Cäsium 137 – Radiocäsium Kontamination & Lebensmittel Grenzwert von 600 Bq/kg

Cäsium-137 ist ein Gammastrahler mit einer Halbwertzeit von 30,08 JahrenCäsium ist ein weiches, goldfarbenes Metall mit einem Schmelzpunkt von 28,5 °C. Es hat die Ordnungszahl 55 und eine relative Atommasse von 132,9. Von dem Element Cäsium sind 35 Isotope bekannt: Cäsium-114 bis Cäsium-148 (Seelmann-Eggebert et al. 1981).Wenn umgangsprachlich von Radiocäsium geredet wird, ist das Cäsium-137 gemeint.
Das stabile Cäsium 133 (Cs-133) ist das einzige natürlich vorkommende Isotop. Es ist hauptsächlich in dem Mineral Pollucit, mit einem Gehalt von bis zu 30 % Cs20 enthalten. Alle anderen Cäsium Isotope entstehen künstlich, bei Atombombenexplosionen und in Kernreaktoren, so auch das langlebige Cäsium 135.

Übersicht

Hier einige wichtige Fakten in der Übersicht

Cäsium 137
Strahlenart Gammastrahlen, Betastrahlen
physikalische Halbwertszeit 30,19 Jahre
biologische Halbwertszeit Mensch ca. 70 – 110 Tage
effektive Halbwertszeit Mensch ca. 69 – 109 Tage
Anreicherung im Muskelgewebe
Eintrag in die Umwelt wesentlich globaler Kernwaffen Fallout
Tschernobyl Fallout
Unfall Fukushima
Grenzwert* für Milch u. Milcherzeugnisse 370 Bq/kg
Grenzwert übrige Lebensmittel 600 Bq/kg
Grenzwertüberschreitung, regional teilweise Pilze, Wildschweinfleisch

*=gültig für Gesamtcäsium (Cs-134 + Cs-137)

Radiocäsium: Cäsium 137 ist strahlenbiologisch relevant

Strahlenbiologisch gesehen ist Cs-137 das bedeutenste Cs-Isotop. Es entsteht, mit 6,2% Spaltausbeute, in relativ großer Menge bei Atombombenexplosionen (KATCOFF 1958) und verbleibt, mit einer physikalischen Halbwertzeit von rund 30 Jahren, langfristig in der Umwelt. Das Zerfallsschema des Nuklids ist in der Abbildung 1 wiedergegeben.

Cäsium-137 ist ein Gammastrahler mit einer Halbwertzeit von 30,08 Jahren
Abb. 1: Zerfallsschema von Cäsium-137, nach LEDERER et al. (1967)

Das Zerfallsschema: Cäsiums-137 zerfällt über das metastabile Barium-137m in stabiles Barium-137. Das metastabile Ba-137 zerfällt über Abgabe von Gamma-Strahlung.

Cäsium-137 zerfällt mit einer Wahrscheinlichkeit von 6,5% direkt und mit einer Wahrscheinlichkeit von 93,5% indirekt, über das metastabile Barium-137m in stabiles Barium-137. Beim indirekten Zerfall werden Beta-Strahlen mit einer Energie von 0,513 MeV frei. Das metastabile Ba-137 zerfällt mit einer physikalischen Halbwertzeit von 2,55 Minuten unter Aussendung von Gamma-Strahlen (0,662 MeV). Die Aktivitätsbestimmung von Cs-137 erfolgt über diese Gamma-Strahlung.

Halbwertszeit 11018,30 Tage = 30,187 Jahre

Cäsium 137 hat mit 30,19 Jahren, bezogen auf eine menschliche Lebensspanne, eine lange Halbwertzeit, während sich beispielsweise die Aktivität von Jod-131 innerhalb von 8 Tagen durch radioaktiven Zerfall halbiert.

Aus strahlenbiologischer Sicht ist außer Cs-137 auch Cäsium-134, von allerdings geringerer Bedeutung. Cs-134 zerfällt mit einer physikalischen Halbwertzeit von 2,1 Jahren unter Aussendung von Beta- und Gamma-Strahlen. Es entsteht hauptsächlich durch Neutronen- einfang am stabilen Cs-133 in Kernreaktoren, während es bei Atombombenexplosionen nur in Spuren gebildet wird.

