[:ja]ＮＰＯ法人チェルノブイリ救援・中部の理事を務める河田昌東さんの論文をご本人の許可を得て、ライプツィヒ大学のシュテフィ・リヒター教授がドイツ語に翻訳し、日本語とドイツ語でSayonara Nukes Berlinのホームページに掲載しました。
現在も続いている福島第一原発からの放射能汚染水流出問題は、今後も簡単には解決出来そうにない。その大きな原因は「トリチウム」にある。原子炉内で溶けた燃料を冷やすために10年経った今も毎日140トンの冷却水を炉心に注入しており、それが汚染水となってたまり続けている。東電の発表では２０１１年５月～２０１３年７月にかけて流出したトリチウム量は約20～40兆（20～40×1012）ベクレル（Bｑ）で、この中には事故直後に流出した高濃度の汚染水や東電が意図的に放出した汚染水中のトリチウムは含まれていないという。また、汚染水に含まれるセシウムその他の放射性元素はＡＬＰＳ（多核種処理装置）で回収できるが、このシステムではトリチウムは処理できない。そのため、ＡＬＰＳ等で処理後のトリチウム汚染水は、タンクに貯蔵しているがその量は既に120万トン、1200個の貯蔵タンクにためられているが、敷地に余裕がなくなり廃炉作業にさしつかえるという。東電や原子力規制委員会はじめIAEAまでもが「海水で薄めて放出」を主張し、政府は福島県民はじめ全漁連や国民の声を無視して、2021年4月13日に、トリチウム汚染水の海洋放出を決めるという
。ではトリチウム水の海洋放出は何故問題なのか。
（1）トリチウムって何？
トリチウム（Tritium：略号T）は日本語では三重水素と呼ばれ、化学的性質は水素（H）と同じである。水素は原子核に一個の陽子（P）、その周りを一個の電子（e）が回っている最も小さい安定元素である。トリチウムは原子核に一個の陽子の他に２個の中性子（Ｎ）を含み（1P2N）、不安定なため中性子の１個が電子を放出して陽子に変化し、原子核に２個の陽子と１個の中性子を含む（2P1N）新しい元素（ヘリウム He）になって安定化する。この時放出される電子がベータ放射線である。トリチウムの半減期は12.3年である。原子炉の中では、冷却水（H2O）に僅かに含まれる重水（H-O-D）の重水素（D）の原子核に中性子が取り込まれたり、不純物のリチウム-6という物質が分解したりしてトリチウムが出来る。従って、原子炉の冷却を続ける限りトリチウムは新たに生産され続ける。一方、我々が生きている生活圏でもトリチウムは存在する。過去の核実験や宇宙線の影響で、地球上の水の中には1～2Bq/L程度のトリチウムが含まれている。
（2）トリチウムは何故除去出来ない？
国や東電、原子力規制委員会などは、トリチウム水は処理できないから海洋放出せざるを得ない、という。何故処理できないのか。トリチウムの化学的性質が水素と同じで、トリチウム（T）を含む水（T-O-H）と通常の水（H-O-H）が区別出来ないからである。セシウム137やストロンチウム90など多くの放射性物質の除去には、その元素の化学的性質を利用し吸着や濾過などを行い除去する。しかし、通常の水とトリチウムを含む水はこうした化学的方法では区別できず除去できない。その結果、沸騰水型原発では原子炉内で年間20兆Bq（20×1012）のトリチウムが生成されるが、その殆どを放出可能な年間22兆（22×1012）Bqの海洋放出基準が定められている（濃度では60000Bq/L）。余談だが、青森県六ヶ所村の再処理工場が通常に稼働すれば、年間１９００兆Bq（1.9×1015）を大気中に、1.8京Bq(1.8×1016)を海中に放出する予定である。トリチウムの放出基準は事実上存在せず、現実追認であり原発を運転すれば必ず発生する。これも原発を稼働してはならない原因の一つである。
- トリチウムの何が問題か
トリチウム水は通常の水と同様、経口や呼吸、皮膚を通じて体内に入る。体内でも普通の水と同様に血液や体液を通じて細胞内の様々な代謝反応に関与し、タンパク質や遺伝子（DNA）の中の水素の代わりにその成分として入り込む。体内で水として存在する場合は新たに入ってくる水に置きかわり体外に排出される（生物学的半減期は12日）が、こうした細胞内の有機物の構成成分として取り込まれたトリチウムは容易に代謝されず、その分子が分解されて水になるまで長時間留まり（放射線生物学者ロザリー・バーテルによると少なくとも15年以上）、ベータ線を出し続けることになる（1）。 盛んに細胞分裂する若い細胞ではより多くのトリチウムを成分として取り込む。体内の有機物に取り込まれたトリチウムはOBT (Organic Bound Tritium：有機結合トリチウム)と呼ばれ、セシウムのように単に元素として体内に存在し放射線を出す放射能とは区別が必要だが、国際放射性防護委員会（ICRP）はこの点を過小評価している。トリチウムの出すベータ線はエネルギーが極めて小さく、外部被爆は殆ど問題にならないが、こうして体内の構成成分に取り込まれると、全てのベータ線は内部被曝の原因になる。
（4）DNAに取り込まれたトリチウムの問題
トリチウム水を介してトリチウムはDNAの中の酸素や炭素、窒素、リン原子と結合し、化学的には通常の水素原子と同じ振る舞いをするが、半減期とともに電子（ベータ線）を放出して周囲を内部被曝させ様々な分子を破壊する。しかし、それだけではない。トリチウムが壊れヘリウム原子に変わると、トリチウムと結合していた炭素や酸素、窒素、リン等の原子とトリチウムとの化学結合（共有結合）が切断する。ヘリウムは全ての元素の中で元も安定な元素で、他の元素とは結合出来ないからである。その結果、DNAを構成している炭素や酸素、窒素、リン原子は不安定になり、DNAの化学結合の切断が起こる。このように、トリチウムの効果は崩壊時に出すベータ線の被曝だけではなく、一般的な放射性物質による照射被爆とは異なる次元の、構成元素の崩壊という分子破壊をもたらすのである。いわゆる照射被爆は確率論的現象だが、DNAの破壊はトリチウムの崩壊と共に必ず起こる現象である（1）。
- トリチウム汚染で起こること
核実験が始まった1950年代以降、トリチウムの生物学的影響に関する研究は数多く行われている。最も広く知られているのは染色体の切断などの異常である。人リンパ球を使った実験ではトリチウム水に晒された場合、3700Bq/ml位から染色体異常が起こり、370万Bq/mlではほぼ全ての細胞で染色体の切断が起こる。DNAの構成要素の一つチミジンの水素をトリチウムで置換した場合、37Bq/ml位から染色体の異常が始まり19万Bq/mlの濃度では100％の細胞が染色体異常を起こす（2）。生体次元での研究も数多くあり、染色体異常（突然変異）の結果、致死的なガンなどの健康障害が指摘されている。特に問題なのは子宮内胎児への影響である。胎盤は通常の水とトリチウムを区別出来ないため、トリチウム水はそのまま胎児に入り、盛んに分裂中の細胞に取り込まれる。その結果、胎児に異常が起こり死産や早産、流産などの他、様々な先天異常などの原因になる。米国カリフォルニア州のローレンス・リバモア国立核研究所のT. ストラウムらの研究（3）ではトリチウムによる催奇形性の確率は致死性ガンの確率の6倍にのぼる。カナダのオンタリオ湖はカナダ特有の重水原子炉から出る大量のトリチウムによる汚染が知られている。その結果、周辺地域で1978～1985年の間に出産異常や流死産の増加が認められ、ダウン症候群が１.８倍に増加し、胎児の中枢神経系の異常も確認された（4）
このように、トリチウムは放射線のエネルギーが低いためにその影響が過小評価されがちだが、ベータ線被曝だけでなく、生体分子の構成成分の破壊を通じて、他の放射性物質とは全く異なる生物への影響もたらすことが大きな問題である。トリチウムの海洋放出は、政府の言うような単なる風評被害ではなく実害が起こる。
- 文献
- Rosalie Bertell : The Health Effects of Tritium (http://www.beyondnuclear.org/)
- 堀、中井：総説：低レベル・トリチウムの遺伝的効果について：保健物理（1976年）11, p1-11.
- Straume, T and Carsten, AL.：Tritium Radiobiology and Relative Biological Effectiveness. Health Physics. 65 (6) :657-672;（1993）
- Tritium Releases from the Pickering Nuclear Generating Station and Birth Defects and Infant Mortality in Nearby Communities ：Atomic Energy Control Board, Report INFO-0401 (1991)
河田昌東：１９４０年秋田県生まれ。２００４年名古屋大学理学部定年退職。現在、ＮＰＯ法人チェルノブイリ救援・中部理事。遺伝子組換え情報室代表。専門は分子生物学、環境科学。
https://youtu.be/GCeIMmP9-Dk[:de]Warum jetzt Tritium?
Im April diesen Jahres (2021) erteilte die japanische Regierung dem Energiekonzern TEPCO, Betreiber des havarierten Atomkraftwerkes Fukushima Daiichi, die Erlaubnis, künftig radioaktiv kontaminiertes Wasser in den Pazifik ablassen zu dürfen. Mehr als eine Million Tonnen solchen Wassers lagern bereits in über 1000 Tanks, und täglich kommen etwa 140 Tonnen hinzu – vor allem, weil der geschmolzene Brennstoff in drei explodierten Reaktoren nach wie vor gekühlt werden muss. Zwar wird dieses Wasser behandelt und von Cäsium 137 oder Strontium-90 bereinigt, nicht aber vom Tritium, einem Wasserstoff-Isotop, das auch als “weicher Beta-Strahler” gilt.
Die Entscheidung sorgt seither nicht nur in Japan selbst, sondern auch in den Anrainerstaaten – besonders in Südkorea und China – für heftigen Protest. Aber auch unter Experten wird gestritten: Während die einen beschwichtigen, Tritium sein in geringen Mengen nicht gefährlich und die von TEPCO beabsichtigte Verdünnung des tritiumhaltigen Wassers vor der Einleitung ins Meer entspreche internationalen Standards, warnen die Gegner vor dieser Maßnahme. „Das Wasser in den Ozean zu leiten, stellt ein unverantwortliches ökologisches und gesundheitliches Risiko dar. Selbst wenn die Filtersysteme irgendwann so arbeiten sollten, wie TEPCO behauptet, enthält das verseuchte Wasser immer noch das gesundheitsgefährdende Tritium“, äußert sich etwa Dr. Alex Rosen, Kinderarzt und Vorstandsmitglied der Organisation “Internationale Ärzte für die Verhütung des Atomkrieges” (IPPNW /
https://www.ippnw.de/startseite/artikel/de/ippnw-mahnt-vor-verklappung-von-radi.html ). Ähnlich argumentiert auch der Autor des folgenden Artikels, der Molekularbiologe Masaharu Kawata, zugleich ein Umweltaktivist, der u.a. die “Association to Help Chernobyl” mitbegründet hat.
Tritium in Fukushima — was ist das Problem?
Masaharu Kawata (12. April 2021)
(ins Deutsche übersetzt von Steffi Richter)
Nach wie vor tritt aus dem AKW Fukushima Daiichi radioaktiv kontaminiertes Wassers aus, und es scheint, als ließe sich dieses Problem auch künftig nicht so leicht lösen. Das liegt vor allem am Tritium. Noch heute, zehn Jahre nach dem Unfall, werden immer noch täglich 140 Tonnen Kühlwasser in die Reaktorkerne gepumpt, um den geschmolzenen Brennstoff zu kühlen, und das Wasser ist immer noch kontaminiert. Angaben von TEPCO zufolge wurden zwischen Mai 2011 und Juli 2013 etwa 20 bis 40 Billionen (20 bis 40 x 1012) Becquerel (Bq) Tritium freigesetzt. Dabei seien das unmittelbar nach dem Unfall abgeflossene hochgradig kontaminierte Wasser und das Tritium im von TEPCO vorsätzlich abgelassenen kontaminierten Wasser nicht mit berücksichtigt worden. Hinzu komme, dass zwar Cäsium und andere im kontaminierten Wasser enthaltene radioaktive Elemente mit dem ALPS-Verfahren (Advanced Radionuclide Processing System) entfernt werden können, Tritium aber sich mit diesem System nicht herausfiltern lasse. Daher würden bereits 1,2 Millionen Tonnen mit ALPS behandeltes, aber tritiumhaltiges Wasser in 1.200 Tanks lagern, doch gebe es nun nicht mehr genügend Platz auf dem Gelände, und die Stilllegungsarbeiten würden behindert. TEPCO, die Atomaufsichtsbehörde und selbst die IAEO bestehen darauf, das Wasser mit Meerwasser zu verdünnen und es abzulassen, und die Regierung beschloss am 13. April 2021, das tritiumhaltige Wasser künftig ins Meer zu leiten, dabei die Stimmen der Bevölkerung der Präfektur von Fukushima, der Fischereiverbände und des ganzen Landes ignorierend.
Worin also besteht das Problem, das tritiumhaltige Wasser ins Meer abzulassen?
(1) Was ist Tritium?
Tritium (chem. Zeichen T, „dreifach schwerer Wasserstoff“) hat die gleichen chemischen Eigenschaften wie Wasserstoff (H). Wasserstoff ist das kleinste stabile Element mit einem Proton (P) und einem Elektron (e) in seinem Kern. Tritium enthält in seinem Kern außer einem Proton noch zwei Neutronen (1P2N) und ist instabil, so dass eines der Neutronen ein Elektron abgibt, das sich in ein Proton verwandelt; es stabilisiert sich dann zu einem neuen Element (Helium He) mit zwei Protonen und einem Neutron in seinem Kern (2P1N). Die dabei emittierten Elektronen sind Beta-Strahlung. Die Halbwertszeit von Tritium beträgt 12,3 Jahre. Im Reaktor entsteht Tritium dadurch, dass Neutronen in den Deuteriumkern (D) von in kleinsten Mengen im Kühlwasser (H₂O) enthaltenem schwerem Wasser (H-O-D) aufgenommen werden, oder auch durch Auflösen eines als unreines Lithium-6 bezeichneten Materials. Solange also die Reaktoren gekühlt werden, wird auch weiterhin neues Tritium produziert. Andererseits gibt es Tritium auch in der uns umgebenden Lebenswelt. Aufgrund der einstigen Atomtests und der kosmischen Strahlung ist im Wasser auf der Erde Tritium in einer Größenordnung von 1-2 Bq/L enthalten.
(2) Warum kann Tritium nicht entfernt werden?
Der Regierung, TEPCO oder auch der Atomaufsichtsbehörde zufolge kann tritiumhaltiges Wasser nicht behandelt werden und muss daher ins Meer abgelassen werden. Warum kann es nicht behandelt werden? Weil es die gleichen chemischen Eigenschaften wie Wasserstoff besitzt, und Tritium (T) enthaltendes Wasser (T-O-H) von gewöhnlichem Wasser (H-O-H) nicht unterschieden werden kann. Das Entfernen vieler radioaktiver Stoffe wie Cäsium-137 und Strontium-90 erfolgt durch Adsorption oder Filtration unter Ausnutzung der chemischen Eigenschaften des jeweiligen Elements. Diese chemischen Methoden können jedoch nicht zwischen normalem Wasser und tritiumhaltigem Wasser unterscheiden und es daher auch nicht beseitigen. Daher werden in mit Siedewasserreaktoren betriebenen AKW jährlich 20 Billionen Bq (20 x 1012) Tritium produziert, was fast dem Normwert von 22 Billionen Bq (22 x 1012) entspricht, der pro Jahr ins Meer abgelassen werden darf (bei einer Konzentration von 60000 Bq/L). Nebenbei bemerkt: Würde die Wiederaufbereitungsanlage Rokkasho in der Präfektur Aomori normal in Betrieb genommen werden, so ist eine jährliche Abgabe von 1.9 Billiarden Bq (1,9 x 1015) in die Luft und von 18 Billiarden Bq (1,8 x 1016) ins Meer vorgesehen. Praktisch existiert keinerlei Normwert für die Freisetzung von Tritium, es handelt sich um ein nachträgliches Anerkennen dessen, was real geschieht, also beim Betreiben eines AKW notwendigerweise entsteht. Auch das ist einer der Gründe, warum keine Atomkraftwerke betrieben werden sollten.
- Was ist problematisch an Tritium?
Wie gewöhnliches Wasser, so gelangt auch Tritium enthaltendes Wasser oral, über die Atmung und über die Haut in den Körper. Und auch im Körperinneren ist es – wie normales Wasser – über das Blut an verschiedenen Stoffwechselreaktionen in den Zellen beteiligt und dringt anstelle von Wasserstoff in Eiweißstoffe und Gene (DNA) als deren Bestandteil ein. Ist es im Körper als Wasser vorhanden, wird es von neu eindringendem Wasser substituiert und ausgeschieden (biologische Halbwertszeit: 12 Tage). Das als Bestandteil eines solchen intrazellulären Organismus aufgenommene Tritium aber lässt sich nicht so leicht verstoffwechseln und verbleibt so lange, bis seine Moleküle zu Wasser abgebaut worden sind (der Strahlenbiologin Rosalie Bertell zufolge länger als 15 Jahre) und sendet fortwährend Beta-Strahlen aus (1). Junge Zellen, die sich schnell teilen, nehmen mehr Tritium als ihre Komponenten auf. Das in die organische Substanz des Körpers eingebundene Tritium wird als OBT (Organic Bound Tritium) bezeichnet und ist von der Radioaktivität etwa des Cäsiums zu unterscheiden, das einfach als ein Element im Körper strahlt, allerdings wird dieser Punkt von der Internationalen Strahlenschutzkommission (ICRP) unterschätzt. Die Energie der von Tritium emittierten Beta-Strahlen ist sehr gering, so dass eine äußere Exposition kaum ein Problem darstellt. Werden sie aber in körperinnere Komponenten aufgenommen, so verursachen alle Beta-Strahlen eine innere Verstrahlung.
(4) Das Problem des in die DNA eingebauten Tritiums
Mittels tritiumhaltigem Wasser bindet Tritium sich an Sauerstoff-, Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphoratome in der DNA und verhält sich chemisch wie ein normales Wasserstoffatom. Doch setzt es mit seiner Halbwertszeit Elektronen (Beta-Strahlen) frei, sorgt in der Umgebung für innere Verstrahlung und zerstört verschiedene Moleküle. Aber nicht nur das. Zerfällt Tritium und wird zum Heliumatom, werden die chemischen Bindungen (kovalenten Bindungen) zwischen Tritium und den Kohlenstoff-, Sauerstoff-, Stickstoff- und Phosphoratomen getrennt. Denn Helium ist das stabilste unter allen Elementen, es kann mit keinem anderen Element eine Verbindung eingehen. Infolgedessen werden die Kohlenstoff-, Sauerstoff-, Stickstoff- und Phosphoratome, aus denen die DNA besteht, instabil, und es kommt zur Trennung der chemischen Verbindungen in der DNA. Tritium bewirkt also nicht nur eine Beta-Strahlen-Exposition bei seinem Zerfall, sondern führt auch zur Zerstörung von Molekülen, d.h. zu einem Zerfall der Elemente, aus denen sie bestehen, was sich von seiner Dimension her von Strahlen-Exposition durch gewöhnliche radioaktive Stoffe unterscheidet. Die so genannte Strahlen-Exposition ist ein stochastisches Phänomen, die Zerstörung der DNA hingegen ist ein mit dem Zerfall von Tritium unvermeidlich einhergehendes Phänomen (1).
- Was bei Tritiumkontamination passiert
Seit Beginn der Atomtests in den 1950er Jahren werden zahlreiche Studien über die biologischen Auswirkungen von Tritium erhoben. Am bekanntesten sind Anomalien wie Abspaltungen in Chromosomen. Bei Experimenten mit Tritium ausgesetzten menschlichen Lymphozyten beginnen Chromosomenaberrationen bei 3700 Bq/ml, und bei 3,7 Millionen Bq/ml kommt es in fast allen Zellen zu Chromosom-Abspaltungen. Wird Tritium zur Substitution von Wasserstoff in Thymidin, einem Bestandteil der DNA, verwendet, so beginnen Chromosomenaberrationen bei etwa 37 Bq/ml, und bei einer Konzentration von 190.000 Bq/ml entwickeln 100% der Zellen Chromosomenaberrationen (2). Auch an lebendigen Körpern wurde zahlreich geforscht und nachgewiesen, dass Chromosomenaberrationen (Mutationen) zu gesundheitlichen Problemen wie tödlichem Krebs führen. Besonders problematisch sind Auswirkungen auf den Fötus im Mutterleib. Da die Plazenta Tritium nicht von normalem Wasser unterscheiden kann, gelangt tritiumhaltiges Wasser in den Fötus und wird von sich rasch teilenden Zellen aufgenommen. Das führt zu fötalen Anomalien wie Totgeburten, Frühgeburten, Fehlgeburten und verschiedenen anderen Geburtsfehlern. Einer Studie von T. Straume et al. (3) am Lawrence Livermore National Nuclear Laboratory in Kalifornien zufolge ist die Wahrscheinlichkeit einer Teratogenität durch Tritium sechsmal höher als die einer tödlichen Krebserkrankung. Der Ontariosee in Kanada ist bekanntermaßen durch große Mengen an Tritium aus den Kanada-spezifischen Schwerwasserreaktoren kontaminiert. Infolgedessen wurde in deren Umgebung zwischen 1978 und 1985 ein Anstieg von Geburtsfehlern und Fehlgeburten ebenso festgestellt wie ein 1,8-facher Anstieg des Down-Syndroms sowie Anomalien im fötalen zentralen Nervensystem (4).
So wird Tritium wegen seiner geringen Strahlungsenergie oft unterschätzt, doch stellt es nicht nur wegen seiner Beta-Strahlen-Exposition ein großes Problem dar, sondern auch wegen seiner biologischen Wirkungen, die sich von denen anderer radioaktiver Stoffe durch die Zerstörung biomolekularer Bestandteile deutlich unterscheiden. Die Freisetzung von Tritium ins Meer ist nicht nur ein Gerücht, wie die Regierung behauptet, sondern ein echtes Problem.
- Literatur
- Rosalie Bertell : The Health Effects of Tritium (http://www.beyondnuclear.org/)
- Hori, Nakai: Review: On the genetic effects of low-level tritium: Health Physics (1976) vol.11, p1-11.
- Straume, T. und Carsten, AL.: Tritium Radiobiology and Relative Biological Effectiveness, Health Physics, 65 (6) :657-672; (1993)
- Tritium Releases from the Pickering Nuclear Generating Station and Birth Defects and Infant Mortality in Nearby Communities: Atomic Energy Control Board, Report INFO-0401 (1991)
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