Czy_male_dawki.pdf

Biuletyn Miesięczny PSE, czerwiec-lipiec 2005, 12-27, Cykl: Energetyka atomowa

ODDZIAŁYWANIE MAŁYCH DAWEK PROMIENIOWANIA

NA ZDROWIE CZŁOWIEKA

Dr inż. A. Strupczewski 1

Wstęp

Czego boimy się myśląc o elektrowni jądrowej (EJ)?

i Czy niewidzialne promieniowanie przy normalnej pracy EJ nie spowoduje raka?

i Czy w razie awarii EJ nie wybuchnie – jak ta w Czarnobylu?

i Czy odpady radioaktywne nie spowodują skażeń i zagrożenia dla przyszłych pokoleń?

i Czy protesty przeciwników nie są jednak uzasadnione? Czy ludzie im uwierzą i będą

protestować?

Odpowiedź na te pytania wymaga nieco czasu i uwagi Czytelnika. Ale zalety energii jądrowej

– czyste niebo, tania energia elektryczna, i pełna odpowiedzialność za odpady - sprawiły, że

zarówno studia naukowe Unii Europejskiej jak i analizy krajów takich jak Finlandia wskazują

jednoznacznie, że dla dobra społeczeństwa należy budować elektrownie jądrowe. Dlatego w

cyklu kilku kolejnych artykułów postaramy się osądzić argumenty za i przeciw energetyce

jądrowej i odpowiedzieć na postawione powyżej pytania.

W pierwszym artykule zajmiemy się oceną skutków oddziaływania na człowieka małych

dawek promieniowania, takich, jakie występują podczas normalnej pracy elektrowni jądrowej

(EJ) a więc znacznie mniejszych od tła promieniowania naturalnego.

W dalszych artykułach zajmiemy się bezpieczeństwem EJ w razie awarii, ocenimy

zabezpieczenia EJ chroniące je przed awariami takimi jak w Czarnobylu, a przy okazji

wyjaśnimy, jakie skutki awaria czarnobylska rzeczywiście wywołała. Sprawy gospodarki

odpadami radioaktywnymi zasługują na dalszy osobny artykuł, a po wyjaśnieniu tych

najbardziej kontrowersyjnych zagadnień przypomnimy najbardziej typowe zarzuty

przeciwników EJ i ocenimy, w jakim stopniu są one słuszne – lub fałszywe.

Wielkość dawek od tła naturalnego i medycyny

Promieniowanie jest normalnym elementem codziennego życia. W skali całego globu, radon

wydzielany z ziemi w postaci gazowej powoduje około 50% średniej indywidualnej dawki

rocznej, a dalsze 40% pochodzi od promieniowania kosmicznego i materiałów

radioaktywnych znajdujących się w glebie i przenikających do naszego ciała. I to bynajmniej

nie na skutek żadnych awarii jądrowych – promieniowanie było z nami od zarania dziejów, a

gdy powstawało życie na Ziemi natężenie promieniowania było znacznie większe niż

obecnie. Może dlatego promieniowanie jest niezbędne do życia - wiele doświadczeń

potwierdziło, że w przypadku całkowitego odcięcia promieniowania rośliny i zwierzęta

doświadczalne przestają się rozwijać i rozmnażać.

Zanim przejdziemy do dyskusji dawek wokoło EJ, przypomnijmy, że średnie tło

promieniowania naturalnego na Ziemi wynosi 2,4 mSv/rok 2 , a dawka powodowana przez

człowieka (głównie przez medycynę) 0,4 mSv/rok. Energetyka jądrowa zwiększa dawkę

1 Przewodniczący Komisji Bezpieczeństwa Jądrowego i Ochrony Radiologicznej, Instytut Energii Atomowej,

05-400 Swierk, e-mail: A.Strupczewski@cyf.gov.pl

2 Siwert (Sv) to jednostka stosowana w ochronie przed promieniowaniem, oznaczająca dawkę pochłoniętą w

ciele człowieka z uwzględnieniem jej skuteczności biologicznej. W energetyce jądrowej jesteśmy zainteresowani

dawkami tysiąc razy mniejszymi, oznaczanymi skrótem mSv.