Cäsium gehört, genau wie Kalium zu den Alkalimetallen und ist das unedelste und damit reaktionsfähigste Element dieser Gruppe. Es reagiert chemisch und stoffwechsel-physiologisch ähnlich wie Kalium (Davis 1963), das für viele Organismen essentiell ist und intrazellulär angereichert wird. Cäsium kann Kalium aber nicht in seinen Stoffwechselfunktionen ersetzen und wird deshalb von Organismen i.d.R. auch nicht im gleichen Verhältnis wie Kalium aufgenommen (Kornberg 1961). Der Grund dafür könnte in den unterschiedlichen Ionenradien liegen: sie betragen für K+ 1,33 Å, für Cs+ 1,65 Å. Eine biologische Bedeutung von Cs für Tier oder Pflanze konnte bisher nicht nachgewiesen werden.

Einlagerung im menschlichen Körper

Das Nuklid wird überwiegend mit der Nahrung aufgenommen und verteilt sich im Organismus hauptsächlich im Muskelgewebe, sehr ähnlich wie das Kalium-40. Im Gegensatz zum Strontium 90 ist der Einbau in Knochengewebe gering. Durch die Stoffwechselaktivität wird Cäsium-137 im menschlichen Körper mit einer biologischen Halbwertzeit von ca. 110 Tagen ausgeschieden.

Gammaspektrum

Die Abbildung zeigt den für Cs-137 relevanten Ausschnitt aus dem Gammaspektrum einer Probenmessung von Hirschtrüffel an einem Reinstgermaniumdetektor am Labor für Radioisotope (LARI), der Universität Göttingen.
Auf der Ordinate sind die gemessenen Impulse und auf der Abszisse ist die Energie aufgetragen.
Das Hauptmaximum der Gamm-Energieverteilung liegt bei 662 keV (Full Energy Peak). Die prozentuale Ausbeute pro Zerfall beträgt 85%.

Gammaspektrum von Cäsium-137 bei 662 keV

Abb. 2: Gammaspektrum mit Cäsium-137 Peak von einer Messung an Hirschtrüffel. Quelle: LARI

Grenzwerte 370 Bq/kg bzw. 600 Bq/kg

Für Cäsium 137 besteht für Lebensmittel (ausser Milch) im Handel ein Grenzwert von 600 Bq pro Kilogramm, allerdings gilt dies nicht für den Eigenbedarf. Beispielsweise dürfen Jäger Fleisch von einem erlegten Wildschwein im Eigenverzehr auch mit Aktivitäten über 600 Bq/kg konsumieren.

Die Grenzwerte sind in der Verordnung EWG 737/90 des Rates vom 22. März 1990 über die Einfuhrbedingungen für landwirtschaftliche Erzeugnisse mit Ursprung in Drittländern nach dem Unfall im Kernkraftwerk Tschernobyl festgelegt.

Die Grenzwerte wurden auch in der VO von 2008 (Verordnung (EG) Nr. 733/2008 ) beibehalten und sind bis 31. März 2020 gültig (Auszug):
„Artikel 2
(1) Unbeschadet der anderen geltenden Bestimmungen können die in Artikel 1 genannten Erzeugnisse nur unter der Voraussetzung in den freien Verkehr verbracht werden, dass die in Absatz 2 des vorliegenden Artikels festgesetzten Höchstwerte eingehalten sind.

(2) Die maximale kumulierte Radioaktivität von Cäsium-134 und Cäsium-137 darf folgende Werte nicht überschreiten (9):
a) 370 Bq/kg für Milch und Milcherzeugnisse, die in Anhang II aufgeführt sind, sowie für Lebensmittel für die Ernährung speziell von Säuglingen während der vier bis sechs ersten Lebensmonate, die für sich genommen dem Nahrungsbedarf dieses Personenkreises genügen und in Packungen für den Einzelhandel dargeboten werden, die eindeutig als Zubereitungen für Säuglinge gekennzeichnet und etikettiert sind;
b) 600 Bq/kg für alle anderen betroffenen Erzeugnisse.“

Auch die Europäischen Union erwähnt in der Verordnung (EG) Nr. 1048/2009 des Rates vom 23. Oktober 2009 die besondere Bedeutung von Biomedien in Waldökosystemen:

„(3) Es liegen wissenschaftliche Erkenntnisse darüber vor, dass die Dauer der Caesium-137-Kontaminierung nach dem Unfall von Tschernobyl bei einer Reihe von Erzeugnissen, die von in Wäldern und bewaldeten Gebieten lebenden bzw. wachsenden Arten stammen, im Wesentlichen von der Halbwertzeit dieses Radionuklids (30 Jahre) abhängig ist.

(4) Die Verordnung (EG) Nr. 733/2008 sollte daher entsprechend geändert werden —…..“

Änderung in 2011: Nach dem Unfall im Kernkraftwerk Fukushima hat die EU die Grenzwerte durch die (EU) Nr. 351/2011 Verordnung geändert und die Höchstwerte angehoben:
DURCHFÜHRUNGSVERORDNUNG (EU) Nr. 351/2011 DER KOMMISSION
vom 11. April 2011 zur Änderung der Verordnung (EU) Nr. 297/2011 zum Erlass von Sondervorschriften für die Einfuhr von Lebens- und Futtermitteln, deren Ursprung oder Herkunft Japan ist, nach dem Unfall im Kernkraftwerk Fukushima

Schweiz

Bis 2016 lag der Grenzwert für Cäsium 137 von Lebensmittel in der Schweiz bei 1200 Bq/kg. Dann sollte in 2016 die bestehenden Grenzwerte ganz abgeschafft werde. Dies wurde aber nach Protesten nicht umgesetzt, sondern auf das EU-Niveau angepasst:

Das Bundesamt für Lebensmittelsicherheit der Schweiz hat mit der Verordnung vom 16.12.2016 „BLV über die Einfuhr und das Inverkehrbringen von Lebensmitteln, die aufgrund des Unfalls im Kernkraftwerk Tschernobyl mit Cäsium kontaminiert sind
(Tschernobyl-Verordnung)“ diese Höchstwert festgelegt:

370 Bq/kg für:

  • Milch und Milchprodukte (Sauermilch, gesäuerter oder vergorener Milch, Rahm, sowie Rahm/Sauerrahm, Buttermilch, Joghurt, Kefir und Molke)
  • 370 Bq/kg für Lebensmittel, die für bis sechs Monate alte Säuglinge bestimmt sind
  • 600 Bq/kg für alle anderen Lebensmittel (auch Wildfleisch).

Weitere Details dazu gibt es beim Bundesrat der Schweiz.

Forschung

Erhöhte Radiocäsium Kontaminationen sind mehr als 30 Jahre nach dem Tschernobyl-Unfall weitestgehend auf einige Biomedien in Waldökosystemen, wie beispielsweise Pilze und Wildschweine beschränkt. Entsprechend erfolgt Forschung heute überwiegend in diesem Bereich. Fragestellungen sind nach wie vor die Dynamik von Radiocäsium in Waldböden, Pilzen und Wildtieren sowie entsprechende Modellierungen. Umweltanalysen.com führt auf diesen Gebieten seit 1994 eigene Forschungen sowie Auftragsforschung, überwiegend für das BfS, durch.

Neue Studie lieferte Karte zu Herkunft von Plutonium und Cäsium-137 (Meusburger et al. 2020): Globale Atomwaffentests und der Unfall von Tschernobyl haben große Mengen an Radionukliden in die Umwelt freigesetzt. Bis heute sind die räumlichen Muster dieser Fallout-Quellen jedoch kaum eingeschränkt. Fallout-Radionuklide (Cs 137, Pu 239, Pu 240) wurden in Bodenproben (n = 160) gemessen, die im Rahmen einer harmonisierten europäischen Bodenuntersuchung in flachen, ungestörten Graslandschaften in Westeuropa gesammelt wurden. Die Autoren zeigen, dass beide Fallout-Quellen in europäischen Böden einen spezifischen Radionuklidabdruck hinterlassen haben. Sie nutzten Plutonium, um die Beiträge des globalen versus des Tschernobyl-Niederschlags zu an Cs-137 in europäischen Böden zu quantifizieren. Räumliche Vorhersagemodelle ermöglichten eine erste Bewertung des globalen Fallout-Musters im Vergleich zu Tschernobyl über nationale Grenzen hinweg. Das Verständnis der Größe dieser Fallout-Quellen ist nicht nur wichtig, um eine Basislinie für zukünftige Radionuklid-Fallouts zu erstellen, sondern auch, um eine Basislinie für geomorphologische Rekonstruktionen der Bodenumverteilung aufgrund von Bodenerosionsprozessen zu definieren.

Test zur Altersbestimmung von Weinen

Philippe Hubert vom Kernforschungszentrum Centre d’Etudes Nucléaires (CENBG) hat bereits 2009 das Alter von Flaschenwein durch Test mit Cs 137 bestimmt (Hubert et al. 2009). Der Wissenschaftler hat mit Kollegen bei der Anwendung auf Radioaktivitätsmessungen von Wein gezeigt, dass der Wein neben dem bekannten Isotop Kalium 40 auch Spuren von Cäsium 137 mit einer vom Jahrgang abhängigen Aktivität enthält. Die Aktivität ist allerdings gering und beträgt weniger als 1 Bq pro Liter. Diese Technik hat also dazu geführt, dass die Weinflaschen der Jahrgänge zwischen 1952 and∼1980 datiert und die auf dem Etikett oder auf dem Korken angegebene Jahreszahl überprüft werden konnte. Da die Messungen kein Öffnen der Flasche erfordern, hat sich die Technik auch als sehr nützlich erwiesen, um gefälschte Weine des XIX. Jahrhunderts und der ersten Hälfte des XX zu entlarven: Denn Wein vor 1952, kann keine Cäsium 137, nicht einmal in Spuren, enthalten. Damit können Fälschungen sehr alter Jahrgänge leicht identifiziert werden.

