderlich ist. Denn wenn es natürliche Vorgänge gibt, die es erlauben, dass Hotspots dieser Art zwei Jahre nach dem Unfall weiterhin bestehen, dann müssen diese Hotspots kartographisch erfasst werden und die Menschen müssen sich dieses Risikos einer überdurchschnittlichen Strahlenbelastung bewusst sein.
Nathaniel White Joyal: Was ist deine Annahme, wie es zu diesen Hotspots kommt?
Marco Kaltofen: Der Dreh- und Angelpunkt scheint mir in der Struktur zu liegen. Das radioaktive Material aus den Reaktoren ist an Partikel angeheftet, die zur Verklumpung neigen und sich nicht zerstreuen – in Regenwasser werden sie nicht aufgelöst. Sie werden auch durch Pflanzen nicht aufgenommen. Sie bleiben klebrig und widersetzen sich dem Zerfall, sie zerfallen nicht in kleinere oder simplere Einheiten. Es ist in diesem Zusammenhang auch interessant, dass sie nicht nur Cäsium enthalten. Wir haben auch eine ansehnliche Menge an Radium festgestellt. Diese Probe hatte einen hohen Gehalt an 226Radium. Nun, das ist kein Isotop, von dem wir sehr häufig hören. Das 226Radium ist in dieser Probe fast gleich aktiv wie das Cäsium. 226Radium ist ein Zerfallsprodukt von Uran, das Uran selbst können wir aber nicht direkt aufspüren. Uran hat so eine lange Halbwertszeit, dass es von einem Gammadetektor nicht wirklich registriert wird. Das ist auch der Grund, warum das Uran, das vor Milliarden Jahren, während der Erdentstehung, gebildet wurde, immer noch da ist. Aber eines der Zerfallsprodukte, einer der Stoffe, zu denen es zerfällt, ist 226Radium, das wesentlich radioaktiver ist als das ursprünglich vorhandene Uran. Das sagt mir, dass diese Partikel nicht nur Rückstände aus den Spaltvorgängen im Reaktor enthalten, sondern höchstwahrscheinlich auch ein konzentriertes Stückchen unverbrauchten, nicht abgebrannten Kernbrennstoffs. Das ist sehr ungewöhnlich. Diese Probe enthielt mit Abstand die meisten Uran-Zerfallsprodukte, die wir je in einer Staub- oder Erdprobe gemessen haben. Es könnte sehr gut sein, dass wir Material aus einem zerstörten Brennelement vor uns haben.
Arnie Gundersen: OK. Wenn ich das höre, dann ist mir klar, dass der Sicherheitsbehälter undicht geworden ist. Was ich aber interessant finde, ist, dass ich bei der Farbe Schwarz an Algen, Pilze oder etwas Anderes in dieser Richtung denke. Aber du sagst, dass es sich hier nicht um eine organische Substanz handelt, richtig?
Marco Kaltofen: Nein, es ist sicher keine organische Substanz. Es ist eine Mixtur aus sehr kleinen Elementen, und nur die Art, in der sie zusammengesetzt sind, ergibt den Eindruck von schwarz, es ist also wahrscheinlich – ich sage nicht, eine optische Täuschung, aber doch ein optischer Effekt, der aus der Größe der Partikel resultiert und aus der Art, wie sie miteinander verschmolzen sind.
Nathaniel White Joyal: Kannst du vielleicht noch etwas dazu sagen, warum die Menschen in Gegenden vorgelassen werden, in denen diese Hotspots zu finden sind? Oder kannst du uns etwas dazu sagen, welche Auswirkungen die Leute zu gewärtigen haben, die ihnen ausgesetzt sind?
Marco Kaltofen: Es gibt nichts an dieser fiktiven Linie, welche die Sperrzone und die beschränkt zugänglichen Gebiete umschließt, wodurch dieses Material daran gehindert würde, nach außen weitertransportiert zu werden, dorthin, wo weiterhin Menschen leben. Ich werde also zu den Strategien der Regierung nichts weiter sagen, aber ich kann festhalten, dass dieses Material offensichtlich weder politische Grenzziehungen noch irgendwelche in Regelwerken festgesetzten Grenzlinien beachtet. Es gelangt schlicht dorthin, wohin es durch Wind und Wasser verfrachtet wird. Diese Partikel sind allerdings ein bisschen zu groß, um mit Leichtigkeit durch den Wind weitergetrieben zu werden, dafür müsste der Wind schon ziemlich heftig blasen, aber offensichtlich kann es auch dazu kommen.
