Опасность ядерной и атомной энергетики: Чем вредна атомная энергетика? Можно попроще?

Содержание

Может ли мир отказаться от ядерной энергии?

Дмитрий Булин
Би-би-си, Москва

17 марта 2011

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, Reuters

Подпись к фото,

Зал управления АЭС швейцарской компании BKW

События на японской АЭС «Фукусима-1» дали толчок разговорам о будущем атомной энергетики.

Комиссар Евросоюза по энергетике Гюнтер Эттингер призвал больше внимания уделять экологически чистой энергии. Но можно ли совсем отказаться от «мирного атома»?

Эттингер назвал назвал аварию в Японии «апокалипсисом»: катастрофических последствий, по его мнению, стоит ожидать в ближайшие дни.

Впрочем, подавляющее большинство экспертов призывают не впадать в истерику раньше времени. Ведь если события в Японии и станут апокалипсисом, то скорее для атомной энергетики.

«Понятно, что сейчас ряд проектов будет заморожен, — говорит генеральный директор Института национальной энергетики Сергей Правосудов. — Может быть, от некоторых проектов вообще откажутся. Сейчас основной упор будет сделан в сторону традиционной энергетики. И в первую очередь, понятно, газа как наиболее экологичного вида топлива. Этот тренд и без того был, но теперь он будет сильнее развиваться».

Сейчас в мире действуют 194 атомных электростанции. Больше всего их в США — 66, а больше других зависит от ядерной энергии Франция: АЭС вырабатывают 78% энергии, потребляемой внутри страны.

Однако экологи утверждают, что это источник постоянной опасности. Директор программ «Гринпис России» Иван Блоков говорит, что бесполезно гадать, когда случится следующая авария — через пять тысяч лет или завтра. Она, по его убеждению, все равно случится, потому что невозможно предусмотреть всё.

Альтернативы нет?

С этой точкой зрения не согласен бывший замминистра топлива и энергетики России Виталий Бушуев. Он считает, что опасна не ядерная техника, а люди, которые ее эксплуатируют: «Русские специалисты — они есть, но когда все это отдается на откуп широкой массе солдат, ничего хорошего от этого ждать не надо».

Виталий Бушев считает, что альтернатив ядерной энергии пока нет.

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

Согласно данным, приведенным в недавнем докладе британской нефтегазовой компании BP, мировое энергопотребление в течение ближайших 20 лет увеличится на 40%. В развитых странах динамика потребления будет уменьшаться, а развивающиеся страны к 2030 году увеличат объем энергопотребления на 70%.

Именно поэтому Бушуев не сомневается в большом будущем атомной энергетики.

«Новации или новую технику не остановишь ничем, — говорит он. — Как бы ни были опасны автомобили, мы не пересядем на конскую тягу, хотя под колесами автомобилей людей гибнет намного больше, чем от аварий на атомных электростанциях. Не надо говорить, что есть альтернатива: будет и атомная энергетика, и возобновляемая энергетика, и газовая энергетика».

Два выхода из тупика

Это мнение разделяет руководитель центра «Международная энергополитика» Юрий Солозобов: «Все альтернативные источники энергии в совокупности — это примерно 5-10% сейчас. В лучшем случае ЕС предлагает довести до 20%. Ясно, что ни ветер, ни волны погоды не сделают».

По словам Юрия Солозобова, есть два выхода из сложившеся ситуации: во-первых, научные разработки, которые, возможно, откроют новые источники энергии. А во-вторых, «деурбанизация мировой экономики и глобальное перераспределение баланса энергопотребления»:

«Не надо запасаться дополнительными батарейками, — утверждает эксперт. — Надо просто посмотреть, насколько рационально на планете перераспределяется эта электроэнергия. К примеру, США имеют всего 5% от общего населения земного шара, а потребляют 26%. А Россия, наоборот, имеет 2% населения, а выдает на гора где-то 12% совокупной мировой энергии».

Впрочем, главное, признают практически все эксперты, это не абстрактные разговоры об энергоэффективности, а реальная готовность стран — в особенности развитых — экономить энергию. Потому что при нынешнем уровне энергопотребления и динамике его роста отказаться от опасных источников энергии вряд ли удастся.

АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Более 75 лет назад, когда началась эра атомной энергии, мы стояли у истоков. Быстрые реакторы, Первая АЭС, проекты АЭС, ядерное топливо, безопасность АЭС, приборы и системы управления, утилизация ОЯТ, вывод АЭС из эксплуатации – то, с чего мы начинали и то, что мы делаем сейчас.

В ближайшие 20 лет спрос на электроэнергию будет неуклонно расти. Это связано прежде всего с развитием новых технологий, изменением приоритетов, например в транспорте, тренду углеродно-нейтральности компаний. Ожидается, что в ближайшие 20 лет население мира вырастет на 25 процентов и к 2030 году спрос на электроэнергию почти удвоится. Увеличение объемов производства и улучшение жизненного уровня значительно повышает спрос на электроэнергию, но предъявляет при этом высокие требования к энергетической безопасности и снижению негативного воздействия на окружающую среду в том числе углеродной нейтральности производств.

Доступность атомной энергии – 90%, по сравнению с 34% для ветра и всего 25% для солнечной энергии.

Атомная энергетика обеспечивает электроэнергию, не производя больших объемов выбросов углерода, как в случае с ископаемым топливом.

Уран, используемый для производства ядерного топлива, имеет стабильные цены и находится в изобилии во всем мире, обеспечивая тем самым высокую степень энергетической безопасности.

Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского» – один из ведущих научно-исследовательских центров Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом». Реакторы на быстрых нейтронах – основное направление нашей работы:

Быстрый энергетический реактор БН-800.

Быстрый энергетический реактор БН-1200.

Быстрый реактор со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300 .

Высокотемпературный реактор с натриевым теплоносителем.

Многоцелевой исследовательский реактор на быстрых нейтронах МБИР.

Реакторная установка на быстрых нейтронах с теплоносителем свинец-висмут СВБР-100.

АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» участвует в исследованиях и разработке новых технологических платформ:

«Замкнутый ядерно-топливный цикл с реакторами на быстрых нейтронах».

«Технологии атомной энергетики, ядерного топливного цикла, безопасного обращения с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом».

«Технологии новых и возобновляемых источников энергии, включая водородную энергетику».

Атомные станции малой мощности востребованы на современном этапе освоения Арктики. В рамках программы «Освоение северных территорий» АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» разработал такие установки как

Автономный ядерный энергоисточник АККОРД.

Блочно-транспортабельные энергоблоки АЭС и АЭТС.

Ядерная энергетическая установка для теплоснабжения РУТА.

Автономный термофотовольтаический энергоисточник субмегаваттного класса РИФМА.

В АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» реализованы идеи создания реакторов с прямым преобразованием ядерной энергии в электрическую.

Автономный источник для морских платформ.

Атомная станция малой мощности АСММ 10/100.

АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» является мировым лидером в области исследований использования жидких металлов в качестве теплоносителей в АЭС с быстрыми реакторами, судовых и космических ядерных энергетических установках.

Уникальная расходомерная поверочная установка ИРС-М, предназначена для разработки, метрологического обоснования и испытания универсальных расходомерных устройств для широкого класса жидкометаллических теплоносителей: Na, Na-K, Pb, Pb-Bi, Pb-Li, Hg. Электромагнитные преобразователи расхода, разрабатываемые в ФЭИ предназначены для измерения расхода, а также скорости жидких металлов.

Системы высокоэффективной очистки газовоздушных сред от радиоактивных примесей комплексной очистки газовых сред на АЭС от радиоактивных аэрозолей и радиойода в молекулярной и органической формах отличаются высоким коэффициентом очистки, улучшенными аэродинамическими и механическими характеристиками, длительным ресурсом работы.

Высокая удельная активность воды, низкая прозрачность и значительные объемы бассейнов выдержки на АЭС создают потенциальную радиационную опасность обслуживающему персоналу, населению и окружающей среде. Цель одного из наших проектов – cоздание системы мембранной очистки на основе фильтрующих элементов с наноструктурными мембранами, обеспечивающих очистку воды бассейна выдержки отработавших ТВС от нерастворимых продуктов коррозии и механических примесей с тонкостью 0,1-0,2 мкм.

Экологически-безопасная экономически выгодная сорбционно-мембранная технология кондиционирования жидких радиоактивных отходов (ЖРО) охватывает полный цикл обращения с ЖРО от переработки до окончательной изоляции от биосферы.

Технологии утилизации РАО щелочных теплоносителей быстрых реакторов

Кондиционирование отработавших теплоносителей представленными технологиями производится в одну стадию и без выделения взрывоопасных газов (безводородные технологии).

В конечном продукте не остается свободных щелочных элементов, все они, как и радионуклиды, прочно связаны в химически-образованных структурах.

В результате конечный продукт остается в герметичной оболочке, которая уже является контейнером для транспортировки и первичным барьером при длительном хранении.

Объем конечных РАО по отношению к начальному объему не превышает трех раз.

Переработка радиоактивных ионообменных смол в расплаве тяжелых металлов и их оксидов способствует ускорению химических процессов деструкции полимеров за счет плотного контакта реагентов и устойчивого теплообмена в реакционной массе, что позволяет значительно повысить эффективность технологии, обеспечивает пониженный объем газовых выбросов, содержащих токсичные и радиоактивные вещества и газы. Технологическое решение, позволяющее подавать «чистый» окислитель в зону переработки ионообменных смол, без дополнительного его введения извне, обеспечивает значительное уменьшение объема вторичных отходов.

Технологии выделения Am-241 из специфических высокоактивных отходов химико-металлургического производства позволяют организациям-собственникам РАО существенно сэкономить на утилизации РАО, а извлеченный компонент – концентрат ²⁴¹Am является основой для создания гамма- и нейтронных источников, используемых в оборудовании каротажа нефтяных скважин, в геологических исследованиях и в качестве стартового материала для получения ²⁴²Cm.

Математическое моделирование физических явлений в элементах оборудования АЭС с применением трехмерных моделей – неотъемлемая часть расчета параметров, харатеризующих состояние безопасности энергоблоков. Код КУПОЛ-М, позволяет проводить расчеты параметров среды в системе взаимосвязанных помещений внутри защитных оболочек (ЗО) и систем герметичного ограждения РУ АЭС. МАСКА-LM – используется для расчетов переноса примесей натриевым теплоносителем в «холодных» ловушках быстрых реакторов.

Современные расчетные комплексы двухфазной контурной теплогидравлики, теплогидравлические и гидродинамические расчеты с использованием CFD-кодов, верификация CFD кодов на примере пакета программ ЛОГОС для решения задач атомной энергетики, расчетно-экспериментальные работы по обоснованию характеристик пассивных каталитических рекомбинаторов водорода – это и многое другое входит в спектр наших профессиональных компетенций.

Переосмысление рисков ядерной энергетики

Джордан Вилкерсон
цифры Шеннон МакАрдел

Соединенные Штаты выбрасывают в атмосферу огромное количество углекислого газа. По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата, чрезвычайно вероятность того, что тенденция к повышению глобальной температуры с середины ^-го-го века в основном связана с деятельностью человека. Ни одна научная организация национального или международного значения не оспаривает этого. Кроме того, Министерство обороны США официально заявило, что изменение климата представляет серьезную угрозу национальной безопасности. В свете всего этого Соединенные Штаты недавно ратифицировали Парижское соглашение по климату, что означает, что мы привержены значительному сокращению выбросов углекислого газа. Как мы это делаем?

Учитывая, что в 2015 году мы выбросили 2 миллиарда метрических тонн двуокиси углерода (CO ₂ ) только в результате производства электроэнергии, а на долю ископаемого топлива приходилось более 99% этих выбросов, отличным началом было бы начать замену электростанции на ископаемом топливе с альтернативными источниками энергии. Основными альтернативами являются солнечная, ветровая и ядерная энергия. Первые два, безусловно, заманчивы, привлекая вложение большого количества государственных денег по всему миру. Однако они также изменчивы. Ветер дует не всегда; дни не всегда ясные и солнечные. Это не означает, что полагаться исключительно на возобновляемые источники энергии невозможно или даже нереально с некоторыми продуманными стратегиями хранения и транспортировки. Однако заменить постоянно работающие электростанции, работающие на ископаемом топливе, источниками, работающими с перебоями, — сложная задача.

В идеале у нас должен быть источник, который не выделяет CO ₂ и стабильно надежен; это известно как источник энергии базовой нагрузки. В этом контексте ядерная энергия является основным альтернативным источником энергии, который работает. Тем не менее, в отличие от своих непостоянных аналогов, ядерная энергетика подвергается враждебному отношению со стороны ряда правительств мира, которые ограничивают строительство или непрерывную эксплуатацию электростанций. Страх перед чернобыльскими и фукусимскими катастрофами усугубляет непопулярность использования атомной энергии. США, которые в настоящее время являются крупнейшим производителем в мире, полагаются на ядерную энергию для 20% своего общего производства электроэнергии. Тем не менее, исторически в США существовало сильное антиядерное движение, и это настроение все еще присутствует сегодня, о чем свидетельствует закрытие атомных электростанций и позиции, которых придерживаются видные политические деятели, такие как сенатор от Вермонта Берни Сандерс. Чтобы оценить, заслужена ли такая известность, нам нужно изучить физику ядерной энергетики и сравнить статистику ее предполагаемой опасности со статистикой существующих источников энергии.

Что такое ядерная энергия?

Ядерная энергия и энергия ископаемого топлива имеют сходство в том, как они извлекаются. Основу эксплуатации электростанции, работающей на ископаемом топливе, можно проиллюстрировать на примере типичного пожара. В этом случае органические вещества, такие как древесина или природный газ, сжигаются и превращаются в CO ₂ (см. рис. 1). В этом случае мы изменяем, какие атомы связаны друг с другом, и собираем энергию, которая высвобождается, когда они достигают более стабильной конфигурации (как CO ₂). На атомной электростанции мы делаем то же самое: извлекаем энергию из атомов, которая в конечном итоге преобразуется в электричество. Однако в ядерной реакции мы не просто перестраиваем, какие атомы связаны с какими. Мы меняем атомы на себя , и выделяется огромная энергия.

Рисунок 1 : Как при сгорании, так и при делении ядер частицы, из которых состоят атомы и молекулы, перестраиваются в более стабильную форму, что вызывает высвобождение энергии.

Как изменяются атомы? В ядерной реакции ядро атома распадается на несколько частей и высвобождает огромное количество энергии. Этот процесс известен как ядерное деление. Ядро, которое мы расщепляем для получения энергии на большинстве атомных электростанций, — это ядро атома урана, особенно урана-235 (это число указывает общее количество нейтронов и протонов в ядре).

Чтобы разжечь огонь, который представляет собой непрерывную химическую реакцию, нам просто нужно немного трения. Текущие ядерные реакции не начинаются так легко. Чтобы инициировать цепь реакций, снабжающих нас энергией на атомной электростанции, мы должны бомбардировать урановый стержень высокоэнергетическими нейтронами. После того, как мы это сделаем, уран распадается на два меньших ядра (например, криптон и барий) и выбрасывает несколько высокоэнергетических нейтронов, которые вызывают деление большего количества урана.

Эта цепная реакция дает много энергии, и самое приятное то, что при этом не выделяется CO ₂ . На самом деле, единственный CO ₂, выбрасываемый атомными электростанциями, — это то, что высвобождается косвенно при разработке строительных материалов! Как это соотносится с другими источниками энергии? Угольная энергия выбрасывает эквивалент 820 г CO ₂ парниковых газов на каждый киловатт-час (g CO ₂ экв/кВтч) произведенной электроэнергии. (КВтч — это стандартная единица энергии, используемая при выставлении счетов электроэнергетическими предприятиями). Природный газ имеет меньшую производительность на уровне 490 г CO ₂ экв/кВтч. Но ядерная энергетика? Всего 16 г CO ₂ /кВтч. Это самый низкий показатель среди всех коммерческих источников энергии базовой нагрузки (см. рис. 2).

Рисунок 2 : Выше показано количество парниковых газов, выделяемых каждым источником энергии. Обратите внимание, что неудивительно, что источники, не использующие углеродное топливо, выделяют наименьшее количество CO2.

Проблемы с ядерной энергией

Однако ядерная энергия — это не только хорошие новости. Ядерная катастрофа на Фукусиме — последнее тому подтверждение. Эта катастрофа стала следствием сочетания цунами и мощного землетрясения в марте 2011 года. Хотя цепные реакции деления были автоматически остановлены в ответ на землетрясение, цунами повредило генераторы, отвечающие за охлаждение реакторов станции. Без охлаждения компоненты активной зоны реакторов могут буквально расплавиться от всей энергии, выделяющейся в результате этих реакций. В данном случае так и сделали. Впоследствии радиоактивный материал был выпущен вместе с несколькими химическими взрывами, которые были инициированы огромным теплом, выделяемым в результате ядерных реакций.

Чем опасен радиоактивный материал? Начнем с того, что быть радиоактивным относится к тому факту, что этот материал активно излучает радиацию. Это не тот вид излучения, с которым мы знакомы, например, видимое электромагнитное излучение лампочки. Электромагнитное излучение, испускаемое в результате ядерного деления, известное как гамма-лучи, имеет в 100 000 раз больше энергии, чем видимый свет. Радиоактивный материал также может испускать высокоэнергетические электроны (бета-частицы) и небольшие группы протонов и нейтронов (альфа-частицы). Эта концентрированная энергия заставляет молекулы в нашем теле реагировать таким образом, что это может быть чрезвычайно разрушительным, иногда вызывая рак.

Радиоактивность — это не просто характеристика материала, используемого в ядерном реакторе. Даже при отсутствии ядерной аварии ядерная энергетика неизбежно производит опасные материалы: радиоактивные отходы. Эти отходы, состоящие в основном из неконвертированного урана, а также промежуточных продуктов плутония и кюрия, также остаются радиоактивными в течение очень длительного периода времени, что представляет серьезную проблему в отношении хранения.

Перспективы ядерной энергетики

Нет сомнений в том, что ядерная энергетика имеет проблемы, которые могут стоить человеческих жизней, но такие риски несут все основные способы производства энергии. Поэтому вопрос не должен заключаться в том, «смертельна ли ядерная энергия?» Вместо этого мы должны спросить: «Является ли ядерная энергия более опасной, чем другие источники энергии?»

С ископаемым топливом связано множество проблем. Побочными продуктами сжигания ископаемого топлива являются токсичные загрязнители, которые производят озон, токсичные органические аэрозоли, твердые частицы и тяжелые металлы. Всемирная организация здравоохранения заявила, что загрязнение воздуха в городах, которое представляет собой смесь всех только что описанных химических веществ, ежегодно вызывает 7 миллионов смертей, или примерно 1 из 8 от общего числа смертей. Кроме того, угольные электростанции выбрасывают в окружающую среду в виде угольной золы больше радиоактивного материала на кВтч, чем отходы атомной электростанции в соответствии со стандартными протоколами защиты. Это означает, что при нормальной эксплуатации проблема радиоактивных отходов, связанная с одним из наиболее распространенных используемых источников энергии, фактически превышает проблему ядерной энергии.

На самом деле, в пересчете на киловатт-час произведенной энергии как Европейский союз, так и Институт Пауля Шеррера, крупнейший швейцарский национальный исследовательский институт, обнаружили интересную тенденцию в отношении количества смертельных случаев, связанных с каждым источником энергии. Примечательно, что ядерная энергетика является эталоном, опережая уголь, нефть, газ и даже ветер с небольшим отрывом в качестве наименее смертоносного основного используемого энергоресурса (см. рис. 3).

Рисунок 3 : Цифра основана на оценках Европейского союза, которые учитывают непосредственную смертность от несчастных случаев и предполагаемую смертность от воздействия загрязняющих веществ. Эти оценки не включают уровень смертности в таких странах, как Китай, где дешевый уголь в сочетании с плохим регулированием является причиной значительно большего количества смертельных случаев.

Атомная промышленность постоянно разрабатывает инновационные технологии и протоколы для обеспечения отказоустойчивости процесса производства энергии. Ядерные реакторы нового поколения, в частности так называемый реактор с галечным слоем, сконструированы таким образом, что цепная ядерная реакция не может запуститься и вызвать расплавление — даже в случае полного отказа оборудования реактора. Соображения геологической стабильности также, вероятно, будут играть большую роль при утверждении новых участков строительства. И хотя долгоживущие ядерные отходы могут оставаться опасными в течение значительных периодов времени, этот срок не является запретительным. На самом деле, даже без рециркуляции топлива, что еще больше сократило бы срок службы радиоактивных отходов, радиоактивность отходов снижается примерно до 0,1% от исходного значения примерно через 40-50 лет.

Первичным предложением по долговременному хранению ядерных отходов является захоронение в очень тщательно отобранных глубоких геологических могильниках. Гора Юкка в Неваде когда-то была многообещающим кандидатом, хотя этот вариант был закрыт в 2011 году по сугубо политическим причинам. В настоящее время в США есть только одно глубокое хранилище отходов: экспериментальный завод по изоляции отходов в Нью-Мексико. Однако сам этот завод столкнулся с некоторыми проблемами, которые подчеркивают необходимость поиска лучших альтернатив для хранилища Юкка-Маунтин. К сожалению, те же самые настроения, которые вызвали закрытие хранилища Юкка-Маунтин, также привели к сокращению финансирования исследований и предотвращению исследований других потенциальных геологических местоположений. Найти замену хранилищу Юкка-Маунтин возможно, но это требует более тесного сотрудничества между исследователями и политиками, чем это происходит в настоящее время.

Опасности, связанные с ядерной энергетикой, во многом отличаются от опасностей, с которыми мы сталкиваемся при других методах получения энергии. Это может объяснить, почему сохраняется страх перед ядерной энергией и почему приведенные выше показатели смертности могут вас удивить. Однако мы знаем, что ядерная энергия не производит парниковых газов, которые производят ископаемые виды топлива уже более века. Исследования также показывают, что более известные опасности, связанные с использованием ископаемого топлива, уносят гораздо больше жизней. Кроме того, с появлением современных реакторов, таких как реактор с галечным слоем, и тщательным выбором площадок для станций ядерные аварии, подобные той, что произошла на Фукусиме, фактически невозможны. В сочетании с этими заметными преимуществами проблемы, связанные с ядерной энергетикой, не оправдывают немедленного отказа от нее как от потенциального источника энергии для всего мира.

Джордан Вилкерсон — докторант химического факультета Гарвардского университета.

Эта статья является частью нашего специального выпуска: Уважаемая госпожа/господин президент.

Для получения дополнительной информации:

1) Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (узнайте, откуда мы знаем, что происходит антропогенное изменение климата)

2) Обсуждение вопроса захоронения ядерных отходов Американским физическим обществом

3) Шесть Загрязнители воздуха, регулируемые Законом о чистом воздухе (практически все образуются в результате сжигания ископаемого топлива)

4) Сравнение радиоактивности угольных и ядерных отходов

Запомнить

Аварии на атомных электростанциях и риск рака

Что такое ионизирующее излучение?

Ионизирующее излучение состоит из субатомных частиц (то есть частиц меньше атома, таких как протоны, нейтроны и электроны) и электромагнитных волн. Эти частицы и волны обладают достаточной энергией, чтобы лишить электроны или ионизовать атомы в молекулах, с которыми они сталкиваются. Ионизирующее излучение может возникать несколькими путями, в том числе

от самопроизвольного распада (распада) нестабильных изотопов. Нестабильные изотопы, которые также называют радиоактивными изотопами, испускают (излучают) ионизирующее излучение как часть процесса распада. Радиоактивные изотопы естественным образом встречаются в земной коре, почве, атмосфере и океанах. Эти изотопы также производятся в ядерных реакторах и при взрывах ядерного оружия.
от космических лучей, исходящих от Солнца и других внеземных источников, а также от технологических устройств, начиная от стоматологических и медицинских рентгеновских аппаратов и заканчивая кинескопами старых телевизоров

Каждый человек на Земле подвергается воздействию низких уровней ионизирующего излучения от природных и технологических источников в различных пропорциях, в зависимости от их географического положения, питания, рода занятий и образа жизни.

Чем опасно для здоровья воздействие ионизирующего излучения?

Ионизирующее излучение в высоких дозах может вызвать немедленные повреждения организма человека, в том числе, в очень высоких дозах, лучевую болезнь и смерть. В более низких дозах ионизирующее излучение может вызвать такие последствия для здоровья, как сердечно-сосудистые заболевания и катаракта, а также рак. Он вызывает рак в первую очередь потому, что повреждает ДНК, что может привести к вызывающим рак генным мутациям.

Дети и подростки могут быть более чувствительны к канцерогенному воздействию ионизирующего излучения, чем взрослые, поскольку их тела все еще растут и развиваются. Кроме того, дети и подростки обычно имеют больше лет жизни после радиационного облучения, в течение которых может развиться рак.

Дополнительную информацию о влиянии ионизирующего излучения на здоровье можно получить в Центрах по контролю и профилактике заболеваний (CDC) и Агентстве по охране окружающей среды.

Как люди подвергаются воздействию ионизирующего излучения после аварии на атомной электростанции?

Атомные электростанции используют энергию, высвобождаемую при распаде некоторых радиоактивных изотопов , для производства электроэнергии. В ходе этого процесса образуются дополнительные радиоактивные изотопы. На атомных электростанциях специально разработанные топливные стержни и защитная оболочка содержат радиоактивные материалы, чтобы предотвратить их и производимое ими ионизирующее излучение от загрязнения окружающей среды. Если топливо и окружающие конструкции защитной оболочки серьезно повреждены, возможны выбросы радиоактивных материалов и ионизирующего излучения, что может представлять опасность для здоровья людей. Фактический риск зависит от

конкретные типы и количества радиоактивных материалов или изотопов, выпущенных в атмосферу
сколько человек подвергается радиации и как долго
как человек вступает в контакт с высвободившимися радиоактивными материалами (например, через зараженную пищу, воду, воздух или на кожу)
возраст человека (у тех, кто подвергся воздействию в более молодом возрасте, как правило, выше риск развития рака)

Радиоактивные изотопы, выбрасываемые при авариях на атомных электростанциях, включают йод-131 (I-131), цезий-134 (Cs-134) и Cs-137. При наиболее тяжелых авариях, таких как Чернобыльская авария 1986, также могут выделяться другие опасные радиоактивные изотопы, такие как стронций-90 (Sr-90) и плутоний-239.

Воздействие на человека I-131, высвобождаемого при авариях на атомных электростанциях, происходит в основном при употреблении загрязненной воды, молока или пищевых продуктов. Люди также могут подвергаться воздействию при вдыхании частиц пыли в воздухе, загрязненных I-131.

В организме I-131 накапливается в щитовидной железе, органе на шее. Щитовидная железа использует йод для производства гормонов, которые контролируют скорость использования организмом энергии. Поскольку щитовидная железа не различает I-131 и нерадиоактивный йод, щитовидная железа будет накапливать любую форму. Воздействие радиоактивного йода может увеличить риск развития рака щитовидной железы на многие годы, особенно у детей и подростков.

Воздействие Cs-134 и Cs-137 может быть внешним или внутренним. Внешнее облучение происходит при ходьбе по загрязненной почве или при контакте с зараженными материалами на местах ядерных аварий. Внутреннее облучение может происходить при вдыхании частиц в воздухе, содержащих Cs-134 и Cs-137, таких как пыль из загрязненной почвы или проглатывание загрязненной воды или пищевых продуктов. Поскольку Cs-134 и Cs-137 не концентрируются в конкретной ткани, испускаемое ими ионизирующее излучение может облучать все ткани и органы тела.

Что исследователи узнали о риске развития рака в результате аварий на атомных электростанциях?

Многое из того, что известно о раке, вызванном радиационным облучением в результате аварий на атомных электростанциях, получено из исследований аварии на Чернобыльской АЭС в Украине в апреле 1986 г. (Чернобыль на украинском языке) (1, 2). Радиоактивные изотопы, выброшенные во время Чернобыльской аварии, включали I-131, Cs-134, Cs-137 и Sr-90.

Рабочие электростанции на месте аварии. Около 600 рабочих электростанции во время аварии получили очень высокие дозы радиации и страдали от лучевой болезни. Все те, кто получил более 6 грей (Гр) радиации, сразу же заболели и впоследствии умерли. Те, кто получил менее 4 Гр, имели больше шансов на выживание. (Гр — это мера количества радиации, поглощаемой телом человека.)

Уборщики. Сотни тысяч людей, работавших в составе ликвидационных бригад в годы после аварии, получили средние дозы внешнего ионизирующего излучения, составлявшие приблизительно от 0,14 Гр в 19от 86 до 0,04 Гр в 1989 г. Исследования, проведенные в этой группе людей, выявили повышенный риск лейкемии (3–5).

Жители Чернобыля. С 1986 по 2005 г. около 5 миллионов жителей загрязненных территорий вокруг Чернобыля получили суммарную среднюю дозу облучения всего тела около 0,01 Гр (6). Исследования, которые наблюдали за детьми и подростками, подвергшимися воздействию I-131 в результате аварии на Чернобыльской АЭС, показали повышенный риск развития рака щитовидной железы (7–9).

В недавних исследованиях использовался геномный анализ людей, пострадавших в результате аварии на Чернобыльской АЭС, чтобы лучше понять, как радиационное воздействие приводит к раку. В исследовании 2021 года исследователи обнаружили, что опухоли щитовидной железы у детей, которые подверглись воздействию радиоактивных осадков в результате аварии на Чернобыльской АЭС, имели более высокий уровень определенного вида повреждения ДНК, которое включает разрывы обеих цепей ДНК, чем опухоли у не подвергавшихся воздействию людей, родившихся более чем через 9 месяцев после аварии. авария (10). Чем большему количеству радиации подвергались дети, тем больше таких повреждений ДНК наблюдалось. Эта связь была тем сильнее, чем младше были дети во время воздействия.

Еще одним способом, которым радиационное облучение может привести к раку, являются трансгенерационные эффекты, при которых у людей, подвергшихся воздействию ионизирующего излучения, развиваются новые генетические изменения в их гаметах (сперматозоиды или яйцеклетки), которые передаются их будущему потомству, увеличивая риск рака у тех, кто подвергается воздействию ионизирующего излучения. потомство. Трансгенерационные эффекты наблюдались в некоторых исследованиях на животных. Однако геномный анализ детей, рожденных людьми, подвергшимися облучению в Чернобыле, показывает, что это облучение не привело к увеличению новых генетических изменений у детей облученных родителей (11).

Через какое время после воздействия I-131 повышается риск рака щитовидной железы?

Хотя время, необходимое для того, чтобы радиация уменьшилась наполовину (период полураспада) I-131, составляет всего 8 дней, вызванное им повреждение может увеличить риск рака щитовидной железы на многие годы после первоначального облучения.

Исследование, проведенное исследователями NCI, охватило более 12 500 человек моложе 18 лет, когда они подверглись воздействию ряда доз I-131 (в среднем 0,65 Гр) в результате аварии на Чернобыльской АЭС (7). В общей сложности 65 новых случаев рака щитовидной железы были обнаружены в этой популяции между 1998 и 2007. Исследователи обнаружили, что чем выше доза I-131 у человека, тем больше у него шансов заболеть раком щитовидной железы (каждый Гр воздействия связан с удвоением риска). Они также обнаружили, что этот риск оставался высоким в течение как минимум 30 лет (9).

Что люди могут сделать, чтобы защитить себя от рисков для здоровья, связанных с воздействием загрязнения в результате аварии на атомной электростанции?

Информацию по этому вопросу можно получить в CDC и других федеральных агентствах.

Что делать больным раком, если они живут в районе, который может быть загрязнен в результате аварии на атомной электростанции?

Больных раком, которые проходят системную химиотерапию или лучевую терапию, следует эвакуировать из района, где произошла авария на атомной электростанции, чтобы их лечение могло продолжаться без перерыва. Пациенты должны всегда вести учет лечения, которое они получали в прошлом и которое они могут получать в настоящее время, включая названия любых препаратов и их дозы. Эти записи могут быть важны не только после аварии на атомной электростанции, но и после других крупномасштабных событий, которые могут нарушить работу медицинских служб, когда медицинские записи могут быть утеряны.

Местные или национальные органы власти могут также рекомендовать некоторым людям (новорожденным, младенцам, детям, подросткам и беременным женщинам) в районах с высоким уровнем загрязнения I-131 принимать йодистый калий (KI) для предотвращения накопления I-131 в их щитовидная железа. КИ не должен представлять опасности для того, кто ранее получал лучевую терапию или химиотерапию. Пациенты, которые активно лечатся от рака и которым рекомендуется принимать KI, должны проконсультироваться со своим врачом, прежде чем принимать лекарство, чтобы их врач мог оценить их план лечения и состояние их здоровья, включая их статус питания, чтобы определить безопасность лечения KI. для них.

Какие исследования ионизирующего излучения и риска развития рака в настоящее время поддерживает NCI?

Исследователи из NCI и других организаций продолжают изучать риски рака, связанные с ионизирующим излучением, изучая различные группы людей, в том числе тех, кто подвергся облучению в результате аварии на Чернобыльской АЭС, выживших после атомных взрывов в Японии во время Второй мировой войны и люди, которые подверглись радиационному облучению во время медицинских диагностических процедур или в рамках своей работы.

NCI проводит большую часть этих исследований через Отделение радиационной эпидемиологии Отделения эпидемиологии и генетики рака (DCEG).