Oddziaływanie małych dawek promieniowania elektrowni jądrowej na otoczenie w czasie normalnej pracy

fot. svale/CC/Flickr

Tezą niniejszego artykułu jest, że elektrownie jądrowe wytwarzają w czasie normalnej pracy tak niewielkie ilości promieniowania, że nie mogą być one szkodliwe dla otoczenia, a doniesienia o szkodliwości emisji z elektrowni jądrowych opierają się na danych opracowywanych nieobiektywnie.

W ostatnim okresie dotarła do nas z Niemiec bulwersująca wiadomość o wynikach badań dotyczących zapadalności na białaczki wśród dzieci żyjących w promieniu do 15 km wokół elektrowni jądrowych [1], a także o wynikach badań pracowników przemysłu jądrowego 15 krajów. Badania wskazują na podwyższone ryzyko zachorowania na białaczki i inne rodzaje nowotworów popromiennych [2]. Informacje na ten temat, jeśli wiarygodne, muszą być brane pod uwagę przy opracowywaniu strategii rozwoju energetyki jądrowej w każdym państwie i należy traktować je z powagą. Nie wchodząc w tej chwili w szczegóły obu cytowanych materiałów, ich wniosek ogólny jest taki, że obecność elektrowni jądrowych, a ogólniej przemysłu jądrowego, wpływa negatywnie na zdrowie pracowników tego przemysłu, a także okolicznej ludności: w obu wypadkach mamy podwyższone ryzyko śmierci nowotworowej. Brzmi to groźnie, jednak, jak wykażę poniżej, wniosek ten ma niewiele wspólnego z rzeczywistością.

Jest rzeczą oczywistą, że chociaż każdy rodzaj działalności człowieka niesie jakieś zagrożenia dla zdrowia lub życia, na nie wszystkie przyczyny zagrożeń wyrażamy zgodę i na przykład wolno nam nie zgadzać się na podwyższanie ryzyka zachorowania z powodu obecności w pobliskim terenie elektrowni jądrowej. Jednakże z punktu widzenia strategii państwa, pytaniem podstawowym jest: czy ryzyko, o ile jest podwyższone, jest podwyższone w sposób wystarczająco istotny, aby traktować je serio na tle innych zagrożeń oraz czy dane, na których opieramy naszą strategię są na tyle wiarygodne, że możemy z nich w pełni korzystać w planowaniu np. strategii energetycznej państwa.

W wypadku energetyki jądrowej i wszystkiego, co wiąże się z promieniowaniem jądrowym mamy w literaturze ogromną ilość sprzecznych doniesień i bardzo emocjonalnych argumentów „za” i „przeciw”. Musimy sobie zatem wypracować jakiś schemat logiczny spoglądania na publikowane wyniki i przekładania ich na wnioski dotyczące ogólnej strategii (np. norm ochrony radiologicznej). Punktem wyjściowym do rozpatrywania tego typu problemów jest nie tylko dawka, ale także moc dawki, a więc przypadające na jednostkę masy ciała tempo dostarczania do organizmu energii promieniowania określonego rodzaju (alfa, beta, gamma, neutrony itp.), z którym styka się lub ma się stykać człowiek. Moc jest parametrem istotnym, gdyż wszelkie uszkodzenia radiacyjne wprowadzone do organizmu ten będzie się starał zreperować, naprawa jednak wymaga zawsze pewnego czasu, więc chodzi o to, aby uszkodzenia nie powstawały ze zbyt wielką częstością. Od razu można tu powiedzieć, że z takimi dużymi mocami dawek możemy zetknąć się w sytuacji przebywania w pobliżu miejsca wybuchu bomby jądrowej, w wypadku przebywania w reaktorze w chwili jego maksymalnej awarii, wreszcie podczas nieostrożnego obchodzenia się z silnymi źródłami promieniotwórczymi. Dla przeciętnego mieszkańca globu żadna z tych sytuacji nie jest typowa. Wiemy natomiast, że jesteśmy skąpani w morzu naturalnego promieniowania jonizującego, jednak moce dawek są na tyle niewielkie, że o skutku biologicznym decyduje głównie sama dawka.

Przeciętny mieszkaniec globu ziemskiego otrzymuje w ciągu roku dawkę naturalną około 2,5 mSv. Dodatkowo od procedur medycznych i innych źródeł promieniowania jonizującego otrzymuje on 0,8 mSv rocznie – czyli łącznie około 3,3 mSv. Tego „narażenia” nie tylko nie da się zmienić, ale i nie ma potrzeby. Jest to odwieczny element środowiska (promieniowanie kosmiczne, promieniowanie gleb i skał, wreszcie promieniowanie wewnętrzne pierwiastków promieniotwórczych w ciele człowieka), natomiast jego poziom silnie zależy od miejsca na Ziemi. Istnieją obszary, w których, zależnie od lokalnej geologii, moc dawki jest 10, a nawet 100 razy wyższa od przeciętnej [3] i istnieją obszary, w których średnia dawka jest mniejsza, choć tym razem już niezbyt wiele. Nawet na terenie Europy okazuje się, że średnia dawka otrzymywana przez mieszkańca Finlandii jest około czterokrotnie (!) większa od dawki otrzymywanej przez przeciętnego Anglika w Wielkiej Brytanii i ponad 2,5 razy większa od dawki otrzymywanej przez mieszkańca Polski.

Przyjmijmy na chwilę, zgodnie z powszechnie stosowaną w zasadach ochrony radiologicznej teorią liniową bezprogową (LNT - Linear, No-Treshold Theory), że promieniowanie jonizujące jest szkodliwe bez względu na wielkość dawki, a efekt śmiertelny jest do tej dawki proporcjonalny. W takim razie mieszkańcy terenów o podwyższonym poziomie promieniowania powinni zapadać na nowotwory wielokrotnie częściej i ich śmiertelność z tego powodu powinna być większa. Jednak badania epidemiologiczne nie tylko nie potwierdzają tego efektu, ale wręcz przeciwnie. W świetnych rozważaniach na temat ryzyka, John Adams [4] cytuje pracę E. Hamiltona z Chemistry in Britain (lipiec 1997), która omawia badania ekologiczne prowadzone w wielu krajach, m.in. w Chinach, USA, Finlandii i Szwecji pokazujące, że śmiertelność ludności zamieszkałej na terenach o wyższym stężeniu radonu w mieszkaniach, jest mniejsza. Hamilton zauważył także, że nawet w Cornwalii i Devon, gdzie gleba i domy zawierają największe w Zjednoczonym Królestwie zawartości uranu i radonu, liczba raków płuc jest niższa niż w większości innych obszarów Zjednoczonego Królestwa.

Identyczny efekt dotyczący ludności żyjącej na obszarach o podwyższonym poziomie promieniowania raportowany jest w pracy [5]. Cohen [6], który zbadał korelację między liczbą śmiertelnych raków płuc w danym hrabstwie w USA a stężeniem radonu wykazał, że wbrew oczekiwaniom, wzrost koncentracji radonu skutkuje zmniejszeniem, a nie zwiększeniem śmiertelności z powodu raka płuc. Istnieje też wyraźnie ujemna korelacja pomiędzy poziomem promieniowania gamma na terenie USA a śmiertelnością ze względu na raka [7]. Z reguły odpowiedzią na wyniki takich badań jest zarzut o nieuwzględnianiu istotnych czynników zakłócających, głównie palenia tytoniu, a jak już czynnik ten jest uwzględniony, jak np. przez Cohena, nie przyjmuje się tego jako wystarczającego argumentu, lecz stara się znaleźć takie korelacje między nieznanymi parametrami, które by wskazały, że mimo wszystko promieniowanie w małych dawkach jest szkodliwe.

W tym kontekście na szczególną uwagę zasługuje stosunkowo niedawno opisany przykład wyników badań ok. 10 000 mieszkańców osiedla na Tajwanie, w którym domy zbudowano ze stali ze znaczącą domieszką kobaltu 60 z przypadkowo stopionej „bomby kobaltowej” [8]. Śmiertelność na raka, a także liczba defektów genetycznych u dzieci mieszkańców tego osiedla były o ponad rząd wielkości mniejsze od oczekiwanych na podstawie LNT. Przykłady tego typu można mnożyć [9] – niewiele jednak to zmienia w dotychczasowej świadomości obywateli, a – co groźniejsze – decydentów. W tej problematyce argumenty naukowe mieszają się niestety silnie z politycznymi i etycznymi [10]. Ponadto, strach ma to do siebie, że jest słabo podatny na rzeczowe argumenty.

Bodaj najsilniejszym argumentem wytaczanym przeciwko wynikom badań epidemiologicznych prowadzonych na dużych grupach ludności jest to, że są one nieobiektywne, gdyż jedynie obiektywnymi są wyniki uzyskane dla konkretnych przypadków (tzw. case studies): stwierdzenia u danego osobnika, że jego nowotwór został wywołany określoną dawką promieniowania. To prawda, jednak po pierwsze nie istnieją objawy, które różniłyby nowotwory wywołane promieniowaniem od guzów innego pochodzenia, a po drugie, liczba takich przypadków, w których ewentualnie można zdecydowanie twierdzić, że mamy do czynienia z nowotworem wywołanym promieniowaniem, jest niewielka. W takiej sytuacji wiarygodność ostatecznych wniosków jest nie najwyższa i nie pozwala na uogólnianie wyników na całą populację.

