Wiener Physiker haben gemeinsam mit internationalen Kollegen Proben aus einem großen Teil der Ostsee auf das Verhältnis von Uran-Isotopen untersucht.
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Vergangenes Jahr haben Physiker der Universität Wien eine neue Methode präsentiert, mit der sich die Quellen von strahlenden Uran-Isotopen identifizieren lassen. Mit diesem Verfahren sind die Forscher in Wasserproben aus der Ostsee nun – neben erwartbaren Spuren aus Kernwaffentests und europäischen Wiederaufbereitungsanlagen – auf eine bisher unbekannte, bedeutende Quelle von anthropogenem Uran gestoßen.

Altlasten des Atomzeitalters

Der von den Wiener Physikern entwickelte Fingerabdruck für anthropogenes Uran basiert auf den beiden Uran-Isotopen 233U und 236U und ihrem je nach Ursprung charakteristischen Verhältnis zueinander. Bei Uran-233 handelt es sich um Rückstände aus atmosphärischen Kernwaffentests aus den 1950er und 1960er Jahren. Dieses Isotop kommt allerdings nur in extrem niedrigen Konzentrationen vor, sein Nachweis gelang erst nach einer umfangreichen Aufrüstung des Vienna Environmental Research Accelerator (Vera) an der Universität Wien.

Der Teilchenbeschleuniger VERA der Forschungsgruppe Isotopenphysik in der Wiener Währinger Straße ist seit 1996 in Betrieb und für Beschleuniger-Massenspektrometrie (Accelerator Mass Spectrometry, AMS) optimierte. Die Anlage aus den USA wurde im Laufe der Jahre ständig erweitert und modernisiert; mit dem letzten Entwicklungssprung Iliams (IonLaserInterActionMassSpectrometry) konnte die Nachweisempfindlichkeit von Radioisotopen erheblich erweitert werden. Als weltweit einzige Forschungseinrichtung können mit Vera Uran-233-Spuren im Attogramm-Bereich, also einem Trillionstel Gramm, nachgewiesen werden.

Die Beschleunigeranlage Vera der Universität Wien wird als Massenspektrometer eingesetzt und verfügt über eine weltweit einzigartige Nachweisempfindlichkeit.
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Strahlenmedizinisch unbedenklich

Durch die Analyse von Uran-233 in der Umwelt in Verbindung mit der bereits etablierten Analyse von Uran-236 könne man jetzt unterscheiden, ob das Uran einer Probe aus Kernwaffentests entstammt oder aus Reaktoren, erklärte der Isotopenphysiker Peter Steier von der Universität Wien. Die beiden Uran-Isotope sind zwar aufgrund ihrer verschwindend geringen Radioaktivität strahlenmedizinisch unbedenklich. "Sie könnten aber auf nicht deklarierte Freisetzungen von Kernbrennstoffen hinweisen, die möglicherweise mit anderen, gefährlichen Isotopen einhergingen", so Steier.

Gemeinsam mit Kollegen der Technischen Universität Dänemark haben die Wiener Physiker in Proben aus einem großen Teil der Ostsee das Verhältnis der beiden Uran-Isotope untersucht. Dabei stießen sie auf einen "deutlich höheren Anteil" an Uran-236 als zu erwarten gewesen wäre, sagte Steier. Der Grund dafür muss eine bisher unbekannte, bedeutende Quelle von anthropogenem Uran sein. Aus dem Verhältnis von 233U und 236U könne man schließen, dass es sich dabei um Material handelt, das in Reaktoren erzeugt wurde.

Spekulationen über die Quelle

In der im Fachjournal "Nature Communications" veröffentlichten Arbeit diskutieren die Wissenschafter auch über die mögliche Herkunft des Urans. Dieses könnte aus Kernforschungsanlagen stammen, wie etwa hohe 236U-Werte im Sediment in der Nähe von Studsvik (Schweden) belegen, oder aus Kernreaktoren, die auf dem Meeresboden der Ostsee entsorgt wurden, schreiben die Wissenschafter in ihrer Arbeit. (red, APA, 12.2.2021)