Arnie Gundersen: Diese Teilchen sind also zu schwer, um von sich aus den Pazifik zu überqueren; sie sind aber leicht genug, als dass sie vom Unfallort aus 10 bis 20 km weit geschleudert werden konnten.
Marco Kaltofen: Diese Probe stammt aus einer Entfernung von rund 10 Kilometern. Wenn es bis zu 10 km weit kommen konnte, dann sollten wir vielleicht auch in größerer Entfernung danach Ausschau halten und würden es auch dort vorfinden. Ich weiß, dass wir Berichte von diesem schwarzen Material erhalten haben, die von einer weitaus größeren Entfernung als 10 km sprechen. Wahrscheinlich bestand dieses Material ursprünglich aus winzigen Partikeln, die demgemäß mit Leichtigkeit größere Entfernungen überwinden können, und dann haben sie sich irgendwie miteinander verbunden. Dies ist an und für sich ein bei radioaktiven Partikeln ganz normaler Effekt, denn sie erzeugen Alpha- und Betastrahlen, deren elektrische Ladung in den Staubteilchen, in die sie eingelagert sind, ebenfalls eine elektrische Ladung induziert; das ist der Grund, warum sie sich gegenseitig anziehen. Alles ganz wie zu erwarten. Hier handelt es sich lediglich um einen Extremfall, bei dem wir sehr große, äußerst radioaktive Konglomerate vorfinden, die sich in kleinen Partikeln zusammengeschlossen haben. Da wir ja bei unseren Untersuchungen Zerfallsprodukte von Uran festgestellt haben, das 134Caesium und 137Cäsium in der für Fukushima charakteristischen Verteilung, und weiterhin eine Menge an Stoffen, von denen wir annehmen, dass es sich dabei um Spaltprodukte handelt, so ist es offensichtlich höchstwahrscheinlich, dass wenigstens einige dieser Partikel aus dem Reaktorinneren stammen.
Arnie Gundersen: Sind diese Partikel fein genug, dass die Leute sie mit der Nahrung zu sich nehmen oder auch einatmen können?
Marco Kaltofen: Sie können mit Sicherheit zusammen mit Nahrung aufgenommen werden. Es könnte so sein, dass … Ich meine, die Häufigkeit von Aktionen, in denen eine Hand zum Mund geführt wird, selbst wenn wir ausschließlich Erwachsene betrachten, ist für die meisten Leute ziemlich verblüffend. Aber für Kinder und auch alle Menschen, die mit Erdreich zu tun haben – Arbeitskräfte in der Landwirtschaft oder Bauarbeiter etwa – könnte dieser Aufnahmemechanismus ein nicht zu unterschätzender Pfad sein, wie dieses Material in den Körper gelangt. Was das Einatmen betrifft: zurzeit sind diese Partikel zu groß, um eingeatmet werden zu können. Aber so, wie sie sich verbunden haben, können sie auch wieder zerfallen, und in dem Fall könnten sie tatsächlich zu einer Gefahr in der Atemluft werden. Zum jetzigen Zeitpunkt würde ich aber vermuten, dass die Hauptgefahr in der oralen Aufnahme besteht, davon wären dann Kinder und Bauarbeiter am stärksten betroffen.
Arnie Gundersen: Ich kann mich daran erinnern, dass du letzten Oktober [2012; AdÜ] eine wissenschaftliche Veröffentlichung für die American Public Health Association [ein Zusammenschluss von Mitgliedern verschiedener medizinischer Disziplinen, deren Zweck die Förderung der öffentlichen Gesundheit darstellt; AdÜ] verfasst hast. In diesem Bericht ist ein Foto von Kinderturnschuhen. Wenn ich es richtig verstanden habe, dann sagst du, dass dieses Zeug etwa an den Schnürsenkeln von Kindern auftaucht und dann über die Hände schließlich bis zum Mund hin transportiert werden könnte, dass es andererseits aber sehr unwahrscheinlich ist, es einzuatmen.
Marco Kaltofen: Die Aufnahme über die Atmung ist sehr unwahrscheinlich wegen der Größe dieser Partikel. Man muss jedoch stets im Auge behalten, dass uns eine Probe von lediglich 100 Milligramm zur Verfügung stand, dass diese aber so radioaktiv war, dass die Physiker am Worcester Polytechnic Institute sehr, sehr neugierig darauf wurden. Ein Kind nimmt an einem Tag durch Hand-zum-Mund Bewegungen durchschnittlich 100 bis 200 Milligramm Erde zu sich. Das muss man entsprechend in Betracht ziehen.
