Опис, извори, механизми
Осим транспорта радиоактивних материјала, постоје три окружења у којима се могу десити радијациони удеси:
- коришћење нуклеарних реакција за производњу енергије или оружја, или у истраживачке сврхе
- индустријска примена зрачења (гама радиографија, зрачење)
- истраживања и нуклеарне медицине (дијагноза или терапија).
Радијациони удеси се могу класификовати у две групе на основу тога да ли постоји емисија или дисперзија радионуклида у животну средину; свака од ових врста незгода погађа различите популације.
Величина и трајање ризика од излагања за општу популацију зависи од количине и карактеристика (период полураспада, физичка и хемијска својства) радионуклида емитованих у животну средину (табела 1). Ова врста контаминације настаје када дође до пуцања заштитних баријера у нуклеарним електранама или индустријским или медицинским локацијама које одвајају радиоактивне материјале из околине. У недостатку еколошких емисија, изложени су само радници који су присутни на лицу места или који рукују радиоактивном опремом или материјалима.
Табела 1. Типични радионуклиди са њиховим радиоактивним полураспадом
Радионуклид |
симбол |
Емитовано зрачење |
Физички полуживот* |
Биолошки полуживот |
Баријум-133 |
Ба-133 |
γ |
КСНУМКС тамо |
КСНУМКС д |
Церијум-144 |
Це-144 |
β,γ |
КСНУМКС д |
КСНУМКС д |
цезијум-137 |
Цс-137 |
β,γ |
КСНУМКС тамо |
КСНУМКС д |
Кобалт-60 |
Цо-60 |
β,γ |
КСНУМКС тамо |
КСНУМКС тамо |
Јод-131 |
Ја-КСНУМКС |
β,γ |
КСНУМКС д |
КСНУМКС д |
Плутонијум-239 |
Пу-239 |
α,γ |
КСНУМКС тамо |
КСНУМКС тамо |
Полонијум-210 |
По-210 |
α |
КСНУМКС д |
КСНУМКС д |
Стронцијум-90 |
Ср-90 |
β |
КСНУМКС тамо |
КСНУМКС тамо |
Тритијум |
Х-КСНУМКС |
β |
12.3 г |
10 д |
* и = године; д = дани.
Изложеност јонизујућем зрачењу може се десити на три пута, без обзира да ли циљну популацију чине радници или шира јавност: спољашње зрачење, унутрашње зрачење и контаминација коже и рана.
Спољно зрачење настаје када су појединци изложени вантелесном извору зрачења, било тачком (радиотерапија, ирадијатори) или дифузном (радиоактивни облаци и испади од несрећа, слика 1). Зрачење може бити локално, захватајући само део тела или цело тело.
Слика 1. Путеви изложености јонизујућем зрачењу након случајног испуштања радиоактивности у животну средину
Унутрашње зрачење настаје након уградње радиоактивних супстанци у тело (слика 1) било удисањем радиоактивних честица у ваздуху (нпр. цезијум-137 и јод-131, присутних у облаку у Чернобиљу) или гутањем радиоактивних материјала у ланцу исхране (нпр. , јод-131 у млеку). Унутрашње зрачење може утицати на цело тело или само на одређене органе, у зависности од карактеристика радионуклида: цезијум-137 се хомогено дистрибуира по телу, док се јод-131 и стронцијум-90 концентришу у штитној жлезди и костима.
Коначно, до излагања може доћи и директним контактом радиоактивних материјала са кожом и ранама.
Несреће са нуклеарним електранама
Локације укључене у ову категорију укључују станице за производњу електричне енергије, експерименталне реакторе, постројења за производњу и прераду или поновну прераду нуклеарног горива и истраживачке лабораторије. Војне локације укључују реакторе за производњу плутонијума и реакторе који се налазе на бродовима и подморницама.
Нуклеарне електране
Захватање топлотне енергије коју емитује атомска фисија је основа за производњу електричне енергије из нуклеарне енергије. Шематски се може замислити да нуклеарне електране садрже: (1) језгро, које садржи фисијски материјал (за реакторе са водом под притиском, 80 до 120 тона уранијум-оксида); (2) опрема за пренос топлоте која садржи течности за пренос топлоте; (3) опрема која може да трансформише топлотну енергију у електричну, слична оној у електранама које нису нуклеарне.
Снажни, изненадни удари струје који могу да изазову топљење језгра са емисијом радиоактивних производа су примарна опасност у овим инсталацијама. Догодиле су се три несреће које су укључивале отапање језгра реактора: на острву Три миље (1979, Пенсилванија, Сједињене Државе), Чернобилу (1986, Украјина) и Фукушими (2011, Јапан) [Уређено, 2011].
Несрећа у Чернобиљу је оно што је познато као а критичност незгода— то јест, изненадно (унутар размака од неколико секунди) повећање фисије што доводи до губитка контроле процеса. У овом случају језгро реактора је потпуно уништено и емитоване су огромне количине радиоактивних материјала (табела 2). Емисије су достигле висину од 2 км, фаворизујући њихову дисперзију на велике удаљености (за све намере и сврхе, цела северна хемисфера). Показало се да је понашање радиоактивног облака тешко анализирати, због метеоролошких промена током периода емисије (слика 2) (ИАЕА 1991).