Cs-137 in der Umwelt

Durch  Atombombentests gelangten seit 1945 künstliche, radioaktive Spaltprodukte in die Atmosphäre und verbreiteten sich weltweit. Bei jedem Test entstehen ca. 200 Spaltprodukte, von denen viele wegen ihrer kleinen physikalischen Halbwertzeit schon nach kurzer Zeit nicht mehr nachzuweisen sind. Von den verbleibenden Spaltprodukten kommt den Isotopen Strontium 90 und Cäsium 137 eine besondere Bedeutung zu:

  • sie haben lange Halbwertzeiten (Sr 90 = 28 Jahe, Cs 137 = 30 Jahre)
  • sie verhalten sich physiologisch ähnlich wie die wichtigen Bioelemente Kalcium und Kalium
  • bei jedem Atomtest entstehen sie in größerer Menge (ca. 3-7% Spaltausbeute)

Globaler Fallout

Bei den oberirdischen Atombombentests gelangten die radioaktiven Spaltprodukte in die Atmosphäre und wurden durch Stoffaustauschreaktionen zwischen der Tropo- und der Stratosphäre weltweit deponiert. Diese Ablagerung erfolgte überwiegend mit den Niederschlägen, teilweise aber auch über trockene Deposition.

Als Folge dieser oberirdischen Atombombentests in den 50er und 60er Jahren ist weltweit in Umweltmedien auch heute noch das radioaktive Isotop Cs-137 vorhanden. Mit Zunahme der Kernwaffentests stieg die globale Belastung durch Cs-137 kontinuierlich an.

Auf internationalen Druck hin beschlossen die USA, die ehemalige UDSSR und Großbritannien 1963 einen begrenzten Kernwaffenteststoppvertrag, der nur noch unterirdische Atombombentests erlaubt. In den folgenden 3 Jahrzehnten nahm daraufhin die globale Umweltkontamination mit Cs-137 langsam ab.

Tschernobyl Fallout

Am 26.04.86 ereignete sich der Reaktorunfall in Tschernobyl. Dabei gelangte eine Radioaktivitätsmenge von 2×1018 Bq in die Atmosphäre (ZIFFERO 1988). Das ist die höchste Aktivitätsmenge, die jemals kurzfristig aus einer Strahlungsquelle freigesetzt wurde (IAEA 1991). Etwa die Hälfte davon ging innerhalb 60 km um die Unfallstelle nieder, während der Rest ungleichmäßig über ganz Europa verteilt wurde (Abbildung 3).

Insgesamt gelangten etwa 40 verschiedene Radionuklide in die Umwelt, wobei für die Strahlenbelastung langfristig insbesondere Jod (Jod 131) und Cs 137 sowie Strontium (vor allem Sr 90) von Bedeutung sind.

Tschernobyl Fallout mit Cäsium-137 über Europa 1986

Abb. 3. Verteilung der Cs-137 Aktivität nach dem Tschernobyl Fallout (aus: European Union, Brussels 1998)

Die radioaktiven Stoffe wurden durch die heißen Gase aus dem brennenden Reaktorkern in Höhen von mehr als 1500 Metern getragen, von wo sie in den folgenden Tagen, je nach den  Wetterverhältnissen, grossräumig in Skandinavien, Finnland, auf dem Baltikum, und Süddeutschland, verteilt wurden. Die Deposition erfolgte überwiegend mit den Niederschlägen sehr inhomogen, wodurch hoch belastete Flächen dicht neben nur gering belasteten Flächen liegen können.

In der Bundesrepublik Deutschland erfolgte die Deposition der Radionuklide i.w. mit Regenschauern, die zwischen dem 30. April und dem 5. Mai 1986 niedergingen. Etwa zwei Drittel der deponierten Aktivität stammten dabei von den Isotopen Jod-131 und Tellur-132, die allerdings mit Halbwertzeiten von nur 8 bzw. 3 Tagen, relativ schnell zerfallen. Von den langlebigen Nukliden stellt Cäsium-137 mit 8% den größten Anteil der Gesamtaktivität. Die langfristige Strahlenbelastung durch den Reaktorunfall wird daher fast ausschließlich durch dieses Nuklid verursacht. Die in der Bundesrepublik deponierte Cs-137 Menge betrug insgesamt nur 300 g.