średnią o minimalną wielkość – około 0.006%. Główne składowe promieniowania

naturalnego to:

• promieniowanie kosmiczne, które jest tym większe, im cieńsza jest warstwa atmosfery

chroniącej nas przed promieniowaniem gwiazd – a więc im wyżej się znajdujemy. Np.

w Zakopanem dawka roczna od promieniowania kosmicznego jest o 50% większa niż

w Gdańsku. Moc tej dawki na poziomie morza wynosi 0,28 mSv/rok

• promieniowanie gleby, w której znajdują się pierwiastki radioaktywne, rozpadające się

powoli przez miliony lat, odkąd powstała Ziemia, średnio 0,36 mSv/rok

• promieniowanie radonu i jego produktów rozpadu, bardzo zmienne w zależności od

składu gleby, średnio na Ziemi równe 1,27 mS/rok

• promieniowanie pierwiastków radioaktywnych, które człowiek wchłania z

pożywieniem i piciem, takich jak potas-40, czy rubid. Wskutek tego nasze własne ciała

promieniują, a także promieniują inne osoby obok nas. Dawka z tych źródeł

wewnętrznych w naszych organizmach wynosi 0,33 mSv/rok [11 ] .

Wahania tła, powodowane głównie różnicami w zawartości radonu w glebie są bardzo duże,

typowo od 2 do 10 mSv/rok, ale są okolice, gdzie moce dawki są znacznie większe, do

kilkudziesięciu mSv rocznie. I tak np. tło promieniowania w Szwecji jest dwukrotnie większe

niż w Polsce, a w Finlandii ponad 2,5 razy większe, jak widać na rys. 1.

600

500

Srednia dawka promieniowania

w ciągu życia w krajach Europy

wg [IAEA: Sustainable Development and Nuclear Power, 1997]

400

300

200

100

Rys. 1 Średnie dawki otrzymywane przez 70 lat w różnych krajach Europy [ 18 ]

W pewnych rejonach Brazylii, Indii, czy Iranu moce dawki są znacznie większe i dochodzą

do 35 mSv/rok (Kerala, Indie lub Guarapari, Brazylia), a nawet do 260 mSv/rok (Ramsar,

Iran).

Wobec tak dużych różnic, naukowcy prowadzą od wielu lat badania starając się wykryć

ujemny wpływ zwiększonych dawek promieniowania tła naturalnego na zdrowie człowieka.

Bez skutku. Nawet w rejonach o najwyższych dawkach częstość zachorowań na raka nie jest

większa niż przeciętna, a przeciwnie – co wydaje się na pierwszy rzut oka zaskakujące – jest

ona często nieco niższa od przeciętnej. Powoduje to trudności w określeniu wielkości

skutków promieniowania – przy małych dawkach są one po prostu niezauważalnie małe! Co

zrobić więc, by mieć jakieś podstawy do oceny i porównań?

Hipoteza o liniowej zależności zagrożenia od dawki promieniowania

Wobec braku wykrywalnych efektów małych dawek promieniowania, a dążąc do

maksymalnie ostrożnego postępowania z substancjami radioaktywnymi i starając się

doprowadzić do przerwania prób broni jądrowej, w 1959 r. Międzynarodowa Komisja

Ochrony Radiologicznej (ICRP) wprowadziła hipotezę, zwaną modelem liniowym

bezprogowym LNT ( Linear No Threshold ). Wg LNT zagrożenie od małej dawki jest równe

zagrożeniu od dawki dużej pomnożonemu przez stosunek dawek i odpowiednie

współczynniki proporcjonalności. Model ten zakłada, że zarówno efekty somatyczne (rak) jak

i genetyczne małych dawek promieniowania są wynikiem mutacji powodowanych

bezpośrednio przez promieniowanie jonizujące. Przy niskich dawkach brak jest

bezpośrednich danych odnośnie istnienia zagrożenia. Trzeba więc stosować ekstrapolację z

danych opisujących skutki dużych dawek promieniowania, a konkretnie skutki gwałtownego

napromieniowania dużymi dawkami promieniowania ludności w Hiroszimie i Nagasaki.

Hipoteza LNT stała się podstawą ochrony radiologicznej. Na tej podstawie sformułowano

zasadę ograniczania dawek tak bardzo, jak tylko jest to rozsądnie możliwe ( as low as

reasonably achievable - ALARA ) i wprowadzono bardzo skuteczny, choć kosztowny system

barier chroniących przed rozprzestrzenianiem promieniowania z elektrowni jądrowych.

Ale wiele nowszych obserwacji sugeruje, że ekstrapolacja wg modelu liniowego

bezprogowego LNT jest przesadnie pesymistyczna. Badania procesów rakotwórczych

wskazują jednoznacznie, że choroby nowotworowe są procesami wieloetapowymi, a takie

procesy zwykle w przyrodzie mają charakter nie linowy, lecz krzywoliniowy z progiem .