Arnie Gundersen: Mein Gott, das ist ziemlich atemberaubend. Es stünde den Behörden dort drüben sehr gut an, wenn sie weiterhin auch Gebiete überprüfen, die schon einmal gesäubert worden sind, weil dieses Zeug, wie du schon gesagt hast, weiterwandern kann – es hält sich an keine politischen Grenzen.
Marco Kaltofen: Wir können auf mehrere Arten vorhersagen und im Modell darstellen, wohin sich dieses Material bewegt. Das ist auch der Grund, warum wir so begeistert über die Probe waren, denn da wir nun die Partikelgröße kennen und ein wenig über die Dichte dieser Teilchen wissen, können wir bessere Hypothesen darüber aufstellen, wo dieses Material schlussendlich hingelangen wird. Dadurch können wir den Menschen die Möglichkeit geben, die Dekontaminationsanstrengungen ein bisschen schlauer anzugehen, vielleicht auch die Orte gezielt auszuwählen, in denen diese Partikel in größerer Konzentration auftauchen, was selbstverständlich auch eine größere Gefahr bedeutet.
Nathaniel White Joyal: Daraus ergibt sich für uns die Gelegenheit, über Lösungsstrategien zu sprechen und darüber, wie man die Dekontamination organisieren sollte. Was kann getan werden, um diese Partikel in den Hotspots wieder loszuwerden?
Marco Kaltofen: Ich war mein ganzes Arbeitsleben lang Ziviltechniker, es gibt so viele Technologien für Dekontamination und Sanierung. An vielen Orten wurde das bereits gemacht, oft auch gar nicht so schlecht. Es ist im Bauwesen, in der Erschließung, auf Grundstücken jeglicher Art zur Routine geworden, sich mit diesen Belangen zu befassen. Ein erster Anstoß in diesen Dingen muss aber stets von oben kommen, es muss angeordnet werden, dass diese Probleme zu berücksichtigen sind. Wir kommen nun also in den Bereich der politischen Absichten. Die Technologie und die Methoden für eine wirksame Sanierung existieren. Es ist aber unumgänglich, dass die Menschen dies auch verlangen, und die Regierungen müssen dieser Aufforderung auch Folge leisten.
Arnie Gundersen: Seit dem letzten Jahr habe ich wiederholt gesagt, dass die japanische Regierung wirklich … Um ein Riesenproblem bekämpfen zu können, muss man sich erst einmal eingestehen, dass man ein Riesenproblem hat. Ich habe diesen Willen einzuräumen, dass es sich hier um ein großes Problem handelt, aber zu keinem Zeitpunkt wahrgenommen. Man tanzt um den heißen Brei herum, aber geht nicht zielstrebig an die Sache heran, auch wenn es nur darum geht, sich einzugestehen, wie ernst die Lage ist.
Marco Kaltofen: Ich kann mich zu den Vorgehensweisen der japanischen Regierung nicht weiter äußern, dazu fehlt mir jegliches Wissen. Ich kann aber feststellen, dass es sich hier um ein Problem handelt, bei dem man nicht um den heißen Brei herumtanzen kann. Hier handelt es sich um ein Problem, das einer umfassenden, flächendeckenden Lösung bedarf – wir haben so etwas bereits mit Erfolg durchgeführt. Wir haben zB mit Blei in der Umwelt aufgeräumt. Blei war eine Geißel für unsere Kinder und wahrscheinlich eine der größten Bedrohungen für die öffentliche Gesundheit, die wir erleben mussten. Wir sind als Nation und auch weltweit gegen dieses Problem vorgegangen und haben die Belastung drastisch reduziert. Das wurde von oben nach unten durchgesetzt, von ordentlicher Forschungsarbeit gestützt. Es gibt keinen Grund anzunehmen, dass wir bei der Verseuchung von Fukushima nicht das Gleiche erreichen können.
Arnie Gundersen: Weißt du, Marco, dies ist jetzt bereits das zweite Mal in 14 Tagen, dass wir genau vom gleichen Problem hören: dieses Problem wäre lösbar, aber man müsste mit ganzer Kraft, ohne jede Halbherzigkeit, darangehen, die notwendigen Maßnahmen gründlich durchzuführen. Wir haben einen Bericht auf unserer Fairewinds-Website, in unserem Blog mit dem Titel: Die Kernkraft entzaubern, von einem Berufsjournalisten namens Art Keller. Der Titel ist: Dekontamination für Fukushima Daiichi: Technikkatastrophe oder Krise der Staatsführung? Falls einige Leute, die uns zuhören, also ein bisschen mehr zu diesem Thema wissen wollen, dann können sie zu unserem Blog wechseln und den Augenzeugenbericht von Herrn Keller lesen, welchen Hindernissen sich amerikanische Firmen bei dem Versuch gegenübersehen, die Anlage zu dekontaminieren.