Klimaerwärmung und Dynamik von Cäsium 137

Bei Langzeitstudien über die Dynamik von 137Cs in Waldökosystemen könnte sich inzwischen auch die Klimaerwärmung auswirken. Der langfristige Verbleib des Nuklids in obere Bodenschichten ist auch wesentlich durch biotische Transportvorgänge bedingt. Artenrückgang von Destruenten, Änderungen der Bildungsraten der organischen Bodensubstanz durch Wassermangel und Temperaturstress könnten die Tiefenverteilung von 137Cs im Boden genauso verändern wie die Aufnahmeraten des Nuklids durch das Hirschtrüffel Myzel. Über die Tiefenverteilung und Migration von 137Cs in Waldböden wurden in den letzten 15 Jahren in Deutschland mit Ausnahme von Winkelbauer (2012) keine systematischen Untersuchungen vorgenommen.

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Cäsium 133 ist das einzige stabile Cäsium IsotopCäsium (Cs 133) ein strategisch wichtiges Metall im High Tech Zeitalter

Die 5G-Revolution, die amerikanische Militärverteidigung und sogar die Zeit selbst hängen von diesem einen kritischen Metall ab, das China monopolisiert und von dem die USA unbedingt mehr bekommen wollen: Das Metall ist Cäsium. Doch die globale Vorherrschaft, die von technologischer Überlegenheit abhängt, ist ohne es nicht möglich.

Im Mai 2018 wurde Cäsium vom Innenministerium der Vereinigten Staaten auf die Liste der kritischen Mineralien gesetzt. Tatsächlich gibt es insgesamt 16 Metalle, die für Hightech-Industrien, militärische Anwendungen und Telekommunikation absolut kritisch sind – und China kontrolliert die Lieferung jedes einzelnen Metalls, weil es 96% der Produktion kontrolliert.

Dazu gehört auch Cäsium, für das China ein Monopol auf Lagerbestände hat, die Minen produzieren nicht mehr wirklich, und die Vereinigten Staaten haben keins mehr, so dass Nordamerikas einzige Hoffnung auf Kanada ruht. Cäsium ist so geheim und undurchsichtig, dass es fast unmöglich ist, seinen tatsächlichen Marktpreis zu verfolgen. Es ist an und für sich schon strategisch, aber seine Seltenheit macht es noch kritischer.

Die globale Vorherrschaft kann ohne diese Metalle nicht gewonnen werden

Der oberste technologische Krieg der globalen Vorherrschaft kann ohne diese Metalle nicht gewonnen werden, also ist derjenige, der sie kontrolliert, in der Pole-Position.

Cäsium wird vom Deutschen Institut für strategische Metalle (ISE) als „das elektropositivste aller stabilen Elemente des Periodensystems“ und als das schwerste der stabilen Metalle beschrieben. Cäsium ist „extrem pyrophor, entzündet sich spontan bei Luftkontakt und explodiert heftig in Wasser oder Eis bei jeder Temperatur über -116 °C“.

Es wird erwartet, dass die Anwendungen des strategischen Metalls in der Gesundheitsbranche einen Aufschwung erleben werden, da Labors Cäsiumverbindungen bereits in der medizinischen Bildgebung, der Krebstherapie, der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und anderen Bereichen einsetzen.

Die jüngste Marktanalyse von Technavio sagt voraus, dass der Cäsium-Markt zwischen 2020 und 2014 um 1,66 Tausend MT wachsen wird, angetrieben durch alles, von Katalysator-Promotoren, Glasverstärkern, photoelektrischen Zellkomponenten, Kristallen in Szintillationszählern und Gettern in Vakuumröhren.

Ein großer Bedarf an Cäsium kommt auch von der Öl- und Gasindustrie, die Cäsiumformiat-Solen in Bohrflüssigkeiten verwendet, um Ausbrüche in Hochtemperatur- und Überdruckbrunnen zu verhindern.

Schlüsselmetall

Im Hinblick auf die weltweite Vorherrschaft ist der „Cäsiumstandard“ der Schlüssel. Dies ist der Standard, nach dem die genauen, kommerziell erhältlichen Atomuhren die Zeit messen, und er ist für die Datenübertragungsinfrastruktur von Mobilfunknetzen, GPS und Internet von entscheidender Bedeutung.

Das bedeutet, dass er auch für Produkte zur Verteidigung eingesetzt wird, unter anderem in Infrarotdetektoren, Optiken, Nachtsichtbrillen und vielem mehr. Es wurde sogar in einen Cäsium-Laser für den Einsatz in der Raketenabwehr und anderen technologischen Anwendungen investiert.
Weigert sich China Cäsium zu exportieren, wird die US-Industrie ernsthaft gestören und die Entwicklung kritischer Militärausrüstung behindert. Aus diesem Grund einigten sich die Vereinigten Staaten und Kanada schließlich im Dezember 2019 auf eine Strategie zur Verringerung des Bedarfs an Seltenerdmetallen, die von China abgebaut oder kontrolliert werden. Quelle: https://oilprice.com

Situation in den USA

Herstellung und Verwendung im Inland: 2019 wurde im Inland kein Cäsium abgebaut. Damit waren die Vereinigten Staaten zu 100 % abhängig vom Import von Cäsium-Mineralien. Pollucit, das hauptsächlich in Verbindung mit lithiumreichen, lepidolithaltigen oder petalithaltigen zonierten Granitpegmatiten gefunden wird, ist das wichtigste Cäsiumerz-Mineral. Cäsium-Mineralien werden als Ausgangsmaterial verwendet für produzieren eine Vielzahl von Cäsiumverbindungen und Cäsiummetall. Die Hauptanwendung des Elements, bezogen auf das Bruttogewicht, ist in Cäsiumformiat-Solen, die für Hochdruck- und Hochtemperatur-Bohrungen zur Öl- und Gasförderung verwendet werden, und Exploration.

Verwendung

Cäsiummetall wird bei der Herstellung von Cäsiumverbindungen und möglicherweise in fotoelektrischen Zellen verwendet. Cäsiumbromid wird in Infrarotdetektoren, Optiken, photoelektrischen Zellen, Szintillationszählern und Spektrophotometern verwendet. Cäsium Carbonat wird bei der Alkylierung organischer Verbindungen und in Energieumwandlungsvorrichtungen wie Brennstoffzellen, magnetohydrodynamischen Generatoren und Polymersolarzellen verwendet. Cäsiumchlorid wird in der analytischen Chemie als Reagenz, in Hochtemperatur-Loten, als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Cäsiummetall, bei der isopyknischen Zentrifugation, als Radioisotop in der Nuklearmedizin, als Insektenschutzmittel in der Landwirtschaft und in Spezialgläsern verwendet. Cäsiumhydroxid wird als Elektrolyt in alkalischen Speicherbatterien verwendet. Cäsiumjodid wird in Fluoroskopiegeräten – Fourier-Transform-Infrarotspektrometer – als Eingangsphosphor von Röntgenbildverstärkerröhren und in Szintillatoren verwendet. Cäsiumnitrat wird als Färbemittel und Oxidationsmittel in der pyrotechnischen Industrie, in Erdöl Cracken, in Szintillationszählern und in Röntgenleuchtstoffen. Cäsiumsulfate sind wasserlöslich und man nimmt an, dass sie die hauptsächlich in der Wasseraufbereitung, in Brennstoffzellen und zur Verbesserung der optischen Qualität für wissenschaftliche Instrumente eingesetzt werden.

Resonanzfrequenz Norm in Atomuhren

Cäsium-Isotope werden als atomare Resonanzfrequenz Norm in Atomuhren, die eine entscheidende Rolle in Flugzeugführungssystemen spielt, weltweit Positionierungssatelliten sowie Internet- und Mobiltelefonübertragungen. Cäsium-Uhren überwachen die Zyklen von Mikrowellenstrahlung, die von den Elektronen des Cäsiums emittiert wird, und verwenden diese Zyklen als Zeitreferenz. Aufgrund der hohen Genauigkeit der Cäsium-Atomuhr, die internationale Definition von 1 Sekunde basiert auf dem Cäsium-Atom. Die U.S.A. zivile Zeit- und Frequenznormal basiert auf einer Cäsium-Fontänenuhr des National Institute of Standards and Technologie in Boulder, CO. Der Frequenzstandard des US-Militärs, die Zeitskala des Marineobservatoriums der Vereinigten Staaten, basiert auf 48 gewichteten Atomuhren, darunter 25 Caesium-Fontänenuhren.

Cäsium Preis

USA

Verbrauchs-, Import- und Exportdaten für Cäsium in den USA sind seit Ende der 1980er Jahre nicht mehr verfügbar. Da das Metall nicht in kommerziellen Mengen gehandelt wird, ist ein Marktpreis nicht verfügbar. Vermutlich werden in den Vereinigten Staaten jedes Jahr einige tausend Kilogramm Cäsiumchemikalien verbraucht. Die Vereinigten Staaten importieren ihren Bedarf an Cäsium 133 vollständig.

Im Jahr 2019 bot ein Unternehmen 1-Gramm-Ampullen mit 99,8 % (Metallbasis) Cäsium für 63,00 $ an, ein leichter Anstieg von $61,80 im Jahr 2018 und 99,98% Metallbasis für $81,10, ein Anstieg um 3% von $78,70 im Jahr 2018.

Im Jahr 2019 werden die Preise für 50 Gramm 99,9 % (Metallbasis) Cäsiumacetat, Cäsiumbromid, Cäsiumcarbonat, Cäsium Chlorid und Cäsiumjodid mit 118,20 $, 71,90 $, 101,80 $, 103,60 $ bzw. 117,00 $ angegeben, ein Anstieg um 3% zu den Preise im Jahr 2018. Der Preis für eine Cäsium-Plasma-Standardlösung (10.000 Mikrogramm pro Milliliter) betrug 81,90 Dollar für 50 Milliliter und $125,00 für 100 Milliliter, und der Preis für 25 Gramm Cäsiumformiat, 98% Basis, betrug $39,90. Quelle: usgs.gov

Deutschland

In Deutschland wird auf eBay eine „Cäsium Metall Element 55 Probe 15 MG Ampulle 99,99% IN Perioden Element Tile“
in einer Glasampulle und periodischen Elementfliese versiegelt für 17,47 Euro (plus Versandkosten) angeboten (Quelle: https://peguys.com/collections/periodic-element-samples/caesium). Das entspricht einem Gramm Preis von 1.165 Euro.

Ein anderer Anbieter offeriert im Internet „Cesium 50g Ampulle, 99,99% Reinheit“ für 850 Euro inkl. Mehrwertsteuer plus Versandkosten. (Quelle: http://www.shop-027.de/Chemicalshop-p3h7s9-Caesium-Cs-Cesium-14.htm).

Über https://german.alibaba.com/product-detail/cesium-133-50012137120.html werden als Mindestabnahmemenge 5 kg Cs 133 angeboten: „Wir verkaufen sehr hoher Qualität Cäsium 133 mit großer Reinheit. Wir liefern können so viel wie poseible, das Produkt aus russland aber der Port ist Bischkek Kyrgzstan. Wir haben die besten preis für die Qualität, sehr wettbewerbsfähig und können immer besuchen unser Unternehmen für weitere Bestätigung. Rufen oder mailen Sie uns für die besten preis je, wir sind gerne bereit, mit Ihnen zu arbeiten.
Können wir die besten preis Preis auf Cäsium 133.“ Der Anbieter stammt laut dem Datenblatt aus „Moscow, Russian Federation“

News

28.06.2020 Die IAEA meldet für mehrere Länder Skandinaviens und des Baltikums leicht erhöhte Cäsium-137 Aktivität aufgrund Messungen amtlicher Messstellen (Datenquelle: IAEO Informationen):
Der Internationalen Atomenergiebehörde sind Informationen aus dem vorläufigen technischen Sekretariat der Organisation des Vertrags über das umfassende Verbot von Nuklearversuchen (CTBTO) bekannt, wonach ihr Internationales Überwachungssystem (IMS) erhöhte Spiegel von drei Radioisotopen Ru-103, Cs-134 und Cs-137 in der Luft an einer IMS-Überwachungsstation in Schweden.
In solchen Fällen hat die IAEO gemäß den üblichen Gepflogenheiten ihre Kollegen um Informationen gebeten, ob diese Radioisotope in ihren Ländern nachgewiesen wurden und ob möglicherweise ein Ereignis mit dieser atmosphärischen Freisetzung in Verbindung gebracht wurde.

Bereits im April 2020 war in Nord-Norwegen an einer Messstation der Norwegischen Agentur für nukleare Sicherheit (DSA) erhöhte Cs-137 Aktivität auf Aerosolfilter aufgefallen, allerding in sehr geringer Konzentration:

„Die DSA-Stationen für Radioaktivität in der Luft in Svanhovd und Viksjøfjell in der Finnmark haben für die Woche vom 12. bis 19. April mikroskopisch kleine Mengen an radioaktivem Cäsium gemessen. Die mikroskopischen Mengen stellen keine Gefahr für Mensch oder Umwelt dar.
An anderen Stationen des Landes wurde kein radioaktives Cäsium registriert.
Die Prognose der DSA zur Ausbreitung der Radioaktivität in der Luft für den Zeitraum vom 6. bis 16. April zeigt, dass Partikel aus dem Gebiet von Tschernobyl möglicherweise die Finnmark erreicht haben (siehe Abbildung unten). Das gleiche zeigt Streuprognosen des Meteorologischen Instituts. Dies bestätigt unsere Theorie, dass es radioaktives Cäsium aus den Waldbränden um Tschernobyl gibt, die wir an den Messstationen sehen.
DSA setzt die Überwachung fort und wird die Messergebnisse kontinuierlich veröffentlichen, wenn in Zukunft mehr Stationen radioaktive Partikel messen.“