Hipoteza LNT nie odpowiada naturalnym zjawiskom w przyrodzie, a w szczególności nie

uwzględnia zjawiska hormezy, to jest faktu, że wiele substancji i zjawisk jest korzystnych dla

życia przy małych dawkach, chociaż są one szkodliwe przy dużych dawkach 3 . Przykładów

jest mnóstwo - aspiryna, dobroczynna przy spożywaniu jednej pigułki dziennie, chociaż

szkodliwa przy jednorazowej dawce kilkuset pastylek, witaminy i mikroelementy niezbędne

w małych ilościach a szkodliwe w dużych, światło słoneczne, a nawet temperatura,

sprzyjająca człowiekowi, gdy wynosi 20-25 o C, a zabójcza, gdy przekracza 100 o C.

Podobnie promieniowanie jest niezbędne do życia i doświadczenia, w których otaczano

organizmy żywe osłonami nieprzepuszczającymi promieniowania wykazały, że organizmy te

chorowały i umierały, podczas gdy niewielki wzrost promieniowania pomagał ich rozwojowi.

Uczeni badający rolę hormezy zwracają uwagę, że teoria zależności liniowej bezprogowej

LNT nie uwzględnia roli biologicznych mechanizmów obronnych, które są stymulowane

przez promieniowanie. Życie rozwinęło się na Ziemi, gdy natężenie promieniowania ze źródeł

geologicznych (uran, tor, potas) i źródeł wewnętrznych w organizmach żywych (potas K-40)

było znacznie wyższe niż obecnie .Możliwe jest więc, że nasze mechanizmy obronne są

przystosowane do najskuteczniejszego działania w polu promieniowania wyższym niż

występujące obecne. W wielu doświadczeniach wykazano, że napromieniowanie organizmów

małymi dawkami zwiększa ich odporność na raka i sprzyja szybszemu rozwojowi [ 20 ] .

Komitet Naukowy ONZ do badania skutków promieniowania UNSCEAR uznał znaczenie

3 Hormeza to dowolny efekt fizjologiczny występujący przy niskich dawkach, którego nie można przewidzieć

na podstawie ekstrapolacji efektów toksycznych powodowanych przez wysokie dawki. Efekty hormetyczne są

zwykle dobroczynne. Charakteryzują one procesy, w których małe dawki czynników szkodliwych w dużych

dawkach powodują stymulację reakcji obronnych organizmu. (greckie słowo hormaein – pobudzać).

hormezy i wydał specjalny raport z zaleceniem dalszych badań pozytywnej roli

promieniowania [ 29 ] .

Dla zrozumienia sytuacji w zakresie obecnych przepisów ochrony radiologicznej, dobrze jest

wiedzieć, jak mierzone jest promieniowanie. Radioaktywność opisuje intensywność źródła

promieniowania. Jednostką miary radioaktywności był tradycyjnie jest kiur (Ci), nazwany tak

na pamiątkę Marii Curie - Skłodowskiej, która odkryła rad. Jeden kiur jest wielkością

radioaktywności 1 grama czystego radu. Zwykle jednak mamy do czynienia ze znacznie

mniejszymi wielkościami, które mierzymy w jednostkach zwanych pCi (picokiur - milionowa

część jednej milionowej kiura). W 1 pCi, tylko około 2 atomów na minutę ulega rozpadowi i

emituje promieniowanie. W układzie SI jednostką aktywności jest 1 Bq (bekelerel) = 1

rozpad/s. Agencja Ochrony Środowiska (Environment Protection Agency - EPA) w USA

zaproponowała limit radioaktywności dla wody pitnej równy 5 pCi na litr. Radioaktywność

wody usuwanej z EJ jest ograniczona wg przepisów do 10 pCi na litr. Na pierwszy rzut oka

wydaje się to rozsądne.

Ale litr normalnej wody morskiej, w której pływamy przy okazji pobytu na jakiejkolwiek

plaży, zawiera średnio 350 pCi. Innymi słowy, normalna woda morska jest 35 razy bardziej

radioaktywna od wody usuwanej z EJ. Mleko zawiera średnio 1400 pCi na litr. Oliwa do

sałatek ma pełne 5000 pCi na litr, co oznacza, że oliwa sałatkowa jest 1000 razy bardziej

radioaktywna niż woda z kranu wg limitu EPA. A jednak nikt nie twierdzi, że woda morska,

mleko i oliwa sałatkowa stanowią obecnie zagrożenie radiacyjne dla społeczeństwa.

Przepisy ograniczają dawki powodowane przez działania człowieka do wartości wielokrotnie

mniejszych od naturalnie występujących w przyrodzie wahań tła promieniowania. Jest to

skutek ostrożności specjalistów w zakresie ochrony przed promieniowaniem, którzy zgodnie z

zasadą lekarzy „ primum non nocere- po pierwsze nie szkodzić ” starają się zapewnić, że

człowiek nie zakłóci stanu istniejącego dotychczas w przyrodzie. Trzeba jednak zdawać sobie

przy tym sprawę, że promieniowanie było, jest i będzie naturalnym elementem naszego

świata i wcale nie jest pewne, czy rola jego jest negatywna, czy też może przeciwnie -

pomocna i niezbędna dla życia.

Wobec tego, że teoretyczne zależności powinny odzwierciedlać rzeczywisty stan

obserwowany w naturze, zajmijmy się przeglądem istniejących wyników badawczych dla

różnych grup ludzi napromieniowanych małymi dawkami, by przekonać się, czy rację mają

zwolennicy hipotezy, że każda dawka jest szkodliwa – LNT – czy też propagatorzy teorii

hormezy twierdzący, że promieniowanie pobudza nasze siły obronne i prowadzi do

polepszenia zdrowia człowieka.

Wpływ małych dawek promieniowania na duże grupy ludności

Badania w USA

W USA badania korelacji między tłem promieniowania a umieralnością na raka prowadzono

wielokrotnie. Największe zainteresowanie budziły one na początku, gdy przeciwnicy energii

jądrowej oczekiwali, że zachorowania na raka będą najczęstsze w rejonach o najwyższym tle

promieniowania. Spodziewano się tysięcy „dodatkowych” zgonów powodowanych przez

zwiększone promieniowanie. Ale rzeczywistość zdecydowanie zaprzeczyła tym

oczekiwaniom. Okazało się, że we wszystkich stanach o podwyższonym tle promieniowania

umieralność na raka jest mniejsza od przeciętnej. Wyniki te otrzymywali badacze zupełnie nie

związani z energetyką jądrową, ludzie o nieposzlakowanej uczciwości, tacy jak Frigerio i

Stowe ( kwakrzy), którzy badali umieralność na nowotwory złośliwe w 50 stanach USA w

funkcji tła promieniowania [ 13 ] . Przed przeprowadzeniem badań oczekiwano, że umieralność

na raka będzie rosła o około 350 zgonów na 100 000 mieszkańców na każdy 1 mSv/rok 4 .

Wyniki nie wykazały takich tendencji, raczej przeciwne. Autorzy studium opisują “ jak

zaczęliśmy od założenia, że promieniowanie tła powoduje raka i jak fakty zmusiły nas to

stwierdzenia, że tak nie jest ” . Jak widać na rys. 2, z pośród 14 stanów o tle promieniowania

powyżej 1,4 mSv/rok (140 mrem/rok) w 12 stanach umieralność na raka była bardzo

wyraźnie PONIŻEJ średniej dla USA, w jednym nieco niższa, i w jednym nieco wyższa.

Rys. 2 Umieralność na raka w funkcji tła naturalnego w różnych stanach USA. Linia

pozioma i puste kółko oznaczają średnią umieralność i tło promieniowania w USA [ 13 ].

W 1981 badania epidemiologiczne w 39 rejonach metropolitalnych i 4 standardowych

rejonach gospodarczych USA wykazały, że umieralność na raka płuc i dróg oddechowych

jest niższa w rejonach o wyższym poziomie promieniowania [ 15 ] .

Badania wpływu stężenia radonu w domach na umieralność na raka płuc [6] przeprowadzone

przez prof. Cohena objęły 1730 okręgów administracyjnych USA, w których mieszka ponad

90% ludności USA. Wyniki Cohena wykazały, że wzrost stężenia radonu w domach nie

powoduje wzrostu umieralności na raka płuc – przeciwnie, dane statystyczne wskazują, że

umieralność na raka jest mniejsza w rejonach o wyższym promieniowaniu radonu, jak widać

na rys. 3. Rozbieżność w stosunku do wyników hipotetycznych opartych na modelu LNT jest

bardzo duża, tak że wyniki tych badań są zasadniczo niezgodne z modelem LNT.

Aby wyeliminować wpływ zmiennych zakłócających, B. Cohen uwzględnił w analizie

czynniki, które mogą wpływać na umieralność na raka płuc, a mianowicie, palenie tytoniu,

niepewność w danych o stężeniach radonu, wpływ wartości skrajnych i dalsze 50 wskaźników

socjo-ekonomicznych różnego typu. Cohen uwzględnił także wpływ geografii, wysokości nad

poziomem morza i pogody, ale nachylenie pozostało ujemne.

4 Według pesymistycznej hipotezy LNT, że każda dawka jest szkodliwa, przy użyciu współczynnika przyjętego

przez ICRP, otrzymujemy 1,0 10 -3 Sv/rok x 70 lat x 0,05 zgonu/osobo-Sv x 100 000 osób= 350 dodatkowych

zgonów.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: