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Schmutzige Bombe, radiologische Bombe

Antiterror-Einheiten der östereichischen Bundesheeres ©goruma ("Foto: Bundesheer")

Unter einer schmutzigen Bombe, auch als radiologische Bombe bezeichnet, versteht man nach der Definition der Internationalen Atomenergiebehörde (IAEA) in Wien einen konventionellen Sprengsatz, der bei seiner Explosion radioaktives Material, mit dem er gemischt worden war, in der Umgebung freisetzt.
Es kommt dabei jedoch zu keiner Kernreaktion wie bei Kernwaffen, sondern "nur" zu einer Verstrahlung eines begrenzten Gebietes. 

Die Diskussion um das Polonium 210, durch das der Russe Alexander Litwinenko in London am 23. November 2006 ums Leben kam, hatte die Diskussion um die Möglichkeit des Einsatzes einer schmutzigen Bombe erneut ins Zentrum des Interesses gelenkt.
So waren 47 Staats- und Regierungschefs  bereits Mitte April 2010 in Washington anlässlich einer Konferenz zur Atom-Sicherheit zusammengekommen.
Eine weitere Nuklear-Konferenz (Gipfel zur nuklearen Sicherheit) - es war die vierte Konferenz zu dieser Thematik - fand Ende März 2016 auf Einladung des US-Präsidenten Barack Obama in Washington statt.
An der Konferenz nahmen  50 Staaten teil, darunter - mit Ausnahme von Nordkorea und Russland -  alle Staaten, die im Besitz von Nuklearwaffen sind:
China, Frankreich, Großbritannien, Indien, Israel, Pakistan sowie die USA.

Besonders brisant waren Hinweise darauf, dass die Attentäter von Brüssel Ibrahim und Khalil El Bakraoui den Leiter des belgischen Forschungs- und Entwicklungsprogramms für Atomenergie ausspioniert hatten

Ein mögliches Szenario mit Polonium

Im Folgenden wird eine Modellrechnung für das sehr gefährliche Nuklid Polonium 210 (Po 210) vorgestellt. Vergleichbare Rechnungen könnten für zahlreiche andere Nuklide mit entsprechenden Modifikationen erstellt werden.

Mit Hilfe eines heliumgefüllten Ballons , einer Drohne oder einem Sportflugzeug könnte man einige Kilogramm Sprengstoff in eine größere Höhe verbringen.
Dort könnten z. B. 10 g radioaktives Polonium 210 (Halbwertszeit: 138,4 Tage) - gemischt mit dem konventionellem Sprengstoff -  zur Explosion gebracht werden. Statt des Sprengstoffs könnte auch eine Mischung von Aluminium und Eisenoxyd (Thermit), das Temperaturen von über 3.000 °C erzeugt, verwendet werden.
Mit Hilfe einer Fernzündung könnte das Gemisch gezündet werden, so dass das Polonium verdampfen und herabrieseln würde.
Um die Folgen eines derartigen Anschlags abschätzen zu können, sei  von einer "Explosionshöhe" von 500 m und einer Fläche unter dem Explosionsort von 3,14 km2 ausgegangen. Diese Fläche entspricht einer Kreisfläche mit einem Radius von 1 km. Daraus folgt ein Kegel mit dem Explosionsort als Spitze, der folgendes Volumen hätte:

V = 1/3 · 3,14 km2 · 0,5 km
V = 0,52 km3

Mit Hilfe dieses Wertes ist zu berechnen, wie viel Polonium sich pro m3 in dem Volumen des Kegels bei einer angenommenen gleichmäßigen Verteilung befinden würde. Das errechnet sich mit Hilfe der Division von 10 g Polonium durch das Volumen des Kegels, also:

10 g/0,52 km3 = 10 g/520 Mio. m3

Es ergeben sich aufgerundet 0,02 µg Polonium pro m³ (µ = Millionstel).
Eine erwachsene Person atmet pro Atemzug zwischen 0,5 und 0,8 l Luft ein - bei im Mittel 15 Atemzügen pro Minute. Das ergibt pro Stunde zwischen 0,43 m3 und 0,72 m3 Luft.
Damit würden 0,02 µg · 0,43 = 0,009 µg bzw. 0,02 µg · 0,72 = 0,016 µg Polonium innerhalb einer Stunde in die Lunge einer ungeschützten Person gelangen.
Bei der Verwendung von z.B. 50 g würde sich der Wert natürlich verfünffachen.

