Černobilska nuklearna nesreća i njezin utjecaj na zdravlje

Foto:https://unsplash.com/photos/4vrFJiC3lqM?utm_source=unsplash&utm_medium=referral&utm_content=creditShareLink

Zbog rata u Ukrajini ponovno se aktualiziralo pitanje nuklearnog rata te sigurnosti nuklearnih elektrana. Rusija je jedna od vodećih svjetskih nuklearnih sila, a u Ukrajini ima 15 operativnih nuklearnih reaktora u četiri elektrane. Iako razne vrste ionizirajućeg zračenja mogu biti pogubne po ljudsko zdravlje, javnost često jako precjenjuje njihov utjecaj. Najozbiljnija nuklearna katastrofa u ljudskoj povijesti dogodila se u nuklearnom kompleksu Černobil 26. travnja 1986. u bivšem Sovjetskom Savezu (današnja Ukrajina). Katastrofa je nastala zbog ozbiljnih pogreški koje su napravili operateri elektrane ali i radi pogrešne konstrukcije reaktora uz loše sigurnosne standarde.

Černobilska nuklearna elektrana

Černobilska nuklearna elektrana (slika 1), koja leži oko 130 km sjeverno od Kijeva u Ukrajini, i oko 20 km južno od granice s Bjelorusijom, sastojala se od četiri nuklearna reaktora. U trenutku nesreće bila su u izgradnji još dva reaktora. Kako bi se reaktorima osigurala rashladna voda, jugoistočno od elektrane izgrađeno je umjetno jezero površine oko 22 četvorna kilometra, smješteno uz rijeku Pripjat, pritoku Dnjepra. Ovo područje Ukrajine je većinom prekriveno šumama s niskom gustoćom naseljenosti. U tada sasvim novom gradu, Pripjatu, udaljenom oko 3 km od reaktora, živjelo je 49.000 stanovnika. Stari grad Černobil, koji je imao 12.500 stanovnika, nalazio se oko 15 km od kompleksa. U krugu od 30 km od elektrane, ukupan broj stanovnika u trenutku nesreće bio je između 115.000 i 135.000.

Slika 1. Kartografski prikaz nuklearne elektrane Černobil (Izvor: Google Maps (prilagođeno))

Reaktori su bili naziva RBMK-1000 i koristili su se samo u bivšem Sovjetskom Savezu i imali su puno nižu razinu sigurnosti od reaktora u zapadnim zemljama. Tijekom raspada radioaktivnih izotopa urana ili plutonija koji se koriste kao nuklearno gorivo u nuklearnim elektranama nastaje opasno gama zračenje, vrsta ionizirajućeg elektromagnetskog zračenja fotona visoke energije, koji mogu prodrijeti u tjelesna tkiva i uzrokovati oštećenje stanica i njihovog genetskog materijala. Nakon toga, mutacije DNK mogu dovesti do razvoja raka.

Kako je došlo do nesreće?

Dana 25. travnja 1986. g., posada reaktora 4 u Černobilu je tijekom testa slabijeg napajanja nehotice deaktivirala sigurnosne sustave dok je reaktor bio nestabilan, a ukupno je napravljeno šest ljudskih pogrešaka, uz poznate slabosti samog RBMK-1000 reaktora. Interakcija vrlo vrućeg goriva s rashladnom vodom dovela je do fragmentacije goriva uz brzu proizvodnju pare i povećanje tlaka što je na koncu uzrokovalo eksplozije i oslobađanje fisijskih produkata u atmosferu. Od posljedica ovih eksplozija poginula su dva radnika. Grafit (procijenjeno je da je izbačeno oko 300 tona od ukupno 1.200 tona) i gorivo zapalili su se i izazvali niz požara, uzrokujući glavno ispuštanje radioaktivnosti u okoliš. Ukupno je otpušteno oko 10 EBq (10 eksa bekerela tj. 10¹⁹ Bq) radioaktivnosti, koja je vjetrovima transportirana na velike udaljenosti. Od drugog do desetog dana nakon nesreće, oko 5000 tona bora, dolomita, pijeska, gline i olova helikopterom je bačeno na goruću jezgru u pokušaju da se ugasi požar i ograniči ispuštanje radioaktivnih čestica.

Neposredni učinci havarije

Dva radionuklida, kratkoživući jod-131 (I-131) i dugovječni cezij-137 (Cs-137), bili su posebno značajni za ukupno zračenje kojim su građani bili izloženi. Većina ispuštenog materijala taložena je u blizini nuklearke kao prašina i krhotine, a lakši materijal vjetar je odnio preko Ukrajine, Bjelorusije i Rusije sve do Skandinavije i ostatka Europe (slika 2). Velike površine Europe bile su kontaminirane radiocezijem (preko 0,04 MBq ¹³⁷Cs/m²) od čega je bilo 71% u Bjelorusiji, Rusiji i Ukrajini. Oko 6,8 milijuna ljudi živjelo je u kontaminiranim područjima (>40 kBq/m²), od čega oko 270.000 ljudi živjelo je u “jače kontaminiranim” područjima (>185 kBq/m²).

