Poland

Ludzie - i wszystkie organizmy na świecie - bezpośrednio korzystają z promieniowania jądrowego, choć nie zdają sobie z tego sprawy. Podczas opalania łatwo zapomnieć o tym, że dobroczynne promienie słoneczne mają swe źródło w reakcjach jądrowych, wyzwalających energię głęboko we wnętrzu Słońca.

Wybuch Erebusa, 
październik 2013. Dzięki uprzejmości: Alasdair Turner

Światło słoneczne zawdzięczamy reakcjom jądrowym. Substancje radioaktywne znajdujemy w górach i morzach, a także w trakcie aktywności wulkanicznej, kiedy to znacząca ilość radiacji jest wyrzucana do atmosfery. Nigdy jednak nie zaobserwowano u ludzi poważnych konsekwencji zdrowotnych związanych z tym promieniowaniem. (Za pozwoleniem: Alasdair Turner)

Ciepło wewnątrz Ziemi zawdzięczamy promieniowaniu naturalnych radionuklidów. Jego wpływ na powierzchnię Ziemi (strumień energii) to tylko około 0,05 W/m2, mały ułamek średniego strumienia energii słonecznej 240 W/m2, docierającej na powierzchnię Ziemi. Jednakże należy pamiętać, że to wewnętrzne ciepło utrzymuje część rdzenia Ziemi w stanie ciekłym, co pozwala na ruch kontynentów (tektonika płyt), który wpływa na ewolucję życia.

Bez reakcji jądrowych, nie istnielibyśmy.

Kiedy około 4,5 miliarda lat temu tworzyła się Ziemia, poziom promieniowania był około trzykrotnie wyższy niż obecny. Widać więc, że samo promieniowanie nie zabija życia. Tezę tę wzmacnia fakt, że poziom promieniowania w rozmaitych miejscach na Ziemi jest bardzo różny i zmienia się typowo o czynnik 10. Istnieją jednak miejsca, w których przekracza ono stukrotnie średni poziom promieniowania naturalnego na kuli ziemskiej. Czy ludzie żyjący w miejscach o podwyższonej radiacji są mniej zdrowi niż reszta z nas, bardziej podatni na infekcje albo mają krótszy czas życia? Odpowiedź jest - nie! Tak więc poziom promieniowania może zmieniać się o rząd wielkości bez widocznych konsekwencji dla zdrowia ludzi.

Mapa ukazująca poziom naturalnego promieniowania w kilku miejscach na świecie. (Za pozwoleniem: S. M. J. Mortazavi/Health Research Foundation, Kyoto, Japan):
Credits: S. M. 
J. Mortazavi/Health Research Foundation, Kyoto, Japan

Czy mówi nam cokolwiek fakt braku w nas czułości na tak duże zmiany poziomu promieniowania naturalnego? Pomyślmy przez chwilę.


Czy zareagowanie na samochód jadący w naszą stronę zabiera wiele czasu? Na pewno nie. Gdyby nie szybka reakcja, nasze życie byłoby w niebezpieczeństwie. Wasz wzrok i szybka transmisja właściwych sygnałów do mózgu są najważniejsze dla przeżycia. To samo można powiedzieć o zmyśle słuchu, zapachu czy smaku (w przeciwnym wypadku jedlibyśmy na przykład zepsute mięso i zachorowalibyśmy).


Gdy temperatura zmieni się o 20% w stosunku do 300 K (tzw. temperatury pokojowej) będziemy albo marzli albo poddani nadmiernemu ciepłu. Obie ewentualności stanowią zagrożenie dla życia, musimy więć być ostrzegani przed takimi zmianami temperatury. Z tego powodu natura wyposażyła nas w możliwośći wyczuwania niewielkich zmian temperatury - w granicach 2 stopni, a więc 1% temperatury pokojowej.


Poziom promieniowania naturalnego może zmieniać się nie o 20% ale o około 1000% i nie wpływa to na nasze funkcje życiowe. Dlatego nie jesteśmy wyposażeni w zmysł wyczulony na promieniowanie jądrowe. Fakt, że go wcale nie czujemy jest najlepszą wskazówką na to, że promieniowanie jądrowe w normalnych warunkach nie jest szkodliwe. Z drugiej strony, czemu to promieniowanie jądrowe, po prostu jedna z form energii, miałoby być niebezpieczne w procesie ewolucji gatunków, podczas gdy wszystkie inne rodzaje są wykorzystywane dla rozwoju organizmów?

Może jednak promieniowanie naturalne i to sztuczne, wytwarzane przez człowieka, mają na nas odmienny wpływ? Być może, gdy przekroczony zostanie pewien poziom (próg) promieniowania pojawią się uszkodzenia, których organizm nie będzie tolerował? Odpowiedź na pierwsze pytanie jest prosta: promieniowanie działa w taki sam sposób, a wynik zależy od rodzaju promieniowania, jego dawki i czasu ekspozycji. Efekty są również zależne od wieku, płci, ogólnego stanu zdrowia itp. Na drugie pytanie jest znacznie trudniej odpowiedzieć.

Dzięki badaniu zachodzących wokół nas naturalnych reakcji jądrowych uczeni byli w stanie rozwinąć technologie, w których wykorzystuje się te procesy w sposób dla nas korzystny.

Najczęściej używanym promieniowaniem jonizującym w diagnostyce medycznej są promienie X (rentgenowskie). Rozpoczęto korzystanie z nich w ciągu niespełna roku od ich przypadkowego odkrycia w 1986 r. przez Konrada Rentgena. Korzysta się z nich w charakterze narzędzia diagnostycznego, ale także w terapii. Obrazy rentgenowskie pozwalają lekarzowi zobaczyć, co się dzieje we wnętrzu ciała człowieka bez konieczności otwierania go. Promienie X, wykorzystywane w nielicznych procedurach, niosą jednak pewne ryzyko i nie powinno się ich nadużywać, w szczególności w wypadku kobiet w ciąży.

Duże dawki promieniowania jądrowego są używane w leczeniu raka. Na świecie wykonuje się rocznie ponad 5 milionów zabiegów tego rodzaju, pomagając w ten sposób bardzo chorym ludziom. Mnóstwo procedur diagnostycznych, około 30 milionów rocznie, wykonywanych jest przy użyciu substancji promieniotwórczych. Jeśli się doda do tego około 2 miliardy badań diagnostycznych, skala wykorzystywania promieniowania jonizującego budzi respekt.

Ponadto, czy zdajecie sobie sprawę, że chirurgia wymaga warunków aseptycznych i dlatego bardzo korzysta ze sterylizacji narzędzi przy pomocy promieniowania? Strzykawki, igły, skalpele ... całe wyposażenie chirurgiczne musi być w pełni sterylne, dzięki czemu pacjent nie zostaje narażony na niebezpieczne zarazki.

A co powiemy o produktach codziennego użycia? Czy korzystacie z jakichkolwiek kremów do twarzy? Na pewno nie chcielibyście aby taki krem stwarzał jakiekolwiek zagrożenie dla skóry. Proces higienizacji kremów polega na napromienianiu ich nim zostaną zapakowane i trafią do handlu.

Czy potrzebujemy pożywienia o przedłużonej trwałości lub ziaren, które wydają większy plon? Napromienienie to robi! W miejsce chemikaliów, napromienienie usuwa zakaźne bakterie (np. salmonelli), a w dodatku nie skaża jedzenia jak chemikalia.

Niebezpiecznych owadów można się pozbyć drogą napromienienia części z nich w taki sposób, aby stały się bezpłodne. Owady te mogą mieszać się z pozostałymi, nienapromienionymi, jednak nie będzie to prowadziło do rodzenia się nowych. Taka procedura utrzymuje populację owadów na akceptowalnym poziomie.

Jeśli pijesz mleko, zapewne powineneś/powinnaś wiedzieć, że pojemniki plastikowe, wykorzystywane na opakowania, zostały najprawdopodobniej napromienione promieniowaniem gamma (samo mleko podlega innej procedurze).

Elektrownie jądrowe stanowią inny, bardzo istotny przykład korzystania z reakcji jądrowych. Tradycyjne elektrownie, spalające węgiel lub ropę, produkują mnóstwo smogu, który jest bardzo szkodliwy dla środowiska. Korzystają one z paliw kopalnych, których ilość szybko się zmniejsza, a w dodatku ich wydobywanie ze skorupy ziemskiej jest dla środowiska szkodliwe. Wykorzystanie energii jądrowej może znakomicie zmniejszyć ilość gazów cieplarnianych uwalnianych do atmosfery, a dla otrzymania tej samej ilości energii potrzeba tu znacznie mniej paliwa.