Табела 2. Поређење различитих нуклеарних удеса
несрећа |
Врста објекта |
несрећа |
Укупно емитовано |
Trajanje |
Маин емиттед |
Колективан |
Хиштим 1957 |
Складиштење високо- |
Хемијска експлозија |
740x106 |
Скоро |
Стронцијум-90 |
2,500 |
Виндсцале 1957 |
плутонијум- |
Ватра |
7.4x106 |
Приближно |
јод-131, полонијум-210, |
2,000 |
Острво Три миље |
ПВР индустријски |
Квар расхладне течности |
555 |
? |
Јод-131 |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Чернобиљ 1986 |
РБМК индустријски |
Критично |
3,700x106 |
Више од 10 дана |
јод-131, јод-132, |
600,000 |
Фукушима 2011
|
Коначни извештај Радне групе за процену Фукушиме биће поднет 2013. године. |
|
|
|
|
|
Извор: УНСЦЕАР 1993.
Слика 2. Трајекторија емисија од несреће у Чернобиљу, 26. април-6. мај 1986.
Мапе контаминације израђене су на основу еколошких мерења цезијума-137, једног од главних производа радиоактивне емисије (табела 1 и табела 2). Подручја Украјине, Белорусије (Белорусије) и Русије била су јако контаминирана, док су падавине у остатку Европе биле мање значајне (слика 3 и слика 4 (УНСЦЕАР 1988). У табели 3 приказани су подаци о површини контаминираних зона, карактеристике изложене популације и путеви изложености.
Слика 3. Таложење цезијума-137 у Белорусији, Русији и Украјини након несреће у Чернобиљу.
Слика 4. Пад цезијум-137 (кБк/км2) у Европи након несреће у Чернобиљу
Табела 3. Површина контаминираних зона, типови изложених популација и начини изложености у Украјини, Белорусији и Русији након акцидента у Чернобиљу
Тип становништва |
Површина (км2 ) |
Величина становништва (000) |
Главни начини експозиције |
Професионално изложене популације: |
|||
Запослени на лицу места у |
≈КСНУМКС |
Спољашње зрачење, |
|
Јавност: |
|||
Евакуисан из |
|
115 |
Спољашње зрачење по |
* Појединци који учествују у чишћењу у кругу од 30 км од локације. То укључује ватрогасце, војно особље, техничаре и инжењере који су интервенисали током првих недеља, као и лекаре и истраживаче који су активни касније.
** Контаминација цезијумом-137.
Извор: УНСЦЕАР 1988; ИАЕА 1991.
Несрећа на острву Три миље је класификована као термална несрећа без бекства реактора, а резултат је квара расхладне течности у језгру реактора који је трајао неколико сати. Заштитна шкољка је обезбедила да се само ограничена количина радиоактивног материјала емитује у животну средину, упркос делимичном уништењу језгра реактора (табела 2). Иако није издата наредба за евакуацију, 200,000 становника добровољно је евакуисало то подручје.
Коначно, 1957. године на западној обали Енглеске догодила се несрећа која је укључивала реактор за производњу плутонијума (Виндсцале, табела 2). Ова несрећа изазвана је пожаром у језгру реактора и резултирала је емисијом у животну средину из димњака високог 120 метара.
Објекти за прераду горива
Постројења за производњу горива налазе се „узводно“ од нуклеарних реактора и место су вађења руде и физичке и хемијске трансформације уранијума у фисиони материјал погодан за употребу у реакторима (слика 5). Примарне опасности од удеса присутне у овим објектима су хемијске природе и повезане су са присуством уранијум хексафлуорида (УФ6), гасовито једињење уранијума које се може разградити у контакту са ваздухом да би се произвела флуороводонична киселина (ХФ), веома корозиван гас.
Слика 5. Циклус обраде нуклеарног горива.
Објекти „низводно“ укључују постројења за складиштење и прераду горива. Четири критичне несреће су се догодиле током хемијске прераде обогаћеног уранијума или плутонијума (Родригуес 1987). За разлику од удеса у нуклеарним електранама, ове несреће су укључивале мале количине радиоактивних материјала – највише десетине килограма – и резултирале су занемарљивим механичким ефектима и без емисије радиоактивности у животну средину. Изложеност је била ограничена на веома високе дозе, врло краткотрајно (реда неколико минута) спољашње гама зрачење и неутронско зрачење радника.
Године 1957, резервоар са високо радиоактивним отпадом експлодирао је у првом руском постројењу за производњу плутонијума војног квалитета, које се налази у Хиштиму, на југу Уралских планина. Преко 16,000 км2 били контаминирани и 740 ПБк (20 МЦи) је емитовано у атмосферу (табела 2 и табела 4).
Табела 4. Површина контаминираних зона и величина становништва изложене после несреће у Хиштиму (Урал 1957), контаминацијом стронцијумом-90
Контаминација (кБк/м2 ) |
(Ци/км2 ) |
Подручје (км2 ) |
становништво |
≥ КСНУМКС |
≥ КСНУМКС |
20 |
1,240 |
≥ КСНУМКС |
≥КСНУМКС |
120 |
1,500 |
≥ КСНУМКС |
≥ КСНУМКС |
1,000 |
10,000 |
≥ КСНУМКС |
≥ КСНУМКС |
15,000 |
270,000 |
Истраживачки реактори
Опасности у овим објектима су сличне онима у нуклеарним електранама, али су мање озбиљне с обзиром на мању производњу електричне енергије. Десило се неколико критичних незгода које су укључивале значајно зрачење особља (Родригуес 1987).
Несреће у вези са употребом радиоактивних извора у индустрији и медицини (искључујући нуклеарна постројења) (Зербиб 1993)
Најчешћи удес ове врсте је губитак радиоактивних извора из индустријске гама радиографије, који се користи, на пример, за радиографску инспекцију спојева и заварених спојева. Међутим, радиоактивни извори могу бити изгубљени и из медицинских извора (табела 5). У оба случаја могућа су два сценарија: особа може узети извор и задржати га неколико сати (нпр. у џепу), затим пријавити и вратити, или га може прикупити и однети кући. Док први сценарио изазива локалне опекотине, други може резултирати дуготрајним зрачењем неколико припадника опште јавности.
Табела КСНУМКС. Несреће које укључују губитак радиоактивних извора и које су резултирале излагањем шире јавности
Земља (година) |
Број |
Број |
Број умрлих** |
Радиоактивни материјал укључен |
Мексико (КСНУМКС) |
? |
5 |
4 |
Кобалт-60 |
Кина (КСНУМКС) |
? |
6 |
2 |
Кобалт 60 |
Алжир (1978) |
22 |
5 |
1 |
Иридијум-192 |
Мароко (КСНУМКС) |
? |
11 |
8 |
Иридијум-192 |
Мексико |
≈КСНУМКС |
5 |
0 |
Кобалт-60 |
Бразил |
249 |
50 |
4 |
цезијум-137 |
Кина |
≈КСНУМКС |
12 |
3 |
Кобалт-60 |
Сједињене Америчке Државе |
≈КСНУМКС |
1 |
1 |
Иридијум-192 |
* Појединци изложени дозама које могу да изазову акутне или дуготрајне последице или смрт.
** Међу појединцима који примају високе дозе.
Извор: Ненот 1993.
Обнављање радиоактивних извора из опреме за радиотерапију резултирало је неколико несрећа које су укључивале излагање радника у отпаду. У два случаја — несрећама у Хуарезу и Гојанији — јавност је такође била изложена (види табелу 5 и оквир испод).
Несрећа у Гоивни, 1987
Између 21. и 28. септембра 1987. године, неколико људи који су патили од повраћања, дијареје, вртоглавице и кожних лезија на различитим деловима тела примљено је у болницу специјализовану за тропске болести у Гојанији, граду од милион становника у бразилској држави Гојас. . Ови проблеми су приписани паразитској болести уобичајеној у Бразилу. Лекар надлежан за здравствени надзор у граду је 28. септембра видео жену која му је дала кесу у којој су били остаци уређаја сакупљеног из напуштене клинике и прах који је, према речима жене, емитовао „плаво светло“. Сматрајући да је уређај вероватно рендгенска опрема, лекар је контактирао своје колеге у болници за тропске болести. Обавештено је Одељење за животну средину Гојаса, а следећег дана физичар је извршио мерења у дворишту одељења за хигијену, где је торба била смештена преко ноћи. Пронађени су веома високи нивои радиоактивности. У каснијим истраживањима извор радиоактивности је идентификован као извор цезијум-137 (укупна активност: приближно 50 ТБк (1,375 Ци)) који је био садржан у опреми за радиотерапију која се користила у клиници која је напуштена од 1985. Заштитно кућиште око цезијума је било Растављена 10. септембра 1987. од стране двојице радника у отпаду, а извор цезијума, у облику праха, уклоњен. И цезијум и фрагменти контаминираног кућишта постепено су расути по граду. Неколико људи који су транспортовали или руковали материјалом, или који су једноставно дошли да га виде (укључујући родитеље, пријатеље и комшије) било је контаминирано. Укупно је прегледано преко 100,000 људи, од којих је 129 било веома озбиљно контаминирано; 50 је хоспитализовано (14 због срчане инсуфицијенције), а 4, укључујући шестогодишњу девојчицу, умрло је. Несрећа је имала драматичне економске и социјалне последице за цео град Гојанију и државу Гојас: 6/1 градске површине је било контаминирано, а цене пољопривредних производа, закупнине, некретнина и земље су пале. Становници целе државе претрпели су праву дискриминацију.
Извор: ИАЕА 1989а
Несрећа у Хуарезу откривена је случајно (ИАЕА 1989б). Дана 16. јануара 1984, камион који је ушао у научну лабораторију у Лос Аламосу (Нови Мексико, Сједињене Државе) напуњен челичним шипкама активирао је детектор радијације. Истрага је открила присуство кобалта-60 у шипкама и пратила кобалт-60 до мексичке ливнице. Дана 21. јануара, као извор радиоактивног материјала идентификована је јако контаминирана депонија у Хуарезу. Систематско праћење путева и аутопутева детекторима резултирало је идентификацијом тешко контаминираног камиона. Утврђено је да је крајњи извор зрачења радиотерапијски уређај који је чуван у медицинском центру до децембра 1983. године, када је растављен и превезен на депонију. На депонији, заштитно кућиште око кобалта-60 је поломљено, ослобађајући пелете кобалта. Део пелета је пао у камион који је користио за транспорт отпада, а други су распршени по депонији током наредних операција, мешајући се са другим отпадом.
Дошло је до несрећа које укључују улазак радника у активне индустријске ирадиаторе (нпр. оне који се користе за конзервирање хране, стерилизацију медицинских производа или полимеризацију хемикалија). У свим случајевима, то је било због непоштовања сигурносних процедура или због искључених или неисправних сигурносних система и аларма. Нивои дозе спољашњег зрачења којима су радници у овим несрећама били изложени били су довољно високи да изазову смрт. Дозе су примљене у року од неколико секунди или минута (табела 6).
Табела 6. Главни удеси са индустријским озрачивачима
Сајт, датум |
Опрема* |
Број |
Ниво изложености |
Погођени органи |
Примљена доза (Ги), |
Медицински ефекти |
Форбах, август 1991 |
EA |
2 |
неколико дециГија/ |
Руке, глава, труп |
40, кожа |
Опекотине које погађају 25-60% од |
Мериленд, децембар 1991 |
EA |
1 |
? |
руке |
55, руке |
Билатерална ампутација прста |
Вијетнам, новембар 1992 |
EA |
1 |
1,000 Ги/мин |
руке |
1.5, цело тело |
Ампутација десне руке и прста леве руке |
Италија, мај 1975 |
CI |
1 |
Неколико минута |
Глава, цело тело |
8, коштана срж |
Смрт |
Сан Салвадор, фебруар 1989 |
CI |
3 |
? |
Цело тело, ноге, |
3–8, цело тело |
2 ампутације ноге, 1 смрт |
Израел, јун 1990 |
CI |
1 |
КСНУМКС минута |
Глава, цело тело |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Смрт |
Белорусија, октобар 1991 |
CI |
1 |
Неколико минута |
Цело тело |
10 |
Смрт |
* ЕА: акцелератор електрона ЦИ: кобалт-60 ирадиатор.
Извор: Зербиб 1993; Нено 1993.
Коначно, медицинско и научно особље које припрема или рукује радиоактивним изворима може бити изложено контаминацијом коже и рана или удисањем или гутањем радиоактивних материјала. Треба напоменути да је овакав удес могућ и у нуклеарним електранама.
Јавноздравствени аспекти проблема
Временски обрасци
Регистар радијационих несрећа Сједињених Држава (Оак Ридге, Сједињене Државе) је светски регистар радијационих несрећа у које су укључени људи од 1944. Да би била укључена у регистар, несрећа мора бити предмет објављеног извештаја и резултирати целом телу изложеност преко 0.25 Сиверт (Св), или изложеност коже већа од 6 Св или изложеност других ткива и органа преко 0.75 Св (види "Студија случаја: Шта значи доза?" за дефиницију дозе). Несреће које су од интереса са становишта јавног здравља, али које су резултирале мањом изложеношћу су стога искључене (види доле за дискусију о последицама изложености).
Анализа података из регистра од 1944. до 1988. године открива јасан пораст како учесталости радијационих удеса тако и броја изложених особа почев од 1980. године (табела 7). Повећање броја изложених особа вероватно је последица несреће у Чернобиљу, посебно око 135,000 особа које су првобитно боравиле у забрањеној зони у кругу од 30 км од места несреће. Несреће у Гојанији (Бразил) и Хуарезу (Мексико) такође су се десиле током овог периода и укључивале су значајну изложеност многих људи (табела 5).
Табела 7. Радијацијске незгоде наведене у регистру незгода Оак Ридге (Сједињене Америчке Државе) (широм света, 1944-88)
КСНУМКС-КСНУМКС |
КСНУМКС-КСНУМКС |
КСНУМКС-КСНУМКС |
|
Укупан број незгода |
98 |
198 |
296 |
Број укључених појединаца |
562 |
136,053 |
136,615 |
Број особа изложених дозама прекорачењем |
306 |
24,547 |
24,853 |
Број смртних случајева (акутни ефекти) |
16 |
53 |
69 |
* 0.25 Св за излагање целог тела, 6 Св за излагање коже, 0.75 Св за остала ткива и органе.
Потенцијално изложене популације
Са становишта изложености јонизујућем зрачењу, интересантне су две популације: професионално изложене популације и општа јавност. Научни комитет Уједињених нација за ефекте атомског зрачења (УНСЦЕАР 1993) процењује да је 4 милиона радника широм света било професионално изложено јонизујућем зрачењу у периоду 1985-1989; од тога је око 20% било запослено у производњи, употреби и преради нуклеарног горива (табела 8). Процењено је да земље чланице ИАЕА поседују 760 ирадијатора 1992. године, од којих су 600 били акцелератори електрона и 160 гама ирадијатора.
Табела 8. Временски образац професионалне изложености јонизујућем зрачењу широм света (у хиљадама)
Активност |
КСНУМКС-КСНУМКС |
КСНУМКС-КСНУМКС |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Прерада нуклеарног горива* |
560 |
800 |
880 |
Војне апликације** |
310 |
350 |
380 |
Индустријске апликације |
530 |
690 |
560 |
Медицинске апликације |
1,280 |
1,890 |
2,220 |
укупан |
2,680 |
3,730 |
4,040 |
* Производња и прерада горива: 40,000; рад реактора: 430,000.
** укључујући 190,000 бродског особља.
Извор: УНСЦЕАР 1993.
Број нуклеарних локација по земљи је добар показатељ потенцијала за излагање јавности (слика 6).
Слика 6. Дистрибуција енергетских реактора и постројења за прераду горива у свету, 1989-90.
Утицаји на здравље
Директни здравствени ефекти јонизујућег зрачења
Генерално, здравствени ефекти јонизујућег зрачења су добро познати и зависе од нивоа примљене дозе и брзине дозе (примљене дозе по јединици времена (видети „Студија случаја: Шта значи доза?“).
Детерминистички ефекти
Они се јављају када доза премаши дати праг и брзина дозе је висока. Озбиљност ефеката је пропорционална дози, иако је праг дозе специфичан за орган (табела 9).
Табела 9. Детерминистички ефекти: прагови за одабране органе
Ткиво или ефекат |
Еквивалентна појединачна доза |
тестиси: |
|
Привремени стерилитет |
0.15 |
Трајни стерилитет |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Јајници: |
|
Стерилитет |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Кристална сочива: |
|
Опацитиес који се могу детектовати |
КСНУМКС-КСНУМКС |
Оштећење вида (катаракта) |
5.0 |
Коштана срж: |
|
Депресија хемопоезе |
0.5 |
Извор: ИЦРП 1991.
У несрећама као што су оне о којима је горе дискутовано, детерминистички ефекти могу бити узроковани локалним интензивним зрачењем, као што је оно изазвано спољашњим зрачењем, директним контактом са извором (нпр. погрешно постављен извор који је подигнут и стављен у џеп) или контаминацијом коже. Све ово доводи до радиолошких опекотина. Ако је локална доза реда величине 20 до 25 Ги (табела 6, „Студија случаја: Шта значи доза?“) може доћи до некрозе ткива. Синдром познат као синдром акутног зрачења, коју карактеришу дигестивни поремећаји (мучнина, повраћање, дијареја) и аплазија коштане сржи променљиве тежине, може бити изазвана када просечна доза зрачења целог тела прелази 0.5 Ги. Треба подсетити да се зрачење целог тела и локално зрачење могу појавити истовремено.
Девет од 60 радника изложених током критичних несрећа у постројењима за прераду нуклеарног горива или истраживачким реакторима је умрло (Родригуес 1987). Потомци су добијали од 3 до 45 Ги, док су преживели добијали од 0.1 до 7 Ги. Код преживелих су примећени следећи ефекти: синдром акутног зрачења (гастро-интестинални и хематолошки ефекти), билатерална катаракта и некроза удова, која захтева ампутацију.
У Чернобиљу, особље електране, као и особље за хитне интервенције које није користило специјалну заштитну опрему, претрпели су високу изложеност бета и гама зрачењу у првим сатима или данима након несреће. Пет стотина људи је захтевало хоспитализацију; 237 особа које су добиле зрачење целог тела имало је синдром акутног зрачења, а 28 особа је умрло упркос лечењу (табела 10) (УНСЦЕАР 1988). Други су добили локално зрачење удова, у неким случајевима захватајући преко 50% површине тела и настављају да пате, много година касније, од вишеструких кожних обољења (Петер, Браун-Фалцо и Бириоуков 1994).
Табела 10. Дистрибуција пацијената са синдромом акутног зрачења (АИС) након акцидента у Чернобиљу, према тежини стања
Озбиљност АИС-а |
Еквивалентна доза |
Број |
Број |
Просечно преживљавање |
I |
КСНУМКС-КСНУМКС |
140 |
- |
- |
II |
КСНУМКС-КСНУМКС |
55 |
КСНУМКС (КСНУМКС) |
96 |
ИИИ |
КСНУМКС-КСНУМКС |
21 |
КСНУМКС (КСНУМКС) |
29.7 |
IV |
>6 |
21 |
КСНУМКС (КСНУМКС) |
26.6 |
Извор: УНСЦЕАР 1988.
Стохастички ефекти
Они су вероватноће по природи (тј. њихова учесталост расте са примљеном дозом), али њихова тежина је независна од дозе. Главни стохастички ефекти су:
- Мутација. Ово је примећено у експериментима на животињама, али је било тешко документовати код људи.
- Рак. Утицај зрачења на ризик од развоја рака проучаван је код пацијената који су примали терапију зрачењем и код преживелих бомбардовања Хирошиме и Нагасакија. УНСЦЕАР (1988, 1994) редовно сумира резултате ових епидемиолошких студија. Трајање периода латенције је типично 5 до 15 година од датума излагања у зависности од органа и ткива. У табели 11 су наведени карциноми за које је установљена повезаност са јонизујућим зрачењем. Значајни ексцеси рака су демонстрирани међу преживелима бомбардовања Хирошиме и Нагасакија са изложеношћу изнад 0.2 Св.
- Одабрани бенигни тумори. Бенигни аденоми штитне жлезде.
Табела 11. Резултати епидемиолошких студија утицаја високе дозе екстерног зрачења на рак
Цанцер сите |
Хирошима/Нагасаки |
Остале студије |
|
морталитет |
Учесталост |
||
Хематопоетски систем |
|||
Леукемија |
+* |
+* |
6/11 |
Лимфом (није специфицирано) |
+ |
0/3 |
|
Не-Ходгкин лимфом |
+* |
1/1 |
|
Миелома |
+ |
+ |
1/4 |
Усна дупља |
+ |
+ |
0/1 |
Пљувачне жлезде |
+* |
1/3 |
|
Пробавни систем |
|||
Једњак |
+* |
+ |
2/3 |
стомак |
+* |
+* |
2/4 |
Танко црево |
1/2 |
||
Дебело црево |
+* |
+* |
0/4 |
Ректум |
+ |
+ |
3/4 |
Џигерица |
+* |
+* |
0/3 |
Жучна кеса |
0/2 |
||
Панкреас |
3/4 |
||
Респираторни систем |
|||
Ларинк |
0/1 |
||
Трахеја, бронхи, плућа |
+* |
+* |
1/3 |
Кожа |
|||
Није прецизирано |
1/3 |
||
Меланома |
0/1 |
||
Други канцери |
+* |
0/1 |
|
груди (жене) |
+* |
+* |
9/14 |
Репродуктивни систем |
|||
материца (неспецифична) |
+ |
+ |
2/3 |
Тело материце |
1/1 |
||
Јајници |
+* |
+* |
2/3 |
Остало (жене) |
2/3 |
||
Простата |
+ |
+ |
2/2 |
Уринарни систем |
|||
Бубањ |
+* |
+* |
3/4 |
Бубрези |
0/3 |
||
други |
0/1 |
||
Централни нервни систем |
+ |
+ |
2/4 |
Тироидни |
+* |
4/7 |
|
кост |
2/6 |
||
Везивно ткиво |
0/4 |
||
Сви канцери, осим леукемије |
1/2 |
+ Налазишта рака проучавана код преживелих у Хирошими и Нагасакију.
* Позитивна повезаност са јонизујућим зрачењем.
1 Кохортне (инциденција или морталитет) или студије случаја-контроле.
Извор: УНСЦЕАР 1994.
Две важне тачке у вези са ефектима јонизујућег зрачења остају контроверзне.
Прво, какви су ефекти ниских доза зрачења (испод 0.2 Св) и ниске дозе? Већина епидемиолошких студија испитала је преживеле од бомбардовања Хирошиме и Нагасакија или пацијенте који су примали терапију зрачењем – популације изложене релативно високим дозама током веома кратких периода – а процене ризика од развоја рака као резултат изложености малим дозама и брзинама дозе у суштини зависе од на екстраполације из ових популација. Неколико студија радника нуклеарних електрана, изложених малим дозама током неколико година, пријавило је ризик од рака за леукемију и друге врсте рака који су компатибилни са екстраполацијама из група са високом изложеношћу, али ови резултати остају непотврђени (УНСЦЕАР 1994; Цардис, Гилберт и Царпентер 1995).
Друго, да ли постоји гранична доза (тј. доза испод које нема ефекта)? Ово је тренутно непознато. Експерименталне студије су показале да се оштећења генетског материјала (ДНК) узрокована спонтаним грешкама или факторима околине стално поправљају. Међутим, ова поправка није увек ефикасна и може довести до малигне трансформације ћелија (УНСЦЕАР 1994).
Остали ефекти
На крају, треба напоменути могућност тератогених ефеката услед зрачења током трудноће. Микроцефалија и ментална ретардација примећени су код деце рођене од жена које су преживеле бомбашке нападе на Хирошиму и Нагасаки које су добиле зрачење од најмање 0.1 Ги током првог триместра (Отаке, Сцхулл и Иосхимура 1989; Отаке и Сцхулл 1992). Није познато да ли су ови ефекти детерминистички или стохастички, иако подаци указују на постојање прага.
Ефекти уочени након несреће у Чернобиљу
Несрећа у Чернобилу је најозбиљнија нуклеарна несрећа која се догодила до сада. Међутим, чак ни сада, десет година након тога, нису тачно процењени сви здравствени ефекти на најизложеније популације. Постоји неколико разлога за то:
- Неки ефекти се јављају тек много година након датума излагања: на пример, карциномима чврстог ткива обично је потребно 10 до 15 година да се појаве.
- Пошто је протекло неко време између несреће и почетка епидемиолошких студија, неки ефекти који су се јавили у почетном периоду након несреће можда нису откривени.
- Корисни подаци за квантификацију ризика од рака нису увек прикупљани на време. Ово посебно важи за податке неопходне за процену изложености штитне жлезде радиоактивним јодидима емитованим током инцидента (телур-132, јод-133) (Виллиамс ет ал. 1993).
- Коначно, многи првобитно изложени појединци су касније напустили контаминиране зоне и вероватно су изгубљени за праћење.
Радници. Тренутно нису доступне свеобухватне информације за све раднике који су били јако озрачени у првих неколико дана након несреће. Студије о ризику од развоја леукемије и карцинома чврстог ткива за раднике на чишћењу и пружању помоћи су у току (видети табелу 3). Ове студије се суочавају са многим препрекама. Редовно праћење здравственог статуса радника за чишћење и помоћ у великој мери отежава чињеница да су многи од њих дошли из различитих делова бившег СССР-а и да су поново отпремљени након рада на локацији у Чернобиљу. Даље, примљена доза мора бити процењена ретроспективно, пошто нема поузданих података за овај период.
Општа популација. Једини ефекат који је вероватно повезан са јонизујућим зрачењем у овој популацији до данас је повећање, почевши од 1989. године, инциденције рака штитасте жлезде код деце млађе од 15 година. Ово је откривено у Белорусији (Белорусија) 1989. године, само три године након инцидента, и потврђено је од стране неколико експертских група (Виллиамс ет ал. 1993). Повећање је посебно било приметно у најзагађенијим областима Белорусије, посебно у Гомелској области. Док је рак штитасте жлезде обично био редак код деце млађе од 15 година (годишња стопа инциденције од 1 до 3 на милион), његова инциденца се повећала десет пута на националној основи и двадесет пута у области Гомеља (табела 12, слика 7), (Стсјазхко ет. ал. 1995). Десетоструко повећање инциденце карцинома штитасте жлезде је накнадно пријављено у пет најзагађенијих подручја Украјине, а пораст рака штитне жлезде је такође пријављен у региону Брјанска (Русија) (табела 12). Сумња се на пораст код одраслих, али није потврђено. Систематски програми скрининга који се предузимају у контаминираним регионима омогућили су откривање латентних карцинома присутних пре несреће; ултразвучни програми који су у стању да открију карцином штитасте жлезде од само неколико милиметара били су посебно корисни у овом погледу. Величина пораста инциденције код деце, узета заједно са агресивношћу тумора и њиховим брзим развојем, сугерише да је уочено повећање карцинома штитасте жлезде делимично последица несреће.
Табела 12. Временски образац инциденције и укупног броја карцинома штитасте жлезде код деце у Белорусији, Украјини и Русији, 1981-94.
Инциденција* (/100,000) |
Број случајева |
|||
КСНУМКС-КСНУМКС |
КСНУМКС-КСНУМКС |
КСНУМКС-КСНУМКС |
КСНУМКС-КСНУМКС |
|
беларус |
||||
Цела држава |
0.3 |
3.06 |
3 |
333 |
Гомељска област |
0.5 |
9.64 |
1 |
164 |
Украјина |
||||
Цела држава |
0.05 |
0.34 |
25 |
209 |
Пет најтежих |
0.01 |
1.15 |
1 |
118 |
Русија |
||||
Цела држава |
? |
? |
? |
? |
Брјанск и |
0 |
1.00 |
0 |
20 |
* Инциденција: однос броја нових случајева болести током датог периода и величине популације проучаване у истом периоду.
Извор: Стсјазхко ет ал. 1995.
Слика 7. Инциденција рака штитасте жлезде код деце млађе од 15 година у Белорусији
У најјаче контаминираним зонама (нпр. Гомељска област), дозе штитне жлезде биле су високе, посебно међу децом (Виллиамс ет ал. 1993). Ово је у складу са значајним емисијама јода у вези са несрећом и чињеницом да ће се радиоактивни јод, у одсуству превентивних мера, концентрисати првенствено у штитној жлезди.
Изложеност зрачењу је добро документован фактор ризика за рак штитне жлезде. Јасно повећање инциденције рака штитасте жлезде примећено је у десетак студија деце која су примала терапију зрачењем главе и врата. У већини случајева, повећање је било јасно десет до 15 година након излагања, али се у неким случајевима могло открити у року од три до седам година. С друге стране, ефекти унутрашњег зрачења јодом-131 и кратким полуживотом јода код деце нису добро утврђени (Схоре 1992).
Требало би проучити прецизну величину и образац пораста инциденце карцинома штитасте жлезде у наредним годинама код најизложенијих популација. Епидемиолошке студије које су тренутно у току требало би да помогну да се квантификује веза између дозе коју прима штитна жлезда и ризика од развоја карцинома штитасте жлезде, као и да се идентификује улога других генетских и фактора ризика из животне средине. Треба напоменути да је недостатак јода широко распрострањен у погођеним регионима.
Повећање инциденције леукемије, посебно јувенилне леукемије (с обзиром да су деца осетљивија на ефекте јонизујућег зрачења), може се очекивати међу најизложенијим члановима популације у року од пет до десет година од несреће. Иако такав пораст још није примећен, методолошке слабости до сада спроведених студија спречавају да се донесу било какви коначни закључци.
Психосоцијални ефекти
Појава мање или више тешких хроничних психолошких проблема након психолошке трауме је добро позната и проучавана је првенствено код популација које су суочене са еколошким катастрофама као што су поплаве, вулканске ерупције и земљотреси. Посттрауматски стрес је тешко, дуготрајно и обогаћујуће стање (АПА 1994).
Већина нашег знања о утицају радијационих несрећа на психолошке проблеме и стрес извучена је из студија спроведених након несреће на острву Три миље. У години након несреће, уочени су непосредни психолошки ефекти код изложене популације, а посебно су мајке мале деце испољиле повећану осетљивост, анксиозност и депресију (Бромет ет ал. 1982). Даље, уочен је пораст депресије и проблема повезаних са анксиозношћу код радника у електранама, у поређењу са радницима у другој електрани (Бромет ет ал. 1982). У наредним годинама (тј. након поновног отварања електране) приближно једна четвртина анкетиране популације је испољила релативно значајне психичке проблеме. Није било разлике у учесталости психолошких проблема у остатку анкетиране популације, у поређењу са контролном популацијом (Дев и Бромет 1993). Психолошки проблеми су били чешћи међу појединцима који живе у близини електране, а који су били без мреже социјалне подршке, имали су историју психијатријских проблема или су евакуисали свој дом у време несреће (Баум, Цохен и Халл 1993).
Истраживања су такође у току међу популацијама изложеним током несреће у Чернобиљу и за које се чини да је стрес важно питање јавног здравља (нпр. радници на чишћењу и пружању помоћи и појединци који живе у контаминираној зони). За сада, међутим, не постоје поуздани подаци о природи, озбиљности, учесталости и дистрибуцији психолошких проблема у циљној популацији. Фактори који се морају узети у обзир приликом процене психолошких и социјалних последица несреће на становнике контаминираних зона укључују тешку друштвену и економску ситуацију, разноврсност доступних система компензације, ефекте евакуације и пресељења (приближно 100,000 додатних људи су пресељени у годинама након несреће) и ефекти ограничења у начину живота (нпр. модификација исхране).
Принципи превенције и смернице
Безбедносни принципи и смернице
Индустријска и медицинска употреба радиоактивних извора
Иако је тачно да су се све веће несреће радијације које су пријављене догодиле у нуклеарним електранама, употреба радиоактивних извора у другим окружењима је ипак резултирала удесима са озбиљним последицама по раднике или ширу јавност. Превенција оваквих незгода је од суштинског значаја, посебно у светлу разочаравајуће прогнозе у случајевима изложености високим дозама. Превенција зависи од одговарајуће обуке радника и од одржавања свеобухватног инвентара радиоактивних извора током животног циклуса који укључује информације о природи и локацији извора. ИАЕА је успоставила низ безбедносних смерница и препорука за употребу радиоактивних извора у индустрији, медицини и истраживању (Безбедносна серија бр. 102). У питању су принципи слични онима који су представљени у наставку за нуклеарне електране.
Безбедност у нуклеарним електранама (ИАЕА Сафети Сериес Но. 75, ИНСАГ-3)
Овде је циљ заштитити и људе и животну средину од емисије радиоактивних материјала под било којим околностима. У том циљу неопходно је применити низ мера током пројектовања, изградње, експлоатације и разградње нуклеарних електрана.