Das vorgestellte Modell ist stark idealisiert,  sodass es in der Praxis kaum so ablaufen würde. In der Realität wäre die Verteilung des Poloniums  oder einer anderen radioaktiven Substanz sicherlich nicht so homogen (gleichmäßig) über das Kegelvolumen verteilt wie angenommen.
So würde es z. B. durch Wind oder andere Einflüsse zu einer ungleichmäßigen Verteilung kommen. Das würde bedeuten, dass eine Reihe von Menschen, die sich in dem Kegel befinden, weniger und andere mehr einatmen würden.
Es wären dann zwar weniger Menschen betroffen, diese aber erheblich schlimmer.

Strahlenbelastung nach Inhalation
Polonium ist ein Alphastrahler. Nach Berechnungen des Strahlenschutzexperten  Prof. Paretzke aus Neuherberg bei München, haben bereits 0,01 µg Polonium 210, das sich im gesamten Körper verteilt hat, eine Strahlenbelastung von 1 Sv (Sievert)  zur Folge.
Da sich das eingeatmete Polonium aber zum größten Teil in der Lunge anlagert, wäre sie etwa mit dem Zehnfachen der Ganzkörperdosis belastet, also zwischen 9 und 16 Sievert.
Diese der Lunge innerhalb relativ kurzer Zeit verabreichte Dosis würde zu schweren Schäden der Lunge und damit möglicherweise zum Tod des Betroffenen führen.
Aber es ist, je nach der Höhe der Belastung der Lunge, auch noch Jahre später mit einer Lungenfibrose oder Lungenkrebs zu rechnen

Strahlenbelastung von außen
Zur Berechnung der Strahlenbelastung einer Person, die sich ungeschützt auf einer verstrahlten Fläche befindet, nehmen wir zur einfacheren Berechnung an, dass sich eine Aktivität von 1 TBq (= 1012 Bq) auf einer Fläche von 1 km² ( = 106 m²) gleichmäßig verteilt hat.
Das bedeutet in diesem Fall eine flächenbezogene Aktivität von 1 MBq (= 106 Bq) pro m².
Diese flächenbezogene Aktivität muss mit einem Faktor multipliziert werden, der für jedes Radionuklid verschieden ist und aus Tabellen entnommen werden muss.
Das Ergebnis der Berechnung ergibt für eine ungeschützte Person eine Strahlenbelastung durch das Polonium von:
Praktisch Null und rührt daher, dass Polonium 210 praktisch nur Alphastrahlen aussendet, die - wie erwähnt - bei einer Inkorparation (Inhalation) jedoch extrem gefährlich sind.
Von außen werden sie bereits durch die Kleidung absorbiert.

Weitere Informationen

Eine ausführliche Darstellung der gesundheitlichen Folgen von niedrigen oder hohen Strahlendosen finden Sie bei uns durch Anklicken der beiden Links.

Welche Radionuklide kämen noch in Betracht

Möglicher Wirkungsbereich einer "Schmutzigen Bombe © goruma (H.Ganter)

Plutonium 239
Bei der Aufnahme von 1.000 Bq = 1 kBq Plutonium 239 über die Atmung ergibt sich eine Strahlenbelastung von 50.000 μSv = 50 mSv.
Bei der Aufnahme derselben Menge über den Magen-Darmtrakt, also über Essen und Trinken, beträgt die Strahlenbelastung 250 μSv.
Die Strahlenbelastung von außen berechnet sich unter den gleichen Annahmen wie beim Polonium zu:
1,32 nSv (1 nSv = 10-9 Sv) pro Stunde, Das ist extrem wenig. Gefährlich sind jedoch die Alphateilchen bei einer Inkorporation.

Jod 131

Da Jod 131 auch in der Medizin verwendet wird, wäre es sicherlich leichter, an diese Substanz zu gelangen. Aber bei der Verwendung von Jod 131 mit einer Halbwertszeit von rund 8 Tagen als Radionuklid für eine schmutzige Bombe, wären die gesundheitlichen Auswirkungen höchstwahrscheinlich einiges geringer als bei der Verwendung von Polonium 210 oder Plutonium 239. Außerdem befindet sich in den nuklearmedizinischen Praxen oder Kliniken nicht genügend Jod, um damit eine schmutzige Bombe herzustellen.
Deshalb müsste schon eher ein Unternehmen - das die Substanz herstellt oder dessen Transportwagen - überfallen werden, um an eine ausreichende Menge zu gelangen.
Aber es würde wohl nur wenige Minuten dauern, bis so ein Überfall den Sicherheitsbehörden bekannt wäre.
Bei der Aufnahme von 1.000 Bq = 1 kBq Jod 131 über die Atmung ergibt sich eine Strahlenbelastung von 2,4 μSv.
Bei der Aufnahme derselben Menge über den Magen-Darmtrakt, also über Essen und Trinken, beträgt die Strahlenbelastung 22 μSv.
Die Strahlenbelastung von außen berechnet sich unter den gleichen Annahmen wie beim Polonium zu:
Die Strahlenbelastung von außen berechnet sich unter den gleichen Annahmen wie beim Polonium zu:
1,35 μSv pro Stunde

Nach rund 80 Tagen (10 Halbwertszeiten) wäre eine verstrahlte Region übrigens wieder bewohnbar.

Kobalt 60 (Co 60)

Die typische Aktivität in einer Kobalt-Quelle zur medizinischen Anwendung betrug bzw. beträgt bei einer neu installierten Quelle rund 6.000 Curie = 6.000 · 3,7· 109 Bq = 222· 1012 Bq.
Das Gewicht derartiger Quellen lag bzw. liegt unter 100 g.
Sollten sich Attentäter einer derartigen Quelle, die beispielsweise bereits auf 3.000 Curie abgefallen ist, bemächtigen, wären sie ohne Abschirmung noch in einem Abstand von 1 m pro Stunde einer Strahlendosis von 39 Sv ausgesetzt - eine absolut tödliche Dosis.
In einem Abstand von 10 cm wäre die Strahlenbelastung sogar 100 Mal so hoch - damit würde man keine Stunde überleben.
Allerdings könnten größere Strahlenschäden mit Hilfe von Bleiabschirmungen vermieden werden. Aber beim Handling käme man der Quelle dennoch gefährlich nahe.
Die Halbwertszeit von Kobalt 60 beträgt 5,26 Jahre. Ein verseuchtes Gebiet wäre daher frühestens nach 50 Jahren (10 Halbwertszeiten) wieder bewohnbar. Unter der Halbwertszeit versteht man die Zeit, nach der die Aktivität eines Radionuklids auf die Hälfte abgefallen ist.
Früher wurden zudem Kobalt 60 oder Caesium 137 in der Strahlentherapie zur Krebsbehandlung verwendet. In Deutschland sind immer noch einige Co 60-Quellen in Gebrauch.
Caesiumquellen unseres Wissens dagegen nicht.
Die Strahlenbelastung von außen berechnet sich unter den gleichen Annahmen wie beim Polonium zu:
8,64  μSv pro Stunde.

Caesium 137
Nach dem Reaktorunglück von Tschernobyl im April 1986 ist der Boden in Teilen Deutschlands immer noch mit CS 137 belastet, sodass aus diesen Regionen z.B. Pilze und oft auch Wildschweine nicht zum Verzehr zugelassen sind.
Die Halbwertszeit von Cs 137 beträgt rund 30 Jahre.
Die Strahlenbelastung von außen durch Cs 137 berechnet sich unter den gleichen Annahmen wie beim Polonium zu:
1,03 nSv (10-9 Sv) pro Stunde, was extrem wenig wär.

Iridium 192
Das Radionuklid Iridium 192 wird in der Medizin u.a. in der Strahlentherapie zur Afterloading-Therapie einer Reihe von Krebsarten verwendet.
Aber auch in der Industrie kommt es wegen seiner von Gammastrahlung mit einer Energie von etwa 550 keV (Kiloelektronenvolt) in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung zur Anwendung.
Unter der Annahme, dass auch in diesem Fall eine Aktivität von 1 T Bq (= 10 12 Bq) des Ir 192 auf einer Fläche von 1 km² = 10 6 m² gleichmäßig verteilt worden wäre, so würde das bei einer ungeschützten Person in der Mitte der Fläche zu einer Strahlenbelastung (Dosisleistung) von:
2,89 Sv pro Stunde führen.
 

Wichtiger Hinweis

Es gibt die Sorge, dass Terroristen z.B. in Russland oder in den von dem IS eroberten Gebieten an diverse Radionuklide gelangen könnten, um sie als schmutzige Bombe einzusetzen.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass sich beispielsweise an der Deutsch-Polnischen Grenze getarnte Strahlenmessgeräte befinden.
Das hatte häufiger dazu geführt, dass beispielsweise Menschen, die sich einer Radio-Jodtherapie der Schilddrüse unterzogen bzw. unterziehen, an der Grenze aufgehalten werden, bis dieser Tatbestand geklärt werden konnte.
Insofern dürfte die Einfuhr von radioaktiven Substanzen nach Deutschland extrem schwierig sein.