Technologia jądrowa jest używana także do datowania (np. dzięki 14C) znalezisk w archeologii. W sztuce, promieniowanie może być wykorzystane do zweryfikowania czy dane dzieło jest prawdziwe, czy jest falsyfikatem. Promieniowanie może nam również powiedzieć jaki jest skład chemiczny nieznanej substancji: promieniowanie bowiem wzbudza atomy w substancji i zmusza je do emisji promieniowania elektromagnetycznego typowego dla danego pierwiastka, a więc wskazuje na jego obecność.

Zdjęcie z prawej: Instalacja na Uniwersytecie w Oxfordzie służąca do akceleratorowej spektrometrii mas .

Podaliśmy tu zaledwie kilka praktycznych zastosowań reakcji jądrowych i nie wspomnieliśmy o zastosowaniach czysto naukowych. Nie ma wątpliwości: promieniowanie jądrowe przynosi ludzkości wiele korzyści.

Bez względu na dobroczynność promieniowania jądrowego, boimy się go i mamy ku temu dobre powody. Wszyscy znamy traumatyczne przejścia z Hiroszimy i Nagasaki - dwóch miast zaatakowanych bronią jądrową. W nadzwyczaj krótkiej chwili zniszczone zostały znaczne dzielnice miast, a około 200 tysięcy ludzi straciło życie. Niektórzy z ocalałych zachorowali na nowotwory, które najprawdopodobniej nie pojawiłyby się, gdyby nie promieniowanie jądrowe uwolnione z bomb. W samej Hiroszimie, pomiędzy rokiem 1950 a 2000, duże dawki promieniowania z bomb są winne 46%. przypadków białaczki i 11%. przypadków guzów litych.

Oczywiście, powiedzieliśmy o przypadkach, kiedy to celowo użyto techniki jądrowej jako broni. Niemniej jednak, wypadki mogą się czasem zdarzać w warunkach "bezpiecznych". Wypadek w Czarnobylu w 1986 roku i w elektrowni Daiichi w Fukuszimie w marcu roku 2011 są tu gorzkimi przykładami.

Wybuch w elektrowni jądrowej Daiichi w Fukuszimie - 12 marca 2011 r. (Źródło zdjęcia: NTV/Reuters).

Media bardzo często donoszą o niebezpieczeństwach związanych z techniką jądrową. Często czytamy, oglądamy lub słuchamy przerażających wiadomości o promieniowaniu jądrowym. Większość z nas jest uczona, że promieniowanie jądrowe to coś, czego należy całkowicie unikać, a strach przed promieniowaniem wzmacnia fakt, że go nie widzimy, nie czujemy, nie ma zapachu i go nie słychać. Na ile jednak ten strach jest uzasadniony? Powinniśmy się go bać, czy też jest to nieracjonalna fobia? W setkach przypadków korzystamy z energii jądrowej, a warunki dotyczące bezpieczeństwa urządzeń jądrowych i elektrowni jądrowych są bardzo surowe i dobrze wypełniane. Wypadki są bardzo rzadkie.

Rozważając ryzyko związane z promieniowaniem jonizującym warto wpierw pomyśleć o znacznie nam bliższych sytuacjach ryzykownych. Niemal każda działalność niesie pewne ryzyko, czasem nawet śmiertelne.

Podchodząc do sprawy możliwie ogólnie, ryzyko można skwantyfikować jako coś proporcjonalnego do wystąpienia danego wypadku i pokazanie jego wyniku w skali (0,1). Dla uproszczenia rozpatrzmy tylko przypadek najbardziej ekstremalny: ryzyko choroby śmiertelnej lub śmierci w wypadku drogowym. Przechodzimy przez jezdnię, pijemy alkohol, palimy papierosy, pracujemy w warunkach niebezpiecznych - w każdym wypadku istnieje pewne ryzyko zgonu. Jak duże jest prawdopodobieństwo takiej śmierci? Za nieżyjącym już fizykiem węgierskim, Georgiem Marxem, wygodnie jest skorzystać z pojęcia mikroryzyka - jednostki ryzyka mówiącej, że w 1 milionie osób narażonych na daną sytuację, jedna umrze. Prawdopodobieństwo jeden na milion nie wydaje się bardzo istotne, nieprawda?