Безбедност нуклеарних електрана у основи зависи од принципа „одбране у дубини“ – то јест, редундантности система и уређаја дизајнираних да компензују техничке или људске грешке и недостатке. Конкретно, радиоактивни материјали су одвојени од околине низом узастопних баријера. У реакторима за производњу нуклеарне енергије, последња од ових баријера је заштитна структура (одсутан на локацији Чернобила, али присутан на острву Три миље). Да би се избегло рушење ових баријера и ограничиле последице кварова, током радног века електране треба практиковати следеће три безбедносне мере: контрола нуклеарне реакције, хлађење горива и задржавање радиоактивног материјала.
Још један суштински принцип безбедности је „анализа радног искуства“—то јест, коришћење информација прикупљених из догађаја, чак и оних мањих, који се дешавају на другим локацијама како би се повећала безбедност постојеће локације. Стога је анализа несрећа на острву три миље и у Чернобиљу резултирала имплементацијом модификација осмишљених да осигурају да се слични удеси не догоде другде.
На крају, треба напоменути да су уложени значајни напори да се промовише култура безбедности, односно култура која континуирано реагује на безбедносне проблеме везане за организацију, активности и праксу постројења, као и на понашање појединца. Да би се повећала видљивост инцидената и удеса који укључују нуклеарне електране, развијена је међународна скала нуклеарних догађаја (ИНЕС), у принципу идентична скалама које се користе за мерење озбиљности природних појава као што су земљотреси и ветар (табела 12). Међутим, ова скала није погодна за процену безбедности локације или за вршење међународних поређења.
Табела 13. Међународне размере нуклеарних инцидената
ниво |
Оффсите |
На сајту |
Заштитна конструкција |
7—Велика несрећа |
Велика емисија, |
||
6—Озбиљна несрећа |
Значајна емисија, |
||
5—Несрећа |
Ограничена емисија, |
Озбиљна штета на |
|
4—Несрећа |
Ниска емисија, јавно |
Оштећење реактора |
|
3—Озбиљан инцидент |
Веома ниска емисија, |
Озбиљан |
Несрећа једва избегнута |
2—Инцидент |
Озбиљна контаминација |
Озбиљни пропусти безбедносних мера |
|
1—Абнормалност |
Абнормалност изван |
||
0—Диспаритет |
Нема значаја од |
Принципи заштите шире јавности од излагања зрачењу
У случајевима који укључују потенцијално излагање јавности, можда ће бити неопходно применити заштитне мере које су дизајниране да спрече или ограниче изложеност јонизујућем зрачењу; ово је посебно важно ако се желе избећи детерминистички ефекти. Прве мере које треба применити у хитним случајевима су евакуација, склониште и примена стабилног јода. Стабилни јод треба дистрибуирати изложеним популацијама, јер ће то заситити штитну жлезду и инхибирати њено узимање радиоактивног јода. Међутим, да би била ефикасна, засићење штитне жлезде мора да се деси пре или убрзо након почетка излагања. Коначно, привремено или трајно пресељење, деконтаминација и контрола пољопривреде и хране могу на крају бити неопходни.
Свака од ових контрамера има свој сопствени „ниво деловања“ (табела 14), који се не сме мешати са ИЦРП границама дозе за раднике и ширу јавност, развијеним да обезбеди адекватну заштиту у случајевима неслучајног излагања (ИЦРП 1991).
Табела 14. Примери генеричких нивоа интервенције за заштитне мере за општу популацију
Заштитна мера |
Ниво интервенције (избегнута доза) |
Хитни |
|
Задржавање |
10 мСв |
евакуација |
50 мСв |
Дистрибуција стабилног јода |
100 мГи |
Одложен |
|
Привремено пресељење |
30 мСв за 30 дана; 10 мСв у наредних 30 дана |
Трајно пресељење |
1 Св животни век |
Извор: ИАЕА 1994.
Потребе за истраживањем и будући трендови
Тренутна истраживања безбедности концентришу се на побољшање дизајна реактора за производњу нуклеарне енергије—тачније, на смањење ризика и ефеката топљења језгра.
Искуство стечено у претходним несрећама требало би да доведе до побољшања у терапијском управљању озбиљно озраченим особама. Тренутно се истражује употреба фактора раста ћелија коштане сржи (хематопоетски фактори раста) у лечењу зрачењем изазване медуларне аплазије (неуспех у развоју) (Тхиерри ет ал. 1995).
Ефекти ниских доза и брзина доза јонизујућег зрачења остају нејасни и потребно их је разјаснити, како са чисто научне тачке гледишта, тако и за потребе успостављања граница доза за ширу јавност и за раднике. Биолошка истраживања су неопходна да би се разјаснили канцерогени механизми који су укључени. Резултати великих епидемиолошких студија, посебно оних који су тренутно у току на радницима у нуклеарним електранама, требало би да се покажу корисним у побољшању тачности процена ризика од рака за популације изложене малим дозама или брзинама доза. Студије о популацијама које су или су биле изложене јонизујућем зрачењу услед несрећа требало би да помогну у даљем разумевању ефеката већих доза, често испоручених при ниским стопама доза.
Инфраструктура (организација, опрема и алати) неопходна за благовремено прикупљање података битних за процену здравствених ефеката радијационих удеса мора бити постављена много пре удеса.
Коначно, неопходна су опсежна истраживања да би се разјаснили психолошки и социјални ефекти радијационих незгода (нпр. природа и учесталост и фактори ризика за патолошке и непатолошке посттрауматске психолошке реакције). Ово истраживање је од суштинског значаја ако се жели побољшати управљање и професионално и непрофесионално изложеним популацијама.