Am 2. Oktober 2017 meldeten sich Wissenschaftler eines italienischen Labors: Sie hatten in Mailand radioaktives Ruthenium-106 in der Luft entdeckt. Es war nicht genug, um gefährlich zu sein, aber es war sicherlich nicht natürlich. Andere Labors im informellen Ring of Five-Netzwerk europäischer Nuklearüberwachungsstationen bestätigten bald ähnliche Beobachtungen in Österreich, Norwegen und der Tschechischen Republik. Innerhalb weniger Tage hatten mehr als zwei Dutzend Länder in Europa den Nachweis der radioaktiven Verbindung bestätigt.
Ruthenium ist ein platinähnliches Übergangsmetall, das in der Elektronik, in Solarzellen und in Schmuck verwendet wird. Das letzte Mal, dass jemand das radioaktive Isotop Ruthenium-106 in der Atmosphäre entdeckt hatte, war nach der Katastrophe von Tschernobyl. Es ist ein Nebenprodukt der Spaltung von Uran-235, einem üblichen Kernbrennstoff. Es zu entdecken war ein nahezu eindeutiger Hinweis auf einen nuklearen Unfall.
Das französische Institut für Strahlenschutz und Reaktorsicherheit, bekannt als IRSN, stellte schnell fest, dass die Rutheniumwolke im südlichen Uralgebirge in Russland durch die Wiederaufbereitung abgebrannter Brennelemente entstanden war. In diesem Bereich der Welt gibt es nur eine nukleare Wiederaufbereitungsanlage: die russische Anlage Mayak. Die russische staatliche Nukleargesellschaft Rosatom hat in mehreren Erklärungen bestritten, dass eine solche Freisetzung von Nuklearmaterial stattgefunden hat. Eine neue Studie scheint jedoch Mayak endgültig als Ursprung des Ruthenium-106 nachgewiesen zu haben.
"Zum allerersten Mal sprechen alle europäischen Überwachungsstationen jetzt mit einer Stimme und fügen alle Daten zusammen", sagt Georg Steinhauser von der Universität Hannover in Deutschland, einer der Hauptforscher am Studie. Die Studie selbst hatte 69 Autoren aus 50 Institutionen. "Das Bild ist jetzt viel klarer."
Ein neuartiger Befund in der Studie ist das junge Alter des ursprünglichen Kraftstoffs. Aus einem Kernreaktor entnommener abgebrannter Brennstoff ist gefährlich radioaktiv. Laut Steinhauser besteht die Politik in Frankreich darin, abgebrannte Brennelemente vier Jahre lang stehen zu lassen, bevor versucht wird, sie erneut zu verarbeiten. In Russland beträgt die Laufzeit drei Jahre. Steinhauser und sein Team stellten fest, dass der abgebrannte Brennstoff "unglaublich" jung war und nur zwischen 1, 5 und 2 Jahre alt war.
"Es ist sehr, sehr ungewöhnlich", sagt Steinhauser. "Die Russen sind sehr erfahren in der Wiederaufbereitung von Treibstoffen. Sie sind die weltweit führenden Experten in ihren Tätigkeiten. Aber wenn so etwas passiert, sieht es sofort so aus, als wären sie vom regulären Prozess abgewichen."
Es war auch ein Hinweis. Das junge Alter des Kraftstoffs "bedeutet, dass die Absicht bestand, etwas Besonderes zu tun", sagt Jean-Christophe Gariel, stellvertretender Generaldirektor für Gesundheit und Umwelt am IRSN. "Und unsere Hypothese ist, dass die Absicht war, eine starke radioaktive Quelle für Cer zu schaffen."
Nachdem die Rutheniumwolke Ende 2017 entdeckt worden war, veröffentlichte das IRSN einen Bericht, in dem es vermutete, dass der Unfall stattfand, als Mayak versuchte, ein sehr kompaktes, hochradioaktives Material herzustellen, das eine große Anzahl von Neutrinos (schwer nachweisbare Grundpartikel) emittieren konnte) für ein physikalisches Experiment in Italien namens SOX. Das Experiment erforderte eine Probe von Cer-144, einem weichen und silbrigen Metall mit einigen besonderen Eigenschaften. Es ist radioaktiv genug, um eine große Anzahl von Neutrinos zu emittieren, und kann klein genug sein, dass sein Volumen die Berechnungen nicht beeinträchtigt. Jüngerer Kernbrennstoff hätte eine höhere Konzentration an radioaktivem Cer-144, wodurch die Probe kleiner und gleichzeitig extrem radioaktiv wäre.
Laut SOX-Sprecher Marco Pallavicini, Professor an der Universität von Genua, war die Mayak Production Association das einzige Unternehmen, das eine Cer-144-Probe liefern konnte, die die Anforderungen des Experiments erfüllte.
"Wir wussten, dass es sehr schwierig war", sagt Jonathan Gaffiot, ein Physiker, der an der Gestaltung des Experiments beteiligt war. "Aber Mayak ist eine staatliche Firma mit einem militärischen Zweck, also ist es keine Firma, bei der man fragen kann, wie sie es machen oder eine Garantie verlangen. Das einzige, was wir tun können, ist zu fragen, ob man es macht." und 'Was ist dein Preis?'"
Mayak unterzeichnete im Herbst 2016 einen Vertrag zur Herstellung des Cer-144. Aber im Dezember 2017, ungefähr zwei Monate nachdem die Schurkenfahne entdeckt worden war, teilte das Unternehmen SOX mit, dass es den erforderlichen Grad an Radioaktivität nicht erreichen könne. Als Pallavicini mit der Unmöglichkeit konfrontiert wurde, eine geeignete Quelle zu finden, sagte er: "Wir haben beschlossen, aufzugeben." Das SOX-Experiment wurde abgebrochen.
Für Mayak wäre die Verwendung eines solchen ungewöhnlich radioaktiven Kraftstoffs "gefährlich, unnötig riskant" gewesen, sagt Steinhauser von der Universität Hannover. Die viel höheren Strahlungswerte hätten die chemischen Reaktionen im Herstellungsprozess beeinflusst und die leichtflüchtige Verbindung Rutheniumtetroxid erzeugt. Steinhauser geht davon aus, dass die explosiven Eigenschaften von Rutheniumtetroxid an dem Unfall beteiligt waren.
Rosatom gab eine alternative Erklärung ab. Sie schlugen vor, dass die Rutheniumfreisetzung von einem abgestürzten Satelliten mit Ruthenium-106 stammen könnte. Das Papier lehnt diese Theorie ausdrücklich ab, da Ruthenium-106 aufgrund seiner kurzen Halbwertszeit eine schlechte Energiequelle für einen nuklearen Satelliten darstellt. Mehrere Weltraumorganisationen kamen zu dem Schluss, dass im relevanten Zeitraum für den Unfall kein bekannter Satellit verloren gegangen ist.
Eine andere von den Russen vertretene Theorie besagte, dass die Explosion tatsächlich in Rumänien stattgefunden hat, da dort weitaus höhere Werte festgestellt wurden als in jedem anderen Land. Das Papier lehnt dies ebenfalls ab. Die meisten europäischen Nuklearüberwachungsstationen wechseln wöchentlich ihre Luftfilter aus. In Rumänien wechseln die Überwachungsstationen täglich ihre Filter. Als die Forscher diesen Unterschied kompensierten, stellten sie fest, dass die in Rumänien nachgewiesene Rutheniumkonzentration dieselbe war wie in anderen europäischen Ländern.
Die tägliche Filterung in Rumänien war für die Forscher tatsächlich recht nützlich. Es ermöglichte ihnen, die Welle rutheniumverseuchter Luft zu kartieren, während sie über das Land rollte, und aus ihrer Form zu schließen, dass der Ursprung der Welle weit von Rumänien entfernt war.
Was genau die Freisetzung von Ruthenium verursacht hat, ist noch offen. Gab es eine Explosion? Oder ist aus einem Rohr einfach ein Leck entstanden?
"Die Russen veröffentlichen keine Aussagen, die der Gemeinde helfen würden, das Geschehen zu verstehen", sagt Steinhauser. Die Atomgemeinschaft lerne aus Unfällen, aber das könne "nur funktionieren, wenn es ein Minimum an Transparenz gebe".
Gariel von der IRSN gibt dieses Gefühl wieder. Zu wissen, wie und warum Unfälle passieren, "erhöht die Sicherheit", sagt er, aber "in diesem Stadium muss ich sagen, dass wir uns nicht hundertprozentig sicher sind, was passiert ist, und bis die Russen etwas sagen, werden wir uns darüber nie sicher sein."