Zastanówmy się zatem, jakie są rzetelne przesłanki przemawiające za szkodliwością promieniowania jonizującego i za liniową zależnością efektu (śmiertelnego) od dawki. Te płyną przede wszystkim z danych dotyczących badania ofiar bombardowań Hiroszimy i Nagasaki [11, 12]. Dane te wskazują, iż rzeczywiście w zakresie dużych dawek obserwuje się liniowy wzrost liczby raków śmiertelnych. Względnie niedawno byliśmy świadkami awarii elektrowni w Czarnobylu, w wyniku której to awarii zmarło na ostrą chorobę popromienną 28 osób [13, 14], a uważa się, że z pozostałych 106 osób, u których stwierdzono początkowo objawy tej choroby, zmarło do dziś wskutek napromienienia jeszcze 19 osób. Jeśli jednak już chcemy przywołać dane z Czarnobyla, to skorzystajmy z pełnych danych, a te wskazują, że mimo sytuacji awaryjnej, maksymalnie niebezpiecznej, nie obserwuje się ani podwyższonego zachorowania na białaczki, ani na inne nowotwory poza kilkoma (dziewięcioma wg ocen [14]) przypadkami zgonów ze względu na raka tarczycy wywołanego wchłonięciem promieniotwórczego jodu-131.

W zasadzie, poza danymi z Hiroszimy i Nagasaki nie mamy w literaturze systematycznych danych pokazujących interesującą nas zależność. Problemem, wokół którego toczy się dyskusja, jest kwestia możliwości ekstrapolacji tych danych do obszaru małych dawek i małych mocy dawek (pamiętajmy, iż ofiary bombardowań przyjęły dawkę w bardzo krótkim czasie, miliony razy krótszym niż miało to miejsce w Czarnobylu). Przyjrzenie się danym w obszarze dawek poniżej np. 200 mSv pokazuje, że dane te są niewystarczające do rzetelnego wyrobienia sobie stanowiska w sprawie szkodliwości takich dawek. Mało tego, dane dotyczące śmiertelności na białaczki w Nagasaki pokazują [15], że w tym obszarze dawek nie obserwuje się podwyższonej śmiertelności, a można z pewną dozą wiarygodności twierdzić, że śmiertelność ta jest obniżona. W zasadzie nie istnieją dane dla ludzi, które by pokazały istnienie jakiegokolwiek efektu negatywnego promieniowania jonizującego w tym obszarze dawek. Do tego zbioru danych można dodać informację, że np. ogólna śmiertelność wśród brytyjskich radiologów, po wprowadzeniu podstawowych zasad ochrony radiologicznej, a więc po roku 1920, była o 24% niższa w stosunku do śmiertelności wszystkich mężczyzn w Anglii i Walii, a śmiertelność z powodu różnych rodzajów nowotworów nawet o 37%[16].

W opisanej sytuacji zrekapitulujmy, co wiemy o dawkach wokół elektrowni jądrowych. W artykule Andrzeja Strupczewskiego [17] zestawione są różne dawki związane z istnieniem na świecie elektrowni jądrowych. O średnim wkładzie w dawkę przypadającą na człowieka nie ma co mówić, bo raz, że jest on na poziomie 0,001 mSv/rok, a dwa, że interesuje nas rzeczywiście tylko obszar bliski elektrowni jądrowej. Obszarem najbliższym jest oczywiście sam teren elektrowni, a osobami najbardziej potencjalnie narażonymi są jej pracownicy. Narażenie to, będące narażeniem zawodowym z założenia, jest zależne od stanowiska pracy i zapewne jest największe podczas wszelkich prac remontowych. Minimalizuje się je przez przyjęcie odpowiednich procedur związanych z dopuszczalnym czasem pracy w polu danego promieniowania, ale także ulepsza się konstrukcję elektrowni w taki sposób, aby osadzanie się materiałów promieniotwórczych na elementach konstrukcyjnych było jak najmniejsze. Podobnie, zwraca się uwagę na szczelność obiegu pierwotnego i paliwa, aby produkty rozszczepienia nie przedostawały się do wody.

W roku 2002 średnie dawki indywidualne pracowników elektrowni jądrowych w USA były na poziomie 1,7 mSv/rok, a w krajach Unii Europejskiej nawet trzykrotnie niższe (dane oryginalne cytowane są w pracy [17]), czyli znacząco niższe od poziomu tła. Wraz z rozwojem nowych generacji reaktorów dawki te systematycznie maleją i to nawet kilkakrotnie w stosunku do sytuacji np. z 2000 r. Podane wyżej dawki można porównać z maksymalnym narażeniem dopuszczanym przez Międzynarodową Komisję Ochrony Radiologicznej (ICRP) – dawkami granicznymi wynoszącymi dla osób narażonych zawodowo 20 mSv/rok. W opracowaniu Radiation, People and the Environment, wydanym przez Międzynarodową Agencję Energii Atomowej w 2004 r., podana średnia dawka roczna pracowników zatrudnionych przy reaktorach jądrowych wynosi 1,4 mSv, a więc jest znacznie niższa niż dawka graniczna.