Tests in Israel

Israel schätzt die Gefahr, dass Terroristen eine schmutzige Bombe einsetzen so groß ein, dass seit  2010 vier Jahre lang Versuche über die Auswirkungen eines derartigen Anschlags in der Negev-Wüste  unternommen wurden.
Als radioaktive Substanz wurde Technetium 99 m (Tc 99m) mit einer Halbwertszeit von rund 6 Stunden verwendet. Technetium wird in der Medizin verwendet, steht aber wegen seiner Herstellung in Praxen oder Kliniken in keiner für einen Anschlag verwendbaren Menge zur Verfügung.
Die Tests der Israelis fanden im Rahmen eines Projekts von Wissenschaftlern des Atomreaktors in Dimona unter der Bezeichnung "Sade Jarok" (grüne Wiese) statt. Dabei wurden u.a. Methoden zur Abwehr und dem Vorgehen nach der Explosion einer "schmutzige Bombe" getestet.
Insgesamt wurden 20 Sprengsätze mit einem Gewicht von 250 g bis 25 kg getestet.
Bei den Tests  hatte sich gezeigt, dass die psychologischen Auswirkungen - z.B. infolge einer Massenpanik - erheblich gefährlicher wären, als mögliche Strahlenschäden.

Welchen Schutz gibt es?

Es müsste bei einem derartigen Anschlag eher nicht mit  Toten gerechnet werden, aber mit vielen möglicherweise verstrahlten Menschen, die ein erhöhtes Krebsrisiko hätten.
Außerdem käme es ohne Zweifel zu Panikreaktionen der Menschen in der betroffen Stadt.

Daher müssen die zuständigen Behörden unbedingt auf ein derartiges Szenario vorbereitet sein, auch wenn ein derartiger Anschlag sehr unwahrscheinlich - aber dennoch nicht vollständig auszuschließen ist
Da es in den Innenstädten keine oder nur unzureichend entsprechende Messinstrumente gibt, würde es möglicherweise eine Weile dauern, bis die Behörden realisiert hätten, was überhaupt vorgefallen ist.

Nach Kenntnis einer radioaktiven Verstrahlung  sollte erst einmal man in seinen Wohnungen verbleiben und dort Fenster und Türen verschlossen halten. Zusätzlich könnte man durchnässte Decken, Matratzen oder Laken vor die Wände oder Fenster legen bzw. hängen.
Dadurch würde die Strahlenbelastung durch die Gammastrahlung ein stückweit reduziert.
Im Freien wäre die Verwendung von (nassen) Tüchern, Hemden, Jacken u. ä., die vor Nase und Mund gehalten würden, ein erster guter Schutz gegen eine Inkorporation (Aufnahme in den Körper) des Radionuklids.
Sinnvoll wäre es zudem, U-Bahnhöfe, Tiefgaragen u.ä. aufzusuchen.
Das gilt insbesondere, sofern Polonium 210 oder Plutonium 239 verwendet worden wären, da sie neben der Gammastrahlung Alphateilchen aussenden, die in Wasser, der Haut oder der Kleidung nur eine Reichweite von weniger als 1 mm besitzen und daher von außen bereits durch die Kleidung absorbiert werden.
Dafür sind sie aber im Körper - wenn sie also z.B. eingeatmet wurden -umso gefährlicher. Allerdings sollte man die Augen schützen, da es zu einer Linsentrübung kommen könnte.
Es wäre dann die Aufgabe der Behörden, zu entscheiden ob eine möglichst gefahrlose Evakuierung der Menschen aus dem betroffenen Gebiet erforderlich ist.

Gefährdungspotenzial
Wie die obigen Berechnungen der Strahlenbelastung einer ungeschützten Person im Freien zeigen, ist die Strahlenbelastung von außen selbst bei einem längeren Aufenthalt (einige Stunden) eher gering.
Eine Gefahr besteht allerdings bei der Inkorporation von Radionukliden.

Nachweis von Radionukliden

Es ist zu hoffen, dass nach der Feststellung einer radioaktiven Verstrahlung sehr schnell festgestellt werden kann, um welches Radionuklid es sich handelt. Nicht zuletzt davon hängen die weiteren Maßnahmen ab, die ergriffen werden müssen.
Das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) betreibt deutschlandweit ein Netz von 1.800 Messstellen für ionisierende Strahlung - der häufiger verwendete Begriff "radioaktive Strahlung" ist übrigens nicht korrekt.
Diese Messstellen sind 24 h in Betrieb und würden bei Überschreiten einer bestimmten Grenzdosisleistung automatisch Alarm auslösen.
Leider gibt es die Messstellen eher nicht in den Innenstädten der Großstädte, die aber besonders gefährdet wären. Zusätzlich verfügt das BfS aber über sechs Messfahrzeuge, mit denen die Radionuklide bei einer Verstrahlung festgestellt werden können.
Nach Auskunft der Berliner Polizei verfügt das hiesige Landeskriminalamt  ebenfalls über Dosimeter, die eine Identifizierung von Radionukliden ermöglicht und natürlich eine Dosisleistung messen kann
Sie finden eine Übersicht über die Messstellen des BfS unter:
http://odlinfo.bfs.de/

Hinweis
Die einzige deutsche Firma, die Messgeräte für ionisierende Strahlung herstellt, die mittels einer eingebauten Radionuklid-Bibliothek über 40 Radionuklide unterscheiden und zusammen mit der Dosisleistung anzeigen kann ist:
innoRid GmbH
Am Eichenboich 19
41516 Grewenbroich
Tel: 0049 - (0)2182 -82 26 26

Zusammenfassung

Wenn z.B. in Berlin, Hamburg oder München über die Medien "unkommentiert" verbreitet würde, dass Teile der Innenstadt mit radioaktivem Material verseucht worden sei, würden sich wahrscheinlich in kurzer Zeit zig Tausende Menschen in Ihre Autos setzen, um die Region zu verlassen.
Die Straßen wären sehr schnell hoffnungslos verstopft.

Daher ist zu hoffen, dass es erstens Evakuierungspläne gibt und zweitens genügend Fachleute, die der Bevölkerung über die Medien schnell, glaubwürdig und kompetent die richtigen Verhaltensweisen nahebringen können.
Dazu gehört eine Einschätzung des Gefährdungspotenzials und ob beispielsweise eine Evakuierung erforderlich ist. Nach den obigen Berechnungen der Strahlenbelastung von außer her dürfte erst einmal nicht erforderlich sein.
Jedoch müsste bei der Gefahr einer Inkorporation - z.B. von Alphastrahlern wie Polonium oder Plutonium -  darüber nachgedacht werden.

Also ist es das Beste, erst einmal zu Hause oder in einem halbwegs geschützten Gebäude (U-Bahn, Tiefgarage) zu bleiben und  für das weitere Verhalten sachgerechte Informationen über die Medien abzuwarten!
Wer sich im Freien aufhält muss sich unbedingt vor einer Inkorporation schützen, dazu reichen erst einmal, wie erwähnt, (feuchte) Tücher vor dem Mund und der Nase.


Kommentare
Michael B.  (Dienstag, 11.07.2017)
Mein Kompliment zu dieser einmalig umfangreichen und verständlichen Darstellung. Was mich sehr erstaunt hat, ist die Tatsache, wie gering die Strahlenbelastung von außen ist - sogar bei Plutonium. Das ist ein klares Sgnal, unbedingt zu Hause zu bleiben.
Jule loke  (Sonntag, 27.03.2016)
Die Terroristen machen alles, um dem Westen zu schaden
Albert Friedrichs  (Mittwoch, 23.03.2016)
Ich hoffe, dass diese Terroristen nicht auch noch auf die Idee kommen, den Terror auf den Einsatz einer schmutzigen Bombe auszudehnen. Übrigens: Besitzt jemand bei Goruma ein Strahlenmessgerät, sodass Sie über Ihre Seite die Menschen mit objektiven Werten beliefern könnten? GORUMA.: Leider nicht mehr, aber wir werden Ihre Idee aufgreifen und bald eins erwerben! Aber es sei erwähnt, dass Die Gefahr eines derartigen Terrorangriffs extrem unwahrscheinlich ist. Zudem würden unsere Sicherheitsbehörden so etwas bereits in einem frühen Stadium mitbekommen
Daniel  (Freitag, 27.11.2015)
Der Einsatz einer "schmutzigen Bombe" durch den IS ist höchst unwahrscheinlich. Die können und wollen nichts weiter als Anschläge mir Schusswaffen und Bomben zu machen. Zudem wäre ein derartiger Anschlag mit einem erheblichen Aufwand verbunden - besonders die Beschaffung von radioaktiven Substanzen wäre extrem schwierig. Aber sollte es dazu dennoch kommen, hätte Mosche mit seiner Prognose einer Massenpanik wohl recht.
Mosche  (Montag, 08.06.2015)
Eine sehr gute Darstellung. Die Tests in Israel sind mir bekannt, da mein Bruder daran beteiligt war. In der Tat wären die psychologischen Auswirkungen riesig. Man stelle sich vor, über die Medien würde verbreitet, dass über der Mitte von Berlin - wo ich seit vielen Jahren lebe - eine schmutzige Bombe explodiert ist. Die folgende Massenpanik kann man sich gut vorstellen.


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