Slika 2. Karta taloženja cezija-137 u Europi nakon černobilske havarije (5)

Iako su svi požari ugašeni u nekoliko sati, doze zračenja prvog dana uzrokovale su 28 smrtnih slučajeva do kraja srpnja 1986. Doze koje su primili vatrogasci i radnici elektrane bile su dovoljno visoke da dovedu do akutnog radijacijskog sindroma (ARS), koji nastaje ako je osoba izložena zračenju većem od 700 mGy (mili greja) u kratkom vremenskom roku (obično minutama). Nakon što gama zračenje prođe kroz tijelo, osoba nije radioaktivna i ne može izlagati druge ljude zračenju.

Doze za cijelo tijelo od 8 do 10 tisuća mGy ubile bi sve prisutne osobe. Doze koje su primili poginuli vatrogasci procijenjene su u rasponu do 20 tisuća mGy. Od procijenjenih 350.000 radnika hitnih službi koji su bili uključeni u sanaciju, oko 200.000 su bili tzv. „likvidatori“ iz cijelog Sovjetskog Saveza koji su radili na poslovima čišćenja tijekom 1986. i 1987. g. Primili su visoke doze zračenja, u prosjeku oko 100 milisiverta (mSv, u ovom slučaju približno 100 mGy). Prosječna doza zračenja zbog nesreće koju su primili stanovnici užeg područja oko elektrane (216.000 stanovnika) u razdoblju od 1986. do 2005. iznosila je 31 mSv (u razdoblju od 20 godina), a u širem „kontaminiranom“ području (6,4 milijuna stanovnika) prosječno je iznosila 9 mSv (kao jedno CT zračenje), što je neznatno povećanje od uobičajenog pozadinskog zračenja u istom razdoblju (oko 50 mSv u 20 godina, tj. 2,5 mSv godišnje).

Početna izloženost zračenju u kontaminiranim područjima bila je posljedica kratkotrajnog I-131, dok je kasnije glavna opasnost bio Cs-137, a u manjoj mjeri i stroncij-90 (Sr-90). Ovi radionuklidi su produkti fisije raspršeni iz jezgre reaktora, s vremenom poluraspada od 8 dana za I-131, odnosno 30 godina za Cs-137 i gotovo 30 godina za Sr-90. Inače, vrijeme poluraspada je vrijeme potrebno da se polovina radioaktivnih atoma određenog radionuklida raspadne. To znači da je količina I-131 koja je ostala u prirodi nakon dva mjeseca od nesreće bila manja od 1% početne vrijednosti, dok je razina Cs-137 tek 2016. pala ispod 50% početne količine. Prilikom raspada I-131 nastaje uglavnom beta-zračenje koje prodire nekoliko milimetara u tkivo, dok se raspadom Cs-137 emitira beta i gama zračenje.

Do 14. svibnja 1986. oko 116.000 ljudi koji su živjeli u krugu od 30 kilometara evakuirano je. Oko 1000 njih se neslužbeno vratilo živjeti unutar kontaminirane zone. U godinama nakon nesreće, daljnjih 220.000 ljudi preseljeno je u manje kontaminirana područja.

Kratkoročni i dugoročni učinci na zdravlje

Osim dvojice radnika koji su poginuli od eksplozije, od radnika koji su bili izloženi visokim dozama zračenja, u njih 237 je postavljena sumnja, a u njih 134 je potvrđen ARS (49 ih je umrlo). Međutim, broj smrtnih slučajeva koji su posljedica nesreće je nejasan i predmet je značajnih polemika.