A jak to wygląda poza terenem elektrowni? Zagrożenie związane jest z uwalnianiem się produktów rozszczepienia. Spośród nich na pierwszym miejscu wymieniamy jod-131, który wchłaniany jest przez tarczycę, jednak zarówno ilość uwolnień, jak okres połowicznego zaniku tego izotopu jodu, ok. 8 dni, powoduje, że podczas normalnej pracy elektrowni sumaryczne zagrożenie jest znikome. Z drugiej strony wiemy, że u pacjentów w Szwecji, u których stan tarczycy diagnozowano przy pomocy tego izotopu jodu, i którzy otrzymywali nadzwyczaj wysokie dawki, śmiertelność na raka spadła o 38% [18], nie ma więc powodów, aby wyrażać obawy związane z minimalnymi uwolnieniami tego właśnie izotopu jodu, a tym bardziej innych izotopów jodu, których okres połowicznego zaniku jest krótszy. Wydzielenia promieniotwórczych gazów szlachetnych nie są dla człowieka groźne, gdyż nie pozostają w organizmie i ich potencjalną szkodliwość można ocenić [19] na około 10% szkodliwości jodu. O ile średnie uwolnienia z elektrowni typu PWR w Unii Europejskiej wynosiły w 2003 roku 4,9 GBq/GWh, uwolnienia jodu i aerozoli promieniotwórczych były sto tysięcy razy mniejsze [20] niż innych radionuklidów – patrz tabela 1.

Tabela 1 pokazuje też, jak bardzo wielkość uwolnień zależy od rodzaju reaktora. W aspekcie globalnym warto zwrócić uwagę na dane pochodzące z Francji, która ma w Europie najbardziej rozbudowaną energetykę jądrową. Emisje z tej energetyki są na poziomie 0,5% wielkości dopuszczalnych! A nowe, założone limity uwolnień i dawki graniczne są znacznie niższe i też nie są przekraczane, co pokazują tabele 2 i 3 (obie zostały zaczerpnięte z pracy [20]). Uwolnienia te w żadnym razie nie mogą szkodzić ludziom.

Tabela 1. Uwolnienia promieniotwórcze [GBq/GWh] z elektrowni jądrowych typu BWR i PWR w krajach Unii Europejskiej i USA [20]:

Uwolnienia z elektrowni jądrowych wnoszą do dawek od promieniowania naturalnego nieistotnie mały wkład, poniżej 1%, a ustalane przez różne państwa dawki graniczne wokół elektrowni są na poziomie 0,01 – 0,1 mSv/rok. W Finlandii, w Olkiluoto, maksymalną dawkę dla najbardziej narażonej osoby w pobliżu elektrowni jądrowej ocenia się na 0,014 mSv/rok, co możemy porównać z wartością tła promieniowania naturalnego w Finlandii, wynoszącą ponad 7 mSv/rok! Podobna sytuacja ma miejsce w USA, gdzie średnie uwolnienia z pracujących tam elektrowni jądrowych są dużo niższe od wartości dopuszczalnych i w niczym nie zagrażają one ludności. Przeprowadzone w 1990 roku na około 500 000 osób badania amerykańskiego Instytutu Chorób Nowotworowych wykazały, że w sąsiedztwie instalacji jądrowych w USA nie notuje się wzrostu zachorowań na raka [21]. Podobne wyniki uzyskano w Wielkiej Brytanii, co stoi w jawnej sprzeczności z ostatnimi doniesieniami z Niemiec [1].

Tabela 2. Emisje dozwolone i rzeczywiste w elektrowniach jądrowych we Francji, pracujących na podstawie zezwoleń pierwotnych (stare limity) i obecnych, odnowionych na bazie nowych przepisów (nowe limity) [17]:

Biorąc pod uwagę realne dawki na granicy terenu elektrowni jądrowych nie ulega wątpliwości, że uwolnienia z reaktorów nie mogą stanowić istotnego (zaryzykowałbym twierdzenie – żadnego) zagrożenia dla ludności, gdyż są znacznie, ale to znacznie mniejsze od poziomu promieniowania tła naturalnego. Ale może samo tło nam szkodzi i bez niego żylibyśmy dłużej, a chorowali mniej? Na to pytanie nie można udzielić odpowiedzi innej niż podpowiadanej przez badania epidemiologiczne, a na pewno nie można wyobrazić sobie masowych eksperymentów przeprowadzanych na ludziach.

Tabela 3. Efektywne dawki graniczne przyjęte do określenia dopuszczalnych uwolnień z elektrowni jądrowych [17]: