... alebo Štyri najrozšírenejšie mylné názory o rádioaktivite

1. mylný názor: Nič, čo neprišlo do styku s jadrovými zbraňami alebo elektrárňami, nie je rádioaktívne.

Aj keď rádioaktívne žiarenie (radiácia) môže byť niekedy veľmi nebezpečné, ba i smrteľné, je prirodzenou súčasťou nášho životného prostredia. A bola ňou odjakživa. Dokonca čím ďalej do minulosti nazrieme, tým rádioaktívnejšia naša Zem bola. Je to dané tým, že rádioaktívne atómy boli súčasťou hmoty, z ktorej vznikla naša slnečná sústava. Pochádzajú z dávno mŕtvych hviezd, ktoré predtým, než vzniklo Slnko, ukončili svoj život ohromnou explóziou (tzv. supernovy) a rozptýlili tak podstatnú časť svojej hmoty do okolitého vesmíru. Tá sa následne zamiešala do materiálu, z ktorého neskôr vzniklo Slnko.

Počas tohto výbuchu bola v centre hviezdy taká vysoká teplota (a teda aj energia), že vznikli aj veľmi ťažké prvky ako železo, zlato, či olovo. Energie tam dokonca bolo toľko, že príroda mohla nakopiť ešte väčšie "hrudy" a vznikli extrémne ťažké atómové jadrá.

Avšak tak ako sa nám príliš veľký hrad z piesku začne rúcať, tak aj tieto jadrá sú už nad určitou hranicou nestále a v priebehu času sa rozpadajú – inými slovami, jadrá sú rádioaktívne. Pri svojom rozpade totiž uvoľňujú častice a energiu, ktorú do nich kedysi »napumpovala« supernova. Niektoré sa rozpadajú po krátkej dobe, niektorým to však trvá omnoho dlhšie. A práve tie prežívajú v zemskej kôre dodnes, pričom najznámejším z nich je urán. Úroveň rádioaktivity Zeme však vplyvom rozpadu prvkov v priebehu miliárd rokov postupne klesá.

Naša Zem je teda prirodzene rádioaktívna, vždy bola a do konca svojej existencie i bude.

Obr. 1: Dávka radiácie z prírodných zdrojov v niektorých oblastiach a štátoch sveta. Pred zátvorkou je uvedená priemerná hodnota a v zátvorke maximálna nameraná hodnota v danej oblasti. Oboje z týchto hodnôt sú najvyššie neďaleko mesta Ramsar v Iráne. Hodnoty sú vyjadrené v tisícinách Gray (Gy) za rok. 1 Gray je rovný energii 1 Joule absorbovanej v 1 kg materiálu. Smrteľná dávka pre človeka je cca 10–20 Gray. Pre potreby biológie sa používa aj jednotka Sievert (Sv), ktorá na rozdiel od jednotky Gray berie do úvahy aj biologickú nebezpečnosť rôznych druhov radiácie.
Zdroj: Health Research Foundation (www.taishitsu.or.jp)

Prírodný jadrový reaktor

Jadrové reaktory skonštruované ľuďmi v posledných desaťročiach však nie sú zďaleka prvými reaktormi na Zemi. Nie, nebola tu vyspelá civilizácia alebo mimozemšťania, ktorí ich zostrojili - prekvapujúco, sama príroda v dávnej minulosti prevádzkovala svoje prírodné jadrové reaktory.

Bolo to ešte v dobách, keď všeobecná úroveň radiácie bola vyššia než dnes a v niektorých oblastiach planéty sa sústredilo toľko rádioaktívnych prvkov, že sa spustila štiepna reakcia. Najznámejší vyhorený prírodný jadrový reaktor sa našiel v africkom štáte Gabon blízko mesta Oklo. A nielen jeden, našlo sa ich tam rovno pätnásť. Pre vedcov je to veľmi dobrá príležitosť pre štúdium chovania vysoko rádioaktívneho odpadu. Napríklad v týchto prírodných reaktoroch sa odpadové plutónium za dve miliardy rokov dostalo iba desať metrov od centra reaktora.

Obr. 2: Pozemská príroda v súťaži o skonštruovanie prvého štiepneho jadrového reaktora predbehla ľudí o zhruba dve miliardy rokov. Na obrázku je pozostatok po jednom z pätnástich prírodných reaktorov neďaleko afrického mesta Oklo.
Zdroj: Office of Civilian Radioactive Waste Management

Prekvapujúce zistenia lekárov

Koncentrácia prírodných rádioaktívnych prvkov na niektorých miestach na Zemi je i v súčasnosti vysoké. To najvyššie sa vyskytuje v severnom Iráne v meste Ramsar, kde obyvatelia dostávajú dávku asi dvestokrát vyššiu, než je celosvetový priemer prírodnej radiácie. Radiácia sa dostáva na povrch predovšetkým vďaka prvku radónu (plynný rozpadový produkt uránu), ktorý je vyplavovaný tamojšími prameňmi.

Prekvapujúcim faktom však zostáva, že sa v tejto oblasti nezistil vyšší výskyt rakoviny ani leukémie než kdekoľvek inde na svete. Lekárske výskumy potvrdili odolnosť miestnych obyvateľov voči zvýšenej hladine radiácie!

Obr. 3: Príroda v okolí iránskeho mesta Ramsar je jednou z prírodne najrádioaktívnejších oblastí na svete. Prekvapujúco táto skutočnosť jej ani tunajším obyvateľom nespôsobuje žiadne zdravotné problémy.
Foto: www.farhangsara.com

Podobné výsledky priniesli výskumy iných vysoko rádioaktívnych oblastí na Zemi, ako napríklad rádioaktívna pláž Guarapari v Brazílii, Yangjiang v Číne, alebo pláž Kerala v Indii (pláže sú častým miestom zvýšenej prírodnej radiácie z toho dôvodu, že rieky, ktoré pozdĺž svojich tokov vymývajú občas aj rádioaktívne horniny, ich následne ukladajú najmä pri svojich ústiach do oceánov či morí). Ukazuje to, že vedci ešte úplne dobre neporozumeli všetkým procesom, ktoré príroda ako obranu proti radiácii vyvinula.

Prírodný radón, ktorý presakuje z pôdy, však môže spôsobiť problémy všade na svete v obydliach, ktoré nemajú vhodnú izoláciu voči pôde a sú nevhodne vetrané. Tam sa potom radón môže neprirodzene koncentrovať a značne prevýšiť prirodzenú radiáciu.

Obr. 4: Brazílska pláž Guarapari s mestom so 70 tisícmi obyvateľmi je stošesťdesiatkrát rádioaktívnejšia než vysídlené mesto Pripjať pri Černobyle. Ľudia sa tam však bez následkov chodia s obľubou kúpať alebo tiež liečiť reumu.
 

Superbaktéria

Prekvapivo vysoká odolnosť ľudí voči radiácii v niektorých oblastiach sveta je však výrazne prekonaná schopnosťami, ktorými príroda vybavila niektoré iné tvory. Napríklad škorpióny prežijú až niekoľkostonásobne vyššiu dávku než človek.

Vedci však zažili skutočné prekvapenie, keď v roku 1956 pri experimente sterilizovali rádioaktívnym žiarením konzervy s mäsom. Napriek tomu, že použitá dávka žiarenia by spoľahlivo zabila všetko živé, na mäse sa zakrátko objavil nevysvetliteľný červený povlak. Ako sa následne zistilo, boli to baktérie, ktoré vedci pomenovali Deinococcus Radiodurans. Tie dokážu prežiť dokonca aj desaťtisícnásobne vyššiu dávku radiácie než človek.

Vedcom ešte dodnes nie je celkom jasné, ako to táto "superbaktéria" dokáže, aj keď mnohé z jej mechanizmov zaručujúcich extrémnu odolnosť ich DNA proti radiácii už poznajú. Každopádne je to baktéria veľmi nádejná. Pri genetickom pozmenení by mohla napríklad pomôcť s likvidáciou vysoko rádioaktívneho odpadu. Odhalenie presného mechanizmu jej obrany pred radiáciou by zas mohlo pomôcť ľuďom v boji proti rakovine alebo v budúcnosti pri medziplanetárnych pilotovaných letoch.

