ODDZIAŁYWANIE MAŁYCH DAWEK PROMIENIOWANIA VII Sesja Naukowa im. Rolanda Maze, XXIII LO Łódź, 1. luty 2008 ODDZIAŁYWANIE MAŁYCH DAWEK PROMIENIOWANIA NA ZDROWIE CZŁOWIEKA Dr inż. A. Strupczewski Przewodniczący Komisji Bezpieczeństwa Jądrowego Instytut Energii Atomowej, Swierk A.Strupczewski@cyf.gov.pl

Promieniowanie to nieodłączny element naszego środowiska Promieniowanie dochodzi do nas z kosmosu - im wyżej jesteśmy, tym jest większe z gleby - bo pierwiastki radioaktywne promieniują z wody – bo woda też jest radioaktywna... z powietrza- gdy wdychamy radioaktywny radon... z pożywienia- np. w mleku jest radioaktywny potas... z ciał innych ludzi – bo wszyscy jesteśmy radioaktywni... I to dobrze, bo bez promieniowania organizmy giną.

Radioaktywność jest wszędzie – i wcale nam nie przeszkadza Limit radioaktywności dla wody pitnej - 5 pCi/ litr. (1 pCi = 2 rozpady/min) Radioaktywność wody usuwanej z EJ ograniczona wg przepisów do 10 pCi na litr. Na pierwszy rzut oka wydaje się to rozsądne. Ale litr normalnej wody morskiej, w której pływamy przy okazji pobytu na jakiejkolwiek plaży, zawiera średnio 350 pCi. Innymi słowy, normalna woda morska jest 35 razy bardziej radioaktywna od wody usuwanej z EJ. Mleko zawiera średnio 1400 pCi na litr. Oliwa do sałatek ma pełne 5000 pCi na litr, co oznacza, że oliwa sałatkowa jest 1000 razy bardziej radioaktywna niż woda z kranu wg limitu EPA. A jednak nikt nie twierdzi, że woda morska, mleko i oliwa sałatkowa stanowią obecnie zagrożenie radiacyjne dla społeczeństwa

Moc dawki promieniowania jest różna w różnych krajach i rejonach świata

Dawniej promieniowanie było większe niż dziś Gdy pracowały naturalne reaktory w Oklo, wzbogacenie uranu wynosiło około 3%, tyle co w dzisiejszym paliwie w reaktorach PWR. Wraz ze spadkiem aktywności uranu U-235 malała też moc dawki od gruntu na Ziemi, w tym także i od radonu. Gdy powstawały pierwsze komórki eukariotyczne zawartość U-235 w uranie naturalnym była 10 x większa niż teraz Pierwsze organizmy żywe były przystosowane do promieniowania wyższego niż mamy obecnie na Ziemi.

Emisje z EJ: małe i wciąż zmniejszane

Zasada: redukować dawki promieniowania jak tylko jest to rozsądnie możliwe Zasada przyjęta przez przemysł jądrowy i konsekwentnie stosowana Obecne emisje z elektrowni jądrowych są bliskie zeru Powodowane przez nie dawki są wielokrotnie mniejsze od naturalnych wahań tła promieniowania powodowanych różnicami wysokości nad poziomem morza lub lokalnym promieniowaniem radonu. Dawki dla grupy krytycznej – to jest dla grupy osób najbardziej narażonych mieszkających w sąsiedztwie elektrowni jądrowej – wynoszą we Francji około 0.01 mSv/rok, a wahania tła naturalnego sięgają od 2 do 10 mSv/rok

Dawki promieniowania wokoło EJ są tak małe, że nie powodują żadnych skutków Tło naturalne Zalecenia i wymagania Dawki na granicy EJ

Czy małe dawki promieniowania są szkodliwe? Możliwe modele odpowiedzi na małe dawki promieniowania

Zaczęliśmy od założenia, że promieniowanie tła powoduje raka i fakty zmusiły nas do stwierdzenia, że tak nie jest Frigerio„ Umieralność na raka w funkcji tła naturalnego w różnych stanach USA. Linia pozioma i puste kółko oznaczają średnią umieralność i tło promieniowania w USA [Frigerio 73].

W żadnym z tych rejonów nie wykryto zwiększonej umieralności na raka W rejonach o podwyższonym tle promieniowania mniej ludzi umiera na raka Badano mieszkańców uzdrowisk ze źródłami radonowymi jak Misasa w Japonii, prowincji Yangjiang w Chinach (max. 6,4 mGy/rok), rejonu Kerala w Indiach (max 35 mGy/rok), Ramsar w Iranie, gdzie średnia mocy dawki wynosi 10,2 mGy/rok, a max moce dawki sięgają 260 mGy/rok. W żadnym z tych rejonów nie wykryto zwiększonej umieralności na raka Badania w USA - wszystkie wyniki wskazują, że wysokiemu tłu promieniowania towarzyszy niska umieralność na raka. Rzeczywiste częstości zachorowania na raka płuc w 6 stanach USA o najwyższym tle promieniowania wynoszą średnio 44/rok na 100 000 mieszkańców, a w stanach o najniższym 73/rok na 100 000 mieszkańców

Tam gdzie promieniowanie gamma jest wysokie – (rys. z lewej) Tam gdzie promieniowanie gamma jest wysokie – (rys. z lewej) zapadalność na raka jest mała (rys. z prawej) [Duport 02]

Badania wpływu radonu na raka płuc - wielkie studium Cohena Badania wpływu stężenia radonu w domach na umieralność na raka płuc [6] przeprowadzone przez prof. Cohena objęły 1730 okręgów administracyjnych USA, w których mieszka ponad 90% ludności USA. Wyniki Cohena wykazały, że wzrost stężenia radonu w domach nie powoduje wzrostu umieralności na raka płuc – przeciwnie, dane statystyczne wskazują, że umieralność na raka jest mniejsza w rejonach o wyższym promieniowaniu radonu, Rozbieżność w stosunku do wyników hipotetycznych opartych na modelu LNT jest bardzo duża, tak że wyniki tych badań są zasadniczo niezgodne z modelem LNT.

Badania Cohena nie potwierdzają szkodliwości radonu Umieralność na raka płuc w funkcji średniego stężenia radonu w domach w okręgach administracyjnych USA, porównana z umieralnością obliczoną wg modelu liniowego LNT zamieszczonego w raporcie BEIR IV. m/mo stosunek umieralności obliczonej wg hipotezy LNT do umieralności przy stężeniu 0 lub zarejestrowanej w badaniach przy mierzonych stężeniach radonu w domach do umieralności przy średnim stężeniu radonu w domach w USA, 1.7 pCi/litr [Cohen 1995a

Wielkość dawek promieniowania i umieralność na raka w stanach USA o najwyższym i najniższym poziomie tła promieniowania naturalnego [Jagger 98]

Moc dawki pochłoniętej w powietrzu (nGy h-1) Średnie roczne dawki promieniowania w rejonach świata, mGy/rok Kraj Rejon Populacja Moc dawki pochłoniętej w powietrzu (nGy h-1) Brazylia Guarapari 73 000 90-170 (street) 90-90 000 (beaches) Iran Ramsar 2 000 70-17 000 Indie Kerala 100 000 200-4 000 Chiny Yangjiang 80 000 370 (średnio)

Stosunek dawek w HBRA do CA: 3.5 w domu, 3.7 na dworzu. Yangjiang, China o wysokim tle promieniowania. Laureatka Nagrody Nobla , Prof. Dr. Rosalyn Yalow: „Podobnie brak różnic stwierdzono w rejonach o wysokim promieniowaniu w Brazylii i w Indiach." Stosunek dawek w HBRA do CA: 3.5 w domu, 3.7 na dworzu. Efekty dobroczynne są silniejsze od negatywnych [Wei, 97]. Umieralność na raka (na 100,000 osobo lat) 51.41 w HBRA, 64.31 w rejonie kontrolnym CA [ZuFan Tao 97].

Badania w prowincji Yangjiang w Chinach Średnie dawki roczne w terenie o podwyższonym promieniowaniu (HBRA) wynoszą 6,4 mSv, a w terenie kontrolnym (CA) 2.4 mSv, populacja 100 000 osób, badania trwają już 15 lat, a obejmują ponad 30 lat. Umieralność na choroby nowotworowe ( poza białaczką) wśród osób w wieku od 40 do 70 lat : ·       w CA 168 /100 000 ·       w HBRA 143.8 /100 000 Otrzymana negatywna korelacja umieralności na raka i mocy dawki jest wyrażona współczynnikiem ujemnym o wartości ERR = - 0.11

Wysokie promieniowanie (Chiny)– niska umieralność na raka · „Prowadzone już od wielu lat badania w Chinach systematycznie dają wyniki sugerujące dobroczynne działanie promieniowania jonizującego na organizm człowieka” Prof.. Yallow, lauretka nagrody Nobla w dziedzinie badań promieniowania

Nie wykryto ujemnych skutków promieniowania w HBRA [Kesavan 97a] Kerala, India. Średnie dzienne wchłanianie Ra-228 przez populację w rejonie monazytowym w Kerala jest około 40 do 50 razy większe niż średnie na świecie. Wskaźniki: płodność; umieralność niemowląt; poronienia; uszkodzenia płodu. Nie wykryto ujemnych skutków promieniowania w HBRA [Kesavan 97a] Płodność obejmuje też zdolność do życia embrionu. Niedożywiona ludność w Kerala dostaje dawki promieniowania 4-8 razy większe niż średnie w innych bogatszych rejonach. Mimo to wskaźnik płodności w Kerala jest wyższy, a liczba zgonów noworodków mniejsza niż w jakimkolwiek innym rejonie Indii. [Luckey 91]

Obszar o wysokim tle promieniowania w Ramsar, Iran Źródła promieniowania w Ramsar Mapa Ramsar, Iran

(140 mikroGy/h x 8784 h/a = 1230 mGy/a) Dawki w Ramsar, Iran: 0.142 mSv/h x 8600 h/rok x70 lat= 88 Sv ! Dom w Ramsar: wiele pokoleń otrzymywało w ciągu 70 lat 17,000 mSv (240 razy więcej niż obecne limity ICRP dla społeczeństwa). Ale nie występował wzrost żadnych zachorowań, a osiągany wiek dochodził do 110 lat (dr Sohrabi 1990) (140 mikroGy/h x 8784 h/a = 1230 mGy/a)

W Misasa (uzdrowisko o wysokim promieniowaniu radonu) jest mniej zachorowań na raka niż w rejonie o przeciętnym promieniowaniu

Wysokie moce dawki są też we Francji, Finlandii, USA... Np. w USA średnio 0,4 miliSv/rok, ale na Kapitolu i w Bibliotece Kongresu moc dawki od ścian wynosi 0.3 mSv/h = 2.6 miliSv/rok Dla porównania – średnia moc dawki od wszystkich EJ na świecie 0,2 mikroSv/rok – 13 000 razy mniej! A moc dawki od składowiska wysokoaktywnych odpadów Yucca Mountain - do 0,15 miliSv/rok. Wysokie moce dawki są też na dworcu autobusowym Central Station w New Yorku – ale nikt nie proponuje ewakuacji Kapitolu ani dworca!

Studium 95,673 pracowników przemysłu jądrowego w 3 krajach wykazało że przy dawkach 20-50 mSv umieralność na raka wyniosła 94% umieralności w grupie kontrolnej (Cardis et al. 1995).

Stocznia Shippingport USA: umieralność na raka mniejsza wśród napromieniowanych Umieralność na raka o 24% mniejsza w grupie dawek powyżej 5 mSv niż w grupie kontrolnej złożonej z pracowników tej samej stoczni, którzy nie byli napromieniowani (Cameron)

Terapia jodowa – a dawki po bombie

Dzieciom też nic nie grozi Dzieci z Hiroszimy i Nagasaki, które przeżyły wybuch bomb atomowych jako płody i otrzymały dawki powyżej 0,01 Sv (średnia dawka 0,309 Sv), nie wykazały wzrostu zachorowań na raka, a żadne z nich nie umarło na białaczkę Instytut Ochrony Radiologicznej Wielkiej Brytanii (NRPB), 1999 r: „Wyniki nowego wielkiego studium epidemiologicznego nie zgadzają się z tezę, że narażenie rodziców na promieniowanie przed poczęciem dziecka jest przyczyną białaczki i chłoniaka u dzieci” COMARE, najnowszy raport, w którym użyto najbardziej czułych metod statystycznych: „Nic nie wskazuje na zwiększenie zachorowalności na jakiekolwiek dziecięce choroby nowotworowe w promieniu 25 km od elektrowni jądrowych

Osiągnięcia w badaniach procesów biologicznych po napromieniowaniu ludzi Postęp w naszym zrozumieniu procesów biologicznych, które zapewniają obronę komórek i organizmu człowieka przed zagrożeniem radiacyjnym pozwolił opisać zróżnicowane procesy obronne, które mają różny charakter w zależności od wielkości dawki. Przy bardzo małych dawkach (poniżej kilku mGy) nie dostrzega się żadnych ujemnych skutków napromieniowania tkanki, ponieważ uszkodzone komórki nie są naprawiane, lecz umierają Wg Francuskiej Akademii Nauk, i Francuskiej Akademii Medycznej „Eliminacja tych uszkodzonych komórek zabezpiecza organizm przed potencjalnymi złośliwymi nowotworami” Jednocześnie procesy obronne powodują zwiększenie odporności organizmu na inne zagrożenia, występujące w normalnych procesach metabolicznych, np. wzmagają usuwanie toksyn, takich jak aktywne utleniacze, co chroni DNA przed uszkodzeniem

Populacja narażona na promieniowanie Liczba osób/średnia dawka Umieralność w stosunku do grupy kontrolnej Rejon w Chinach 80 000/5,5 mSv na rok, 274 mSv przez 50 lat Niższa o 14,6% [Wei 97] Pracownicy nuklearni, USA, Kanada, UK 95 000/80% poniżej 50 mSv Niższa o 7%/Sv [Cardis 95] Pracownicy nuklearni, Japonia 115 000/14 mSv Znacznie niższa [Hosoda 97] Stocznia Shippingport, USA 70 000/28 500 ponad 5 mSv, inni poniżej 5 mSv Niższa o 24% [Matanoski 91] Ośrodek jądrowy w Hanford, USA 44 154/23 mSv Niższa [Gilbert 93] Pacjenci, diagnostyka J-131 34 000/1100 mSv Częstość raka dorosłych bez zmian [Hall, 96] USA rejony o wysokim promieniowaniu kosm. 43 rejonów w USA, 0,6- 1,6 mSv/rok Niższa [Hickey 81] USA, Domy wysokie stężenie radonu 1601 rejonów 90% of ludności USA Niższa [Cohen 95] Brytyjscy radiolodzy w okresie 1955-1979 1352 osób/100 mSv, gr. kontr.- lekarze ogólni Niższa o 32%, rak o 29% [Berrington 01]

A więc, czy małe dawki promieniowania są szkodliwe? Obserwacje w dużych populacjach: małe dawki promieniowania nie wywołują szkodliwych skutków. To nie dowodzi, że promieniowanie jest dobroczynne. Ale nawet jeśli są efekty szkodliwe, nie da się ich stwierdzić. Ale we wszystkich porównaniach różnych źródeł energii, aby uniknąć zarzutu, że faworyzujemy energię jądrową, zakłada się, że nawet małe dawki promieniowania wiążą się z ryzykiem według hipotezy o zależności liniowej skutków od dawki (LNT) .