Od dugotrajnih učinaka na zdravlje zabilježena je povećana incidencija karcinoma štitnjače i drugih nekanceroznih bolesti štitnjače, kao što su folikularni adenom, benigni čvorovi i hipotireoza i to kod ljudi koji su za vrijeme katastrofe bili djeca i pili su mlijeko (i bili izloženi radiokativnom jodu), od kojih je samo vrlo mali dio umro. Štitnjače djece su vrlo aktivne i djeluju kao spužva za jod. Nakon eksplozije nuklearnog reaktora, dijelovi jezgre raspršeni su u oblacima i nošeni vjetrovima. Jedan od najkontaminiranijih proizvoda bilo je mlijeko krava na paši, koje su uglavnom konzumirala djeca. Također, istraživanja su potvrdila već poznatu činjenicu kako gama zračenje uzrokuje leukemiju (16% slučajeva kod likvidatora može se pripisati posljedici nesreće, kao što je pronađeno i kod preživjelih nakon atomskih bombi u Japanu). U razdoblju od 1991. do 2015. g. među ljudima s pogođenog područja ustanovljeno je 20.000 karcinoma štitnjače, od čega se njih 5.000 vjerojatno može povezati s izloženosti radijaciji (povećanje incidencije za otprilike trećinu). U istom razdoblju svega 15 osoba je umrlo od ovog raka, od čega devetero djece. Nema znanstvenih dokaza o povećanju ukupne incidencije/smrtnosti od raka ili nemalignih poremećaja koji bi mogli biti povezani s izloženošću zračenju. Leukemija izazvana zračenjem ima razdoblje latencije 5-7 godina, tako da bi se svi potencijalni slučajevi leukemije uslijed nesreće već razvili. Osim navedenih bolesti, nema dokaza većeg utjecaja na javno zdravlje koji se može pripisati izloženosti zračenju 14 godina nakon nesreće.

Puno veći javnozdravstveni problem katastrofe u Černobilu od zračenja bili su mitovi o zračenju i utjecaj nesreće na mentalno zdravlje zajedno s pušenjem i zlouporabom alkohola. Preseljenja ljudi bila su vrlo traumatična i nisu značajno utjecala na smanjenje izloženosti zračenju (osim onih 116.000 osoba iz najugroženijeg područja), koja je ionako bila niska. Psihosocijalni učinci među onima koji su bili pogođeni nesrećom slični su onima koji proizlaze iz drugih velikih katastrofa kao što su potresi, poplave i požari. Posebno tužan učinak zabluda oko nesreće bio je da su neki liječnici u Europi savjetovali trudnicama da se podvrgnu pobačaju zbog izloženosti zračenju, iako su dotične razine bile znatno ispod onih koje bi mogle imati teratogene učinke. Procijenjeno je kako je u Sovjetskom Savezu i Europi poduzeto više od milijun pobačaja kao rezultat netočnih savjeta njihovih liječnika o izloženosti zračenju i urođenim manama nakon nesreće.

Što se tiče utjecaja zračenja na životinjski svijet, dugoročni empirijski podaci nisu pokazali nikakve dokaze o negativnom utjecaju zračenja na brojnost sisavaca. Podaci predstavljaju jedinstven dokaz otpornosti divljih životinja na kronični radijacijski stres.

Tablete joda

Radioaktivni oblak koji je nastao nakon nesreće kontaminirao je okoliš. Udisanje takvog kontaminiranog zraka i ingestija kontaminirane hrane i vode za piće može dovesti do izloženosti zračenju putem radioaktivnog joda koji se nakuplja uglavnom u štitnjači. Štitna žlijezda koristi jod za proizvodnju hormona (T3, T4) i ne pravi razliku između radioaktivnog i stabilnog joda (kojeg inače dobijamo hranom). Dakle, nakon nuklearne nesreće, ako se udahnuo radioaktivni jod ili se progutao, štitnjača ga je apsorbirala na isti način kao i stabilni jod. Vlasti bivšeg Sovjetskog Saveza distribuirale su stabilni jod u obliku tableta kalijevog jodida (KI), koje smanjuju nakupljanje radioaktivnog joda unesenog hranom ili udisanjem. Ako se stabilni jod primjenjuje prije ili na početku (unutar 1-2 sata) izlaganja radioaktivnom jodu unos potonjeg bit će blokiran zasićenjem štitnjače stabilnim jodom, čime se učinkovito smanjuje unutarnja izloženost štitnjače. Općenito, oralna primjena stabilnog joda (zajedno s kontrolom unosa hrane i vode za piće) smatra se i danas prikladnom strategijom za smanjenje rizika od štetnih zdravstvenih ishoda kod ljudi izloženih slučajnim oslobađanjem radioaktivnog joda. Kalijev jodid se uzima samo pod vodstvom stručnjaka u točno propisano vrijeme i dozu, inače može biti štetan za štitnjaču.

Skupine koje će najvjerojatnije imati koristi od „tableta joda“ su djeca, adolescenti, trudnice i dojilje, dok će osobe starije od 40 godina manje vjerojatno imati korist. Novorođenčad i osobe starije od 60 godina izloženi su većem riziku od štetnih posljedica po zdravlje ako primaju ponovljene doze stabilnog joda. Izbjegavanje konzumacije mlijeka je puno bolja mjera.

Černobil danas

Černobilska jedinica 4 bila je zatvorena u velikom betonskom skloništu koje je brzo podignuto (do listopada 1986.) kako bi se omogućio nastavak rada ostalih reaktora u elektrani. Međutim, ta struktura nije bila dugoročno rješenje. Oko 200 tona visoko radioaktivnog materijala ostalo je duboko u reaktoru, što predstavlja opasnost za okoliš. Nova zaštitna struktura ukupne mase 36.000 tona dovršena je 2017. godine, nakon što je izgrađena u blizini. To je luk visok 110 metara, širok 165 metara i dugačak 260 metara, koji pokriva i reaktor 4. Više zemalja se uključilo u taj projekt koji je koštao preko 2 milijarde eura. U budućnosti se planira vađenje radioaktivnog materijala i njegovo sigurno zbrinjavanje.

Ispitivat će se izvedivost poljoprivrede u područjima gdje je prisutnost cezija-137 i stroncija-90 niska, radi stjecanja novih znanja iz područja radiobiologije i radioekologije kako bi se razjasnila načela sigurnog života na kontaminiranim područjima. Od kraja 2000.-te godine černobilska nuklearka više ne proizvodi struju.

Što smo naučili od černobilske nesreće?

Najvažnija lekcija černobilske nesreće bila je o važnosti sigurnosti nuklearnih elektrana, tako da se sigurnost u bivšim sovjetskim nuklearnim elektranama znatno poboljšala. Također, radilo se dosta na uklanjanju nedostataka RBMK reaktora te na pojačanim vanjskim nadzorima. Radi svega toga, ponavljanje iste nesreće kao u Černobilu je doslovno nemoguće.

Najveća zabluda je da je zračenje uzrok svih štetnih učinaka na zdravlje. Zračenje može uzrokovati rak i nekancerogene ishode, ali ne uzrokuje svaku vrstu raka i sve nekancerogene ishode, štoviše, male doze zračenja nisu povezane sa značajnim povećanjem rizika. Černobil je i dalje jedina nesreća u kojoj je izgubljena kontrola nad nuklearnom fisijom. Bivši predsjednik Gorbačov rekao je da je nesreća u Černobilu bila važniji čimbenik pada Sovjetskog Saveza od Perestrojke – njegovog programa liberalnih reformi.

Mato Lakić, dr. med. spec. epidemiologije subspec. zdr. ekologije

Literatura

1. Yablokov AV, Nesterenko VB, Nesterenko AV. Chernobyl: Consequences of the Catastrophe for People and the Environment. Ann NY Acad Sci 2009;1181: 4-30.
2. Chernobyl Accident 1986 (mrežne stranice). World Nuclear Assosiation; (ažurirano travanj 2022; citirano 5. svibnja 2022). Dostupno na: https://www.world-nuclear.org/information-library/safety-and-security/safety-of-plants/chernobyl-accident.aspx.
3. Lanese N. The Real Chernobyl: Q&A With a Radiation Exposure Expert (mrežne stranice). University of California San Francisco; (ažurirano 16. srpnja 2019; citirano 5. svibnja 2022). Dostupno na: https://www.ucsf.edu/news/2019/07/414976/real-chernobyl-qa-radiation-exposure-expert.
4. Chernobyl, Ukraine, 1986: the world’s most devastating nuclear accident (mrežne stranice). (citirano 5. svibnja 2022. Dostupno na: https://www.radioactivity.eu.com/site/pages/Chernobyl.htm.
5. De Cort M et all. Atlas of Caesium Deposition on Europe after the Chernobyl Accident. Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities; 1998. Plate 1.
6. Environmental Consequences of the Chernobyl Accident and Their Remediation: Twenty Years of Experience. Report of the Chernobyl Forum Expert Group ‘Environment’. Vienna: International Atomic Energy Agency (IAEA), 2006: 2.
7. Cardis EL, Anspaugh L, Ivanov VK, Likhtarev I, Prisyazhniuk A, Mabichi K, Okeanov AE, Prisyazhniuk A. Estimated long term health effects of the Chernobyl accident. Conference: International conference on one decade after Chernobyl: summing up the radiological consequences of the accident. Vienna (Austria), 8-12 Apr 1996.
8. Mody VV et all. A worldwide yearly survey of new data in adverse drug reactions (mrežne stranice). ScienceDirect, Elsevier. Dostupno na: https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/iodine-131
9. Alexander GA. Ciottone's Disaster Medicine (Second Edition) (mrežne stranice), 2016. ScienceDirect, Elsevier. Dostupno na: https://www.sciencedirect.com/topics/pharmacology-toxicology-and-pharmaceutical-science/cesium-137
10. Zablotska LB et all. Radiation and the risk of chronic lymphocytic and other leukemias among Chornobyl cleanup workers. Environ Health Perspect 2013;121(1): 59-65.
11. Deryabina TG et all. Long-term census data reveal abundant wildlife populations at Chernobyl. Current Biology 2015;25(19): R824-R826.
12. Iodine thyroid blocking: guidelines for use in planning for and responding to radiological and nuclear emergencies. Geneva: World Health Organization, 2017: 7.