MARMAD - Entwicklung eines Modells zur Ermittlung der Strahlendosis in marinen Säugetieren

Federführendes Institut FI Institut für Fischereiökologie

Meeressäugetiere akkumulieren aufgrund ihrer langen Lebensdauer und ihrer Spitzenposition in der Nahrungskette Radionuklide besonders stark. Alle bisher durchgeführten Studien stützen sich auf vereinfachte dosimetrische Modelle mit hohen Unsicherheiten bei der Dosisabschätzung.
Um eine realistische und sichere Abschätzung der Strahlendosis für Meeressäuger zu erhalten, ist die Entwicklung moderner dosimetrischer Modelle (z.B. Voxel-Modelle) erforderlich. Dank moderner bildgebender Diagnosemethoden werden anatomische Merkmale in diesen Modellen sehr detailliert beschrieben. Das Modell kann zudem leicht an die Körpermerkmale des Probanden angepasst und so die Genauigkeit der dosimetrischen Berechnung erhöht werden.
Schweinswale sind eine der vier in deutschen Gewässern vorkommenden Meeressäugerarten und eignen sich aufgrund ihrer Ähnlichkeit zu anderen Meeressäugerarten, ihrem Auftreten in Nord- und Ostsee und ihrer Ortstreue sehr gut als Referenzorganismen für die Umweltgesundheit.

Hintergrund und Zielsetzung

Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines dem Stand der Technik entsprechenden Berechnungsmodells für einen Schweinswal (Phocoena phocoena) auf der Basis von CT-Daten. Dieses Modell wird mit dem Monte-Carlo-Code MCNP gekoppelt, um Dosis-Konversionskoeffizienten für interne und externe Expositionen für neun Energien zwischen 0,1 und 4 MeV von Gamma- und Betateilchen zu berechnen. Diese Konversionskoeffizienten haben den großen Vorteil, dass sie im Falle einer unfallbedingten Freisetzung von Radionukliden in der Meeresumwelt ein wesentliches Instrument darstellen.

Vorgehensweise

Es werden die Gewebe verendeter Schweinswale zerstörungsfrei mittels Computertomografie charakterisiert und daraus ein dosimetrisches Gewebemodell entwickelt. Dieses wird mit dem Monte-Carlo-Code MCNP gekoppelt, um Dosiskonversionskoeffizienten für interne und externe Expositionen für einen Energiebereich der Gammaphotonen und Betateilchen von 0,1 bis 4 MeV zu berechnen. Aus diesen energieabhängigen Dosiskonversionskoeffizienten können Dosiskoeffizienten für beliebige Radionuklide berechnet werden, die zum Beispiel nach einer unfallbedingten Freisetzung radioaktiver Stoffen schnelle Dosisabschätzungen für Schweinswale ermöglichen. Da Größe und Form der Schweinswale und ihrer Organe variieren, wird der Einfluss dieser Parameter auf die interne und externe Dosis mittels einer Unsicherheitsanalyse untersucht.

Vorläufige Ergebnisse

Das Hauptergebnis dieses Projekts ist ein Modell, das für die wichtigsten künstlichen Radionuklide eine angemessene Abschätzung der Dosiskonversionskoeffizienten für die Organe durch interne und externe Exposition ermöglicht. Darüber hinaus wird der Einfluss der Aktivitätsverteilung sowie der unterschiedlichen Körpergrößen und -formen der verschiedenen Walarten auf die Dosisabschätzung bewertet.

Auf diese Weise können genauere Dosisabschätzungen für die derzeit wichtigsten Umweltkontaminationen mit radioaktiven Stoffen (z. B. Ostsee, Irische See) vorgenommen und Leitlinien für die Auswahl geeigneter Schutzmaßnahmen bei künftigen unfallbedingten Freisetzungen von Radionukliden in die Meeresumwelt erstellt werden.