Radiácia z neba

Urán a produkty jeho rozpadu ako je radón však nie sú jedinými zdrojmi prírodnej radiácie okolo nás. Rádioaktívne žiarenie (vrátane častíc) na nás neustále dopadá vo forme tzv. kozmického žiarenia aj z vesmíru. Veľká väčšina tohto žiarenia pochádza z nášho Slnka, zvyšok z ostatných oblastí Galaxie a veľmi malá časť aj z medzigalaktického priestoru.

Naša atmosféra a magnetické pole Zeme nám zabezpečujú ochranu voči prevažnej väčšine tohto žiarenia, avšak jeho malá časť predsa len preniká až na povrch Zeme a prispieva tak k prirodzenej radiácii. Čím vyššie stúpame, tým vyššia dávka kozmického žiarenia nás zasiahne. Výraznejšie rásť však začína až vo výške značne prevyšujúcej najvyššie hory sveta, kde atmosféra začína rednúť. Z tohto dôvodu napr. piloti lietadiel a letušky, ktorí trávia vo veľkých výškach značnú časť času, dostanú z kozmického žiarenia o niečo väčšiu priemernú dávku než "prízemný" človek. Kozmické žiarenie je tiež dôležitým faktorom pri plánovaní dlhotrvajúcich pilotovaných medziplanetárnych misií.

Obr. 5: Rozdelenie priemernej dávky radiácie, ktorú dostáva človek z jednotlivých zdrojov. Prirodzená radiácia tvorí až 85 percent celkovej dávky, ktorú človek dostane zo svojho okolia - z pôdy a materiálu budov (keďže aj tehly, pórobetón či betón obsahujú rádioaktívne látky) dostane človek 18% celkovej dávky, z kozmického žiarenia 14%, od radónu (presakujúceho z pôdy) až 42% (ak býva v nevhodne izolovanom a vetranom dome tak môže byť aj vyššia), a z vody a potravy ďalších 11%. Z umelých zdrojov prispieva štrnástimi percentami medicína (najmä roentgenové vyšetrenia), a jadrový priemysel (elektrárne a odpad zo skúšok jadrových zbraní) prispieva jedným jediným percentom.
Zdroj: World Nuclear Association

2. mylný názor: Okolie Černobyľu je úplne mŕtvou rádioaktívnou zónou bez života.

Havária v Černobyľskej jadrovej elektrárni v roku 1986 bola bezpochyby najväčšou a najsmutnejšou haváriou v histórii mierového využitia jadrovej energie. Má na svedomí desiatky priamych obetí a nepriame dôsledky ožiarenia ich zabili ďalšie stovky. Niektoré údaje o desiatkach tisíc obetí sú však zavádzajúce, pretože ich autori napr. vôbec neberú do úvahy, že na rakovinu a podobné choroby ľudia umierali aj pred haváriou. Je to o to smutnejšie, keď si uvedomíme, že nezlyhala technika, ale že haváriu spôsobilo neodborné ovládanie reaktora personálom (paradoxne pri testovaní nového bezpečnostného systému manuálne a neodborne odstavili sedem ďalších systémov) spolu s nedostatkami dizajnu reaktora.

V každom prípade však táto katastrofa nebola pre životné prostredie taká ničivá, ako sa odborníci pôvodne domnievali, keď videli ako les v bezprostrednom okolí reaktora umiera na následky ožiarenia. Vo vysídlenej zóne však nielenže dnes život existuje, ale dokonca sa mu veľmi dobre darí.

Prírodná rezervácia pri reaktore

V oblasti okolo reaktora paradoxne vznikla prírodná rezervácia, ktorá bujnie životom omnoho lepšie, než keď bola oblasť obývaná ľuďmi, ktorí ju svojimi aktivitami poškodzovali viac, než ju poškodila radiácia z havárie. Nenachádzajú sa tam žiadne netvory ani mutanti, iba na niekoľkých boroviciach v bezprostrednej blízkosti reaktora môžeme uvidieť menšie rastové zvláštnosti.

Zo živých tvorov tu naopak nájdeme vzácne a chránené druhy vtáctva a černobylská rezervácia je dokonca pravdepodobne jediným miestom na svete, kde voľne žijú zdravé stáda takmer vyhynutého koňa Przewalského.

To samozrejme nijako neznižuje tragickosť jadrovej katastrofy, avšak jej dlhodobé vplyvy sú menšie, než sa čakalo. Koniec koncov, úroveň radiácie vo väčšine zóny je nižšia než jej prirodzená hodnota na mnohých iných miestach na Zemi. Napríklad v priebehu týždennej dovolenky na spomínanej brazílskej pláži Guadapari dostaneme rovnakú dávku radiácie ako za tri roky života v evakuovanom meste Pripjať v Černobyľskej "mŕtvej" zóne.

Obr. 6: Okolie Černobyľu sa po havárii napriek zvýšenej hladine radiácie veľmi rýchlo regeneruje a dnes je prakticky prírodnou rezerváciou s prekvitajúcim životom a mnohými druhmi chránených živočíchov.
Foto: www.chernobyl.in.ua

Obr. 7: Aj Hirošima je dnes prekvitajúce a moderné mesto, ktoré sa z totálnej deštrukcie napriek státisícom obetí premenilo na metropolu s viac ako milión obyvateľmi. Nezabúda však na zhodenie atómovej bomby na jej civilné obyvateľstvo. Tento barbarský čin dodnes pripomína tzv. A-bomb dome (na fotografii vľavo), ktorý je jednou z mála stavieb v meste, ktoré neboli výbuchom úplne zničené (mimochodom, táto stavba bola dielom českého architekta Jana Letzela). Ľudstvo by malo urobiť všetko, aby sa podobná tragédia už nikdy nezopakovala. Napriek všetkému, nie je to dôvod k strachu, predsudkom a odsúdeniu radiácie ako takej.
Foto: Autor

3. mylný názor: Radiácia môže jedine škodiť, na nič iné nie je dobrá.

Radiácia však môže nielen zabíjať, ale môže i liečiť a pomáhať. Známym spôsobom boja proti rakovine je ožarovanie nádoru rádioaktívnym žiarením, ktoré aj keď nemôže zaručiť úspešný výsledok, výrazne zvyšuje pravdepodobnosť pacientovho vyliečenia.

Ako odhaliť chorý orgán?

Rádioaktívne prvky sa však predovšetkým používajú na skoré odhaľovanie chorôb. Je to veľmi efektívna metóda, ako zistiť zdravie a funkčnosť niektorých orgánov. Konkrétnym príkladom môže byť štítna žľaza, ktorá v ľudskom tele spracováva z našej potravy jód. Roentgenové alebo iné vyšetrenia nedokážu zistiť, či funguje správne, až pokiaľ jej funkcia nie už natoľko narušená, že sa to prejaví na jej fyzickom vzhľade. Poruchu funkcie ale už omnoho skôr vieme odhaliť pomocou malej neškodnej dávky rádioaktívneho druhu (tzv. izotopu) jódu, ktorý lekári aplikujú do tela. Jód sa následne dostane len do tej časti žľazy, ktorá je zdravá, pretože len tá si ho z krvi vezme. Pomocou slabého žiarenia potom môžeme izotop jódu sledovať a odhaliť tak prípadnú »poruchu«.

Podobné vyšetrenia existujú aj pre iné orgány, ako napr. pľúca, hrubé črevo, žalúdok, mozog atď. Používa sa na to viacero izotopov rôznych prvkov (v závislosti na skúmanom orgáne), pričom však všetky majú jedno spoločné – ich žiarenie je slabé a veľmi rýchlo sa v tele rozpadajú. Len veľmi málo prispievajú k prirodzenej dávke radiácie, ktorú dostávame z prírody. Vďaka nim môžeme zistiť chorobné zmeny v orgánoch skôr, než sa rozrastú a poškodia orgán tak, že už je na liečbu neskoro.

Obr. 8: Nukleárnej medicíny sa nemusíme báť, je rovnako bezpečná ako napr. roentgen a pritom môže zachrániť život tým, že dokáže omnoho detailnejšie vyšetriť funkciu orgánov. Predovšetkým však dokáže zistiť chorobné zmeny v orgánoch skôr, než sa rozrastú a poškodia orgán tak, že už je na liečbu neskoro.
Foto: West Virginia University Hospitals

Hybná sila evolúcie

Ďalšou nedocenenou a pritom podstatnou úlohou rádioaktivity je skutočnosť, že hrá nenahraditeľnú rolu vo vývoji života. Hybnou silou tohto vývoja sú predovšetkým malé a postupné mutácie v organizmoch, z ktorých prirodzeným výberom zostanú len tie, ktoré sú pre organizmus prospešné. Mutácie sú spôsobené malými zmenami v DNA molekule, ktorá nesie informáciu o celom organizme. Práve prirodzená rádioaktivita je veľmi dôležitá pri vzniku týchto mutácií. Bez nej by takmer neexistovala evolúcia. Organizmy by sa nedokázali dostatočne rýchlo prispôsobovať meniacemu sa okolitému prostrediu a životným podmienkam a vymreli by. Bez radiácie by život na Zemi najpravdepodobnejšie ustrnul na úrovni baktérií až dodnes.
 

Paradox - bez radiácie v Zemi by nás zahubila radiácia z kozmu 

Keďže urán a ďalšie rádioaktívne prvky majú vysokú hmotnosť, najviac ich nájdeme hlboko v zemskom jadre, do ktorého vplyvom gravitácie počas vývoja Zeme klesli. Teplo, ktoré tieto prvky pri svojom rozpade uvoľňujú, nie je nijak zanedbateľné. Odhaduje sa, že dnešný výkon prirodzeného rádioaktívneho rozpadu prvkov na Zemi je rovný cca 24 TeraWattom, čo je viac než polovica všetkého tepla, ktoré Zem produkuje (zvyšok generujú napr. slapové sily od Slnka a Mesiaca). Je to asi 27 tisíckrát viac než elektrický výkon oboch v súčasnosti pracujúcich blokov jadrovej elektrárne v Mochovciach. V minulosti bolo zahrievanie jadra Zeme ešte intenzívnejšie. Keby nebolo tohto zdroja tepla, zemské jadro by už v dávnej minulosti vychladlo, prestalo by rotovať voči zvyšku Zeme a tým by planéta stratila ochranné magnetické pole, ktoré ju chráni pred slnečným vetrom a kozmickým žiarením. Krásne polárne žiary nie sú ničím iným než práve týmito agresívnymi časticami, ktoré zemské magnetické pole odklonilo do vysokých zemepisných šírok.

Rovnako by bez tepla z radiácie vyhasla vulkanická činnosť (tak ako sa to stalo už na Marse, Merkúre a pravdepodobne aj Venuši), ktorá hrá dôležitú rolu napr. aj pri obohacovaní a doplňovaní našej atmosféry o plyny a zemskej kôry zas o nerasty a horniny.

Nebyť teda prirodzenej radiácie, tak nielenže by sa život nevyvinul do dnešnej podoby, ale s najväčšou pravdepodobnosťou by bol už dávno vyhubený ionizujúcim žiarením z kozmu.

4. mylný názor: Jadrové elektrárne sú jediné elektrárne uvoľňujúce rádioaktívne látky.

Dnešné jadrové elektrárne produkujú vysoko rádioaktívny a koncentrovaný odpad, ktorý je skutočne nebezpečný a ktorý je drahé a náročné skladovať. Našťastie sa veda hýbe napred a dnes už poznáme omnoho dokonalejšie možnosti výroby elektrickej energie z jadra. Nové typy reaktorov sú schopné nielen vyrábať energiu, ale budú zároveň schopné likvidovať väčšinu súčasného jadrového odpadu. Tam leží blízka budúcnosť jadrovej energie. Tá vzdialenejšia bude s najväčšou pravdepodobnosťou smerovať nie k štiepeniu prvkov, ktoré využívame dnes, ale k ich zlučovaniu - tak ako sa to deje v centre nášho Slnka. Najväčší reaktor totiž máme priamo na oblohe, zlučuje sa v ňom vodík na hélium. Výhodou je omnoho vyššia účinnosť výroby energie, neporovnateľne nižšia nebezpečnosť produkovaného odpadu (čo sa týka objemu a aj polčasu rozpadu, teda obdobia nebezpečnosti), a takmer nevyčerpateľné zásoby paliva, keďže palivom bude morská voda (presnejšie ťažký vodík v nej obsiahnutý). Komerčné nasadenie takého reaktora sa očakáva okolo roku 2050, japonskí vedci už vyvinuli funkčný prototyp a vo Francúzsku existuje veľké medzinárodné centrum pre vývoj tohto typu reaktora (projekt ITER).

Rádioaktívne je aj uhlie

Jadrové elektrárne však zďaleka nie sú jediné, ktoré uvoľňujú rádioaktívne látky. Ešte viac uránu, tória a rádioaktívneho draslíka uvoľňujú do prostredia elektrárne tepelné. Je to spôsobené tým, že v uhlí, tak ako všade inde v prírode, sú taktiež obsiahnuté rádioaktívne prvky. Keď ho spálime, tieto prvky sa uvoľnia do atmosféry alebo zostanú skoncentrované v popole. Keďže ľudstvo dnes v tepelných elektrárňach spaľuje viac než štyri miliardy ton uhlia ročne, sú súčasné jadrové elektrárne menšími znečisťovateľmi, a to dokonca aj ak sa pozrieme na ne z hľadiska množstva uvoľňovaných rádioaktívnych prvkov. V dnešnej dobe každý rok uvoľnia tepelné elektrárne 15 tisíc ton rádioaktívnych prvkov, ktoré sa následne dostávajú do atmosféry alebo zamorujú okolie skládok. Ľudia žijúci v blízkosti tepelných elektrární či skládok popolčeka tak dostávajú vyššiu dávku radiácie, ako keby žili pri plote jadrovej elektrárne (pre objektivitu však súčasne uveďme, že napriek tomu, že tepelné elektrárne uvoľňujú viac radiácie, stále je dávka ožiarenia v ich okolí hlboko pod limitmi zdravotného rizika).

V každom prípade, omnoho škodlivejšie sú veľké množstvá škodlivých plynov a taktiež chemických jedovatých látok (ako napr. ortuť, arzén alebo olovo), ktoré sa spaľovaním uhlia uvoľňujú.

Obr. 9: Tepelné elektrárne spaľujúce uhlie uvoľňujú do okolia väčšie množstvo rádioaktívneho uránu, tória a draslíka ako jadrové elektrárne.
 

Záver

Ako sme si ukázali, rádioaktivita nemusí byť jednoznačne negatívnym javom. I keď nepochybne ide o potenciálne nebezpečný faktor, ktorý je potrebné rešpektovať a vnímať zodpovedne, prináša a priniesla životu na Zemi veľké pozitíva. Charakter a úlohu radiácie v pozemskom živote snáď najlepšie vystihuje jednoduchá parafráza: radiácia je dobrý sluha, ale zlý pán. 

Juraj Kotulič Bunta, Ph.D
(autor dva roky pracoval v Tokai-mure v Laboratóriu pre výskum radiačného rizika, Japonskej agentúre pre atómovú energiu, kde sa venoval počítačovým simuláciám vplyvu radiácie na ľudský organizmus, predovšetkým na ľudskú DNA molekulu a vznik rakoviny) 

Výber stránok so súvisiacimi informáciami :

Background radiation
Deinococcus radiodurans
Natural nuclear fission reactor
Environmental impact of the coal industry - radiation exposure
Nuclear medicine
Moja návšteva Černobyľu