Mikroryzyko jest równoważne:
  1. przejechaniu 2500 km pociągiem
  2. przeleceniu 2000 km samolotem
  3. przejechaniu 80 km autobusem
  4. jeździe rowerowej na dystansie 12 km
  5. przejechaniu 3 km motocyklem
  6. wypaleniu jednego papierosa
  7. dwóm tygodniom pobytu z palaczem w jednym pokoju
  8. wdychaniu zanieczyszczonego powietrza przez 3 do 10 dni
  9. wypiciu pół litra wina
  10. pracy przez 1-5 tygodni w fabryce
  11. wspinaczce wysokogórskiej przez 1-5 minut

Ryzyko zależne jest także od miejsca pracy. Jeden rok pracy w handlu to 10 jednostek mikroryzyka, w fabryce - do 100, w przemyśle transportowym - 400, w kopalni wegla - 800, a na platformie wiertniczej na otwartym morzu - 1800.

Jak widzieliśmy, ryzyko jest nieuniknioną częścią naszej codziennej działalności. Jesteśmy jednak tak bardzo przyzwyczajeni do różnych czynników ryzyka, że albo o nich nie pamiętamy albo je po prostu akceptujemy. Czasem wiele ludzi robi coś, o czym wiedzą, że niesie ryzyko, ale wybierają postawę nie myślenia o tym. Na przykład, ograniczenie prędkości służy bezpieczeństwu i mimo to wielu ludzi wybiera zwiększenie prędkości, choć wie, że to niebezpieczne.

Palenie tytoniu jest innym przykładem ignorowania ryzyka. Wielu palaczy uważa, że przyjemność jaką odczuwają podczas palenia przeważa nad groźbą choroby śmiertelnej, jak rak płuca. Jak można oczekiwać, ryzyko raka płuc wzrasta z ilością wypalanego tytoniu i długością okresu bycia palaczem. Ryzyko wzrasta jednak znacznie bardziej niż ludzie oczekują. Badania pokazują, że szansa zachorowania na raka płuc wzrasta kwadratowo z liczbą wypalanych dziennie papierosów, natomiast z czasem t rośnie proporcjonalnie do t4, a nawet do t5! Przy tym warto zauważyć, że będąc bardziej podatnym na raka płuc, palacz może być również bardziej uwrażliwiony na zewnętrzne promieniowanie gamma, które, dzięki paleniu, ma wpływ na komórki już uszkodzone.

W tej sytuacji warto pewnie rozważyć coś, co możemy nazwać akceptowalnym ryzykiem. To z definicji bardzo subiektywny termin, jako że różni ludzie odczuwają w różny sposób, co jest akceptowalne. Sytuacja w jakiej się znajdą może także wpłynąć na ich stan umysłu. Czasem ludzie, którzy żyją z dala od elektrowni jądrowych będą akceptowali ryzyko związane z tymi elektrowniami, podczas gdy inni, żyjący w pobliżu mogą tego nie akceptować. Pracownicy elektrowni będą na sprawę patrzyli inaczej niż inni, którzy wiedzą, że im bliżej się mieszka elektrowni, tym łatwiej w niej o pracę.

Powinniśmy być też świadomi faktu, że w szeroko rozumianym społeczeństwie ryzyko obliczone w oparciu o pewne czynniki statystyczne nie jest nigdy w pełni przekonującym. Ludzie są mniej zainteresowani w wielkościach uśrednionych po całym świecie, natomiast troszczą się o lokalne bezpieczeństwo. A w wypadku instalacji jądrowych i możliwych ataków terrorystycznych - żadne obliczenia nie są prawdziwie użyteczne. Jedyne, co możemy powiedzieć, to to, że w normalnych warunkach, standardy bezpieczeństwa w technologiach jądrowych czynią ryzyko jądrowe znacznie mniejszym niż ryzyko związane z jakąkolwiek inną technologią.

Niemiecki lekarz i filozof, Paracelsus, który żył w 16. wieku, badał wpływ różnych chemikaliow na zdrowie i doszedł do wniosku, że to dawka czyni truciznę.

Innymi słowy, to co jest trucizną przy dużej dawce, nie musi być koniecznie toksyczne w małej dawce. Małe dawki mogą wcale nie wywoływać efektów. Mogą być nawet korzystne dla zdrowia. Szczepionki są świetnymi przykładami takiej sytuacji. Mogą one zapobiec istotnej chorobie, mogą być jednak niebezpieczne, jeśli są podane w zbyt dużej ilości. Efekty korzystne dla zdrowia, wywołane przez potencjalnie niebezpieczny materiał, są znane pod nazwą hormezy. Niektórzy badacze rozważają, czy korzystne dla zdrowia efekty hormetyczne mogą się również pojawiać w wypadku promieniowania jądrowego. Istnieje na to bardzo wiele danych.

W wypadku procedur medycznych, gdy promieniowanie jest wykorzystywane dla celów diagnostycznych (np. w prześwietleniach rentgenowskich) dawki są ograniczane do poziomu bezpiecznego, który wciąż jeszcze pozwala na uzyskanie prawidłowego obrazu naszych narządów wewnętrznych. W radioterapii jednak, jedynym celem lekarza jest zniszczenie raka, a używane dawki mogą być bardzo wysokie, ale skierowane na guz, więc nie powodują poważnego zagrożenia dla zdrowych części organizmu. Komplikacje, ktore pojawiają się po takiej terapii nie należą do rzadkości, ale są na ogół uleczalne.

Poniższa tabela pokazuje ryzyko (w jednostkach mikroryzyka) związane z niektórymi procedurami diagnostycznymi w medycynie:

Procedura
medyczna
Typowa dawka efektywna
[mSv]
Ryzyko
[mikroryzyko]
prześwietlenie rentgenowskie kończyny 0,01 <0,5
Prześwietlenie rentgenowskie zęba 0,01 <0,05
prześwietlenie rentgenowskie klatki piersiowej 0,02/film 1
Prześwietlenie rentgenowskie głowy 0,07 3,5
Tomografia głowy 2 100
Tomografia klatki piersiowej 8 400
Scyntygrafia kości przy użyciu Tc-99m 4 200
Dynamiczne badania serca przy użyciu Tc-99m 6 330

Jak widać, względnie wysokie ryzyko tomografii klatki piersiowej jest nie większe niż ryzyko związane z pracą przez rok w przemyśle lotniczym. Korzystanie z tych procedur dramatycznie przeważa nad możliwymi efektami negatywnymi w niemal wszystkich przypadkach, a ponadto, lekarze używają tych badań jeśli są one doprawdy niezbędne.

Nasza wiedza o wpływie promieniowania jonizującego na ciało ludzkie opiera się głównie na konsekwencjach:
  1. bombardowań jądrowych Hiroszimy i Nagasaki, a także innych wybuchów jądrowych - ponad 115 000 osób
  2. badań rentgenowskich (w szczególności fluoroskopowych) - ponad 125 000 pacjentów
  3. dla pracowników przemysłu jądrowego - około 210 000 zatrudnionych
  4. dla ludzi, którzy przeszli radioterapię- ponad 250 000 pacjentów
  5. dla mieszkańcach obszarów o podwyższonym poziomie promieniowania naturalnego - ponad 100 000 ludzi
  6. dla ofiar katastrof jądrowych w Czarnobylu i Fukuszimie
We wszystkich wspomnianych przypadkach dawki wynosiły od ułamka siwerta do ponad 1 siwerta. Liczba przebadanych ludzi bynajmniej nie jest mała. Pomimo tego, nasze wnioski są znamienne jedynie w obszarze dużych dawek, powiedzmy, powyżej 200 mSv i wiele wątpliwości pojawia się w obszarze małych dawek. Powodem tej sytuacji jest, że efekty szkodliwe, jeśli w ogóle pojawiają się, wymagają przebadania dużych populacji ludzkich cierpiących na konkretne choroby i porównanie tych grup z analogicznymi grupami, które nie miały kontaktu z promieniowaniem.

Zwróćmy też uwagę, że na przykład, RBE (patrz tabela) wynosi 1 dla promieniowania gamma, 5-10 dla neutronów i 20 dla promieniowania alfa.
Ilość Jednostka Definicja Uwagi
Dawka pochłonięta (D) grej
(Gy)
Energia promieniowania pochłonięta w jednostce masy medium 1 Gy = 1 J/kg
Dawka równoważna (H) Siwert (Sv) H = Q × D, gdzie D oznacza dawkę pochłoniętą a Q jest względną efektywnością biologiczną (ang. Relative Biological Effectiveness - RBE).
Dawka efektywna (E) Siwert(Sv) Suma po wszystkich tkankach i narządach ciała dawek równoważnych mnożonych przez wrażliwość tkanki lub narządu. Bierze pod uwagę radioczułość różnych tkanek. 1 Sv = 1 J/kg
Aktywność Bekerel (Bq) Liczba rozpadów na sekundę Ta jednostka nie zależy od rodzaju i energii promieniowania. 1 Bq = 1s-1

Z badań osób, które przeżyły bombardowania Hiroszimy i Nagasaki ocenia się, że nadmiarowe ryzyko zachorowania na nowotwór wynosi 5%/Sv. Jednakże biorąc pod uwagę, że 20% zgonów to zgony nowotworowe, nasze normalne ryzyko zachorowania na śmiertelny nowotwór wynosi 200 tysięcy jednostek mikroryzyka. Oznacza to, że w populacji 10000 ludzi napromienionych dawką 1Sv pojawi się 500 przypadków nowotworów przy ponad 2000 nowotworów powstałych z innych przyczyn.

Populacje zamieszkujące obszary o podwyższonej naturalnej radiacji bada się szczególnie po to, aby zrozumiec działanie małych dawek promieniowania. Jedna z hipotez głosi, że efekty zdrowotne związane są z dawką zależnościa liniową nawet przy najmniejszych dawkach. Tę koncepcję znamy pood nazwą hipotezy liniowej bezprogowej (ang. Linear No-threshold Hypothesis - LNT). Jej wielką zaletą jest prostota i łatwość obliczania oczekiwanych efektów. Jednakże, po awarii w Czarnobylu oceny liczby nadmiarowych raków w USA, związane z opadem promieniotwórczym i oparte na LNT, okazały się całkowicie błędne i żadne ekstra nowotwory związane z awarią czarnobylską nie zostały odnotowane. Tak więc, w obszarze małych dawek albo czynnik ryzyka (5%/Sv) jest znacznie przeszacowany albo hipoteza LNT powinna zostać odrzucona.

Na przykład, połknięcie naraz 100 tabletek paracetamolu skończy się prawdopodobnie zgonem. Zgodnie z hipotezą LNT ryzyko połknięcia każdej tabletki musiałoby więc wynieść 0,01. Czy oznacza to, że spośród 100 ludzi, którzy zażyją po jednej tabletce, jeden umrze? Jest to wysoce nieprawdopodobne, co sugeruje, że zależność od liczby tabletek musi być nieliniową.

Relacja efekt-dawka musi więc z wielkim prawdopodobieństwem być również nieliniowa.

Efekty biologicznego działania promieniowania jonizującego dzieli się często na stochastyczne i deterministyczne. Lepszym odzwierciedleniem sytuacji jest podział na efekty późne i wczesne, nie jest to jednak terminologia konwencjonalna.

Efekty deterministyczne łatwo ocenić: gdy dawka promieniowania przekracza pewną wartość progową, pojawiają się efekty szkodliwe (np. oparzenia skóry lub nekroza). Takie efekty implikują działanie dużych dawek i są stosunkowo rzadkie. Efekty stochastyczne są konsekwencją czysto statystycznego "uderzenia" żyjącej komórki przez cząstkę promieniowania (alfa, beta lub gamma). Takie uderzenie wytwarza głównie agresywne jony chemiczne znane pod nazwą wolnych rodników. Wolne rodniki atakują DNA, w wyniku czego komórka zaczyna dzielić się i rozmnażać w niewłaściwy sposób. Inaczej mówiąc, komórka może mutować i stać się komórką nowotworową. Zgodnie z tym rozumowaniem, nawet najmniejsza porcja promieniowania ma szansę bycia niebezpieczną. A gdy efekty są statystyczne, mogą wzrastać liniowo z dawką.

Model deterministyczny a stochastyczny
W modelach deterministycznych wynik modelu jest całkowicie zdeterminowany przez wartości parametrów i warunki początkowe.
Modele stochastyczne zawierają pewną inherentną przypadkowość. Ten sam zespół parametrów i warunków początkowych prowadzi do różnych odpowiedzi.

Przez nasze ciała przenika w każdej sekundzie około 15000 cząstek. Podczas samego prześwietlenia rentgenowskiego jesteśmy wystawieni na działanie 1011 cząstek gamma. Bazując więc na hipotezie LNT, szansa złośliwej mutacji musi być bardzo, bardzo mała - około 1 cząstki na 30 kwadrylionów (30,000,000,000,000,000). Podczas życia trwającego 70 lat szansa na zachorowanie na raka w wyniku tego promieniowania jest jak 1 do 900.

Nasz system immunologiczny skutecznie nas chroni przed licznymi chorobami, a połknięcie jednej pastylki medykamentu lub przyjęcie szczepionki skutkuje, jak wiemy, uruchomieniem tego systemu, który jest gotów walczyć z wrogiem, gdy tylko pojawi się w naszym ciele. W myszach napromienionych względnie małą dawką do 200 mSv poziom przeciwciał znakomicie wzrasta a maleje po przyjęciu dużej dawki. W istocie, myszy napromienione dawkami 0,5 - 1 Sv wykazywały mniejszą liczbę nowotworów niż nienapromieniona populacja myszy. Napromienienie małymi dawkami jest wykorzystywane w leczeniu nowotworów, a wysoka dawka promieniowania w terapii raka jest lepiej tolerowana gdy wcześniej podano niską, ochronną dawkę.

Każdego dnia w każdej komórce pojawia się z przyczyn naturalnych około miliona mutacji! Około jedna dziesiąta z nich powoduje zniszczenie w dwuniciowym DNA. Aby przetrwać, nasze ciała mają naturalny system reperacyjny. Jednak, gdy niszczenie komórek odbywa się bardzo szybko i na dużą skalę, szybkie i dokładne zreperowanie komórek może być niemożliwe. Z tego właśnie powodu efekty promieniowania jonizującego zależą nie tylko od dawki, ale także od mocy dawki, co sugeruje odpowiedź nieliniową.

Pomimo długiego badania efektów działania promieniowania, wciąż nie mamy porządnego modelu ryzyka. Obecnie w wielu modelach ryzyka spotykamy wielką liczbę parametrów, które należy dopasować do danych eksperymentalnych, i których znamienność statystyczna nie jest zbyt wielka. Z tego względu musimy także polegać na zdrowym rozsądku, wynikającym z obserwacji, a nie z nieodpowiedzialnych spekulacji.

W roku 1982 Bernard L. Cohen rozesłał kwestionariusze do przypadkowo wybranych członków Towarzystwa Fizyki Zdrowia oraz Towarzystwa Badań Radiacyjnych. Upewnił się przy tym, że wybrani respondenci byli zatrudnieni na uniwersytetach, a nie w instytucjach rządowych, a więc nie musieli się martwić, że wyniki badania mogą spowodować ich zwolnienie z pracy. Na pytania odpowiedziało anonimowo 211 respondentów, a odpowiedzi pokazały, że porównując strach w społeczeństwie z rzeczywistym niebezpieczeństwem związanym z promieniowaniem, strach publiczny okazał się:
  1. przesadnie mniejszy niż rzeczywisty w 2 przypadkach
  2. znacznie mniejszy niż realny w 9 przypadkach
  3. w przybliżeniu realny w 8 przypadkach
  4. trochę większy niż realny w 18 przypadkach
  5. znacznie większy od realnego w 104 przypadkach
  6. przesadnie większy od realnego w 70 przypadkach

Takie były odpowiedzi ludzi, po których można było oczekiwać lepszego zorientowania w tym zagadnieniu, krytycyzmu i naukowej wiedzy. Tak więc, czego możemy oczekiwać od wszystkich innych, których opinia jest kształtowana głównie przez masowe media, których większość zazwyczaj wyolbrzymia rzeczywiste ryzyko. To właśnie dlatego ludzie, którzy często protestują przeciwko elektrowniom jądrowym obawiając się o ich bezpieczeństwo, jednocześnie uważają, że ryzyko korzystania z promieni X jest mniejsze niż rzeczywiste.

Szeroko akceptowana, dopuszczalna dawka roczna 1 mSv ponad dawkę od promieniowania naturalnego (2,5 mSv) jest z całą pewnością mniejsza od dawki, która mogłaby być szkodliwą. Jest zatem interesującą rzeczą ustawić to ryzyko na skali liczbowej. ICRP, Międzynarodowy Komitet ds. Ochrony Radiologicznej (ang. International Commission on Radiological Protection), poleca posługiwanie się czynnikiem ryzyka 5%/Sv, który ma sens tylko w obszarze dużych dawek.

Oznacza to tyle, że w populacji miliona ludzi napromienionych dawką 1 Sv, można oczekiwać 50000 nadmiarowych zgonów. Gdy zredukujemy dawkę do 1 mSv, liczba ta zmaleje do 50, co jest równoważne 50 mikroryzykom. Podkreślmy, że aby zachować spójność naszego rozumowania musimy przyjąć sytuację natychmiastowego dostarczenia dawki, jako że w podstawie LNT leżą efekty eksplozji jądrowych w Japonii, które trwały około 10-8 sekundy.

50 jednostek mikroryzyka jest równoważne
  1. wypaleniu 3 paczek papierosów
  2. jeździe na rowerze na dystansie 600 km
  3. prowadzeniu samochodu na dystansie 3250 km
  4. przekraczaniu drogi o dużym natężeniu ruchu dwa razy dziennie przez rok
  5. piciu szklanki wina raz dziennie przez rok
  6. prześwietleniu rentgenowskiemu nerek
Gdybyśmy byli konsekwentni, powinniśmy chronić społeczeństwo przed wszystkimi wymienionymi wyżej niebezpieczeństwami. Na przykład, ponieważ przeciętny kierowca przejeżdża rocznie swoim samochodem około 10000 km, korzystanie z samochodów powinno być zdecydowanie wzbronione. Wyścig rowerowy jak Tour de France (3500 km) powinien być uważany za grożący nieakceptowalnym ryzykiem! W praktyce, nikt nawet nie myśli o tego typu restrykcjach.

Niestety, ograniczenie dodatkowej dawki rocznej do 1 mSv ponad tło powoduje rzeczywiste koszty ekonomiczne. Dla podatników amerykańskich oceniany koszt to 2,5 miliarda dolarów za jedno hipotetycznie uratowane życie! Gdyby dawka graniczna została podniesiona do 10 mSv, a więc do typowego na świecie zakresu naturalnego promieniowania, koszt ten by się znacznie obniżył.

Jesteśmy przez cały czas eksponowani na promieniowanie naturalne, a ludzkość produkuje promieniowanie sztuczne ku pożytkowi ludzi, ale jednocześnie z pewnym ryzykiem. Korzyści obejmują energetykę jądrową, używanie sterylizacji i procedur medycznych, które pomagają uratować miliony ludzi.

Wielkość ryzyka trudno wyspecyfikować. Największe ryzyko związane jest z rakiem, jednak ze względu na to, że rak pojawia się samorzutnie w stosunkowo dużym stopniu, nie jest łatwo osądzić, który rak pojawił się wskutek promieniowania, a który pojawił się wskutek innych przyczyn. Trudno też określić jak bardzo promieniowanie jest tu czynnikiem ryzyka, gdyż wiadomości o negatywnych skutkach katastrof jak w Czarnobylu czy Fukuszimie są często przesadzone, generując nieuzasadniony strach wśród społeczeństwa.

Można mieć nadzieję, że rządy państw i opinia społeczna na temat energetyki jądrowej będą ewoluowały, jako że silny nacisk jest kładziony na alternatywne źródła energii, energetyka jądrowa zaś jest w tym kontekście najbezpieczniejsza, najczystsza i najbardziej efektywna w generowaniu dużych ilości elektryczności. Jeśli decyzje będą podejmowane na gruncie czysto naukowym, bez wpływu czynników ekonomicznych czy politycznych, istnieje szansa, ze w przyszłości promieniowanie jądrowe będzie traktowane na równi z innymi czynnikami ryzyka. Im wyższe jest ryzyko, tym bardziej się go obawiamy. Ale, im bardziej się boimy, tym więcej wysiłków należy włożyć w zrozumienie czego się boimy i czy nasze obawy są uzasadnione.


Pobierz quiz!
1. Zależność między dawką promieniowania a jej efektem jest
  1. liniowa
  2. nieliniowa
2. Każdego dnia jesteśmy narażeni na działanie naturalnego promieniowania jonizującego. Na które z poniższych promieniowań jest najbardziej narażona każdego dnia większość populacji?
  1. promieniowanie słoneczne
  2. promieniowanie z elektrowni jądrowych
  3. promieniowanie pozostałe po bombach zrzuconych na Hiroszimę i Nagasaki
  4. promieniowanie pozostałe po wypadku w Czarnobylu
  5. promieniowanie wytwarzane przez wulkany
  6. promieniowanie z niektórych skał w skorupie ziemskiej
3. Wielu ludzi jest narażonych na mikroryzyka w swych miejscach pracy. Gdzie ryzyko jest większe?
  1. w fabryce
  2. w przemyśle transportowym
4. Która z poniższych dawek zależy od narządów, w których promieniowanie zostało pochłonięte?
  1. dawka efektywna
  2. dawka równoważna
  3. dawka pochłonięta
Pokaż odpowiedzi ...
1.b   2.a,e,f   3.b   4.a