Die Behörde vermutet als Ursache, radioaktives Cäsium aus den Waldbränden in Tschernobyl könnte Norwegen erreicht haben.

Ausbreitung von Cäsium 137 aus dem Reaktorunfall von Fukushima Richtung Alaska:

Seit der Zerstörung des Kernkraftwerks Fukushima im Jahr 2011 haben viele Alaskaner Bedenken hinsichtlich von radioaktiver Strahlung in Meerwasser und in Meerestieren geäußert. In Ozeanen und Meeren, einschließlich des Beringmeeres, sind seit langem messbare Mengen radioaktiver Substanzen vorhanden. Diese stammen aus einer Kombination von natürlich vorkommenden und künstlich hergestellten Quellen (z. B. Atomwaffentests und versehentliche Freisetzungen aus Atomreaktoren). Cäsium-137 und Cäsium-134, sind Nebenprodukte der Kernspaltung und gehörten zu den radioaktiven Isotopen, die freigesetzt wurden, als der Kernreaktor in Fukushima beschädigt wurde. Die Woods Hole Oceanographic Institution hat die Ausbreitung von Cäsium-134 und -137 in Meeresströmungen von Japan bis zu den westlichen Küsten der USA und Kanadas verfolgt. Historisch gesehen ist der Cäsium-137-Gehalt im Pazifik sehr niedrig und liegt im Allgemeinen unter 2,0 Becquerel pro Kubikmeter (Bq/m3). Zum Vergleich: Die US-amerikanische Environmental Protection Agency (EPA) erachtet einen Trinkwasserspiegel von Cäsium-137 von bis zu 7.400 Bq/m3 als für den menschlichen Verzehr unbedenklich (Abbildung 1), der ungefähr 3.700-mal höher ist als jeder gemessene Wert.

Die Bewohner des am nördlichen Rand in der Beringsee gelegenen St. Lawrence Island dokumentierten durch Gewässerproben zum ersten Mal die Ausbreitung von Cäsium 137 aus Fukushima.

Sie sammelten mehrere Jahren Meerwasserproben vor der Küste von Gambell, die dann von der Woods Hole Oceanographic Institution in Massachusetts gemessen wurden. In den Jahren 2014, 2015 und 2017 stellte das Labor sehr niedrige Cäsium-137-Werte fest, ähnlich wie vor dem Atomunfall in Fukushima. Aufgrund fehlender Finanzmittel wurden 2016 keine Tests durchgeführt.

Der in der Meerwasserprobe 2018 gemessene Cäsium-137-Gehalt betrug 2,4 Bq / m3 und lag damit leicht über den Werten vor dem Unfall. Wissenschaftler von Woods Hole führen diesen Anstieg auf Kontaminationen im Zusammenhang mit Fukushima zurück, die an verschiedenen Orten entlang der Westküste der USA und Kanadas festgestellt wurden.

Weitere Informationen: Strahlung aus Fukushima in Alaska

Literatur

Bundesgesetzblatt Jahrgang 2017 Teil I Nr. 42,  Gesetz zur Neuordnung des Rechts zum Schutz vor der schädlichen Wirkung ionisierender Strahlung vom 27. Juni 2017.
Davis J. J., 1963: Cesium and ists relationships to potassium in ecology. in: Schultz V., Klement A. W. Jr. (eds.): Radioecology. ReinholdPpubl. Comp., New York: 539-556.
Deutscher Bundestag 2007  – Entwurf eines Ersten Gesetzes zur Änderung des Strahlenschutzvorsorgegesetzes.
Hubert, Ph., Perrot, F., Gaye, J., Medina, B., Pravikoff, M. S., 2009: Radioactivity measurements applied
to the dating and authentication of old wines. Comptes Rendus Physique 10, 622-629. Text
IAEA International Atomic Energy Agency, 1991: The international Chernobyl projekt. An overview. Assessment fo radiological consequences and evalution of protective measures. Report by an international advisory committee.
Lederer, M., Hollander, J.M., Perlmann, I., 1967: Table of isotopes. Wiley and Sons. New York.
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