Nathaniel White Joyal: Ist das ein isolierter Einzelfall, oder ist es eher wahrscheinlich, dass es noch weitere solcher Hotspots gibt?
Marco Kaltofen: Es ist ein Einzelfall. Man kann eine Statistik aufstellen, wie oft uns Proben wie diese hier unterkommen werden. Wenn man dies auf Basis der Proben, die wir erhalten haben, durchführt, welche natürlich einer gewissen Auswahl entsprechen, da sie von freiwilligen Helfern stammen, so sprechen wir bei dieser Probe vom obersten Prozent. Es ist also ganz unglaublich konzentriert und außerordentlich dicht, aber glücklicherweise auch einigermaßen selten. Es wird ganz offensichtlich viel umfassender Untersuchungen bedürfen um herauszufinden, wie viele dieser lokalen Hotspots tatsächlich existieren. Eine Möglichkeit, dies zu leisten, bestünde darin, dass alle ihre Daten zur Verfügung stellen, damit man Vergleiche anstellen kann, die ein bisschen mehr statistisches Gewicht erlangen, weil man alle Proben vergleicht und daraus seine Schlüsse zieht.
Arnie Gundersen: Meines Erachtens ist dieses Material zwar selten, aber nicht einzigartig. Berichte über hochradioaktives Pulver gab es jetzt schon länger als ein Jahr – relativ nahe beim Kraftwerk, in einem Umkreis von weniger als 20 km. Es ist allerdings das erste Mal, dass wir diesen Stoff etwas ausführlicher untersuchen konnten. Ich denke, was diese Probe einzigartig macht, ist der Umstand, dass wir das kleine Stückchen hier im Labor haben und ganz verblüfft über die Verschiedenartigkeit und Konzentration von Isotopen sind, die es aufweist.
Marco Kaltofen: Wir haben großes Glück, dass wir diese Probe erhalten haben. Wir haben von diesem Material nun schon seit langer Zeit gehört und sind sehr froh darüber, dass dadurch eine Gelegenheit zur Analyse zustande gekommen ist. Es kann überhaupt keinen Zweifel daran geben, woher dieses Material stammt. Ich werde ehrlich sein: ich bin enttäuscht darüber zu erfahren, dass es wohl nicht einzigartig ist. Aber wenn man die Schwere des Unfalls in Betracht zieht, dann ist es gut nachvollziehbar, dass diese Art von Material freigesetzt wurde.
Nathaniel White Joyal: Mein Dank an euch beide, dass ihr euch heute die Zeit genommen habt, dabei zu sein!
Arnie Gundersen: Aber gerne, danke für die Einladung, Nat! Zuletzt möchte ich noch diese eine Sache hinzufügen: wir wurden von jemandem in Japan kontaktiert, den wir dann an Marco Kaltofen weiterverwiesen haben. Wir haben davon gewusst, dass diese Probe auf dem Weg zu uns war. Wenn Sie also glauben, dass Sie etwas haben, was von wissenschaftlichem Wert sein könnte, dann ist es sehr wichtig, dass Sie uns eine E-Mail zukommen lassen, bevor Sie die Probe an uns weiterleiten. Wir haben ein Formular, das wir im Voraus verschicken und das sicherstellt, dass wir mit der Probe sicher und angemessen umgehen, wenn sie im Labor eintrifft. Dieser Appell ist also an die Menschen in Japan gerichtet, speziell die aus der Präfektur von Fukushima: es gibt eine Vielzahl von Proben, die wir sehr gerne analysieren würden, aber bitte kontaktieren Sie uns im Voraus, damit wir sichergehen können, dass all die Verfahren eingehalten werden, die wir eingerichtet haben, um zu gewährleisten, dass die Sendung sicher verschickt wird, dass aber vor allem auch Sie selbst geschützt sind, wenn Sie eine Probe nehmen. Noch einmal danke, dass Sie die Sendungen von Fairewinds verfolgen!
Marco Kaltofen: Auf Wiedersehen allerseits!
Nathaniel White Joyal: Dieser Podcast ist eine Produktion von Fairewinds Energy Education.
Übersetzung und Lektorierung: www.afaz.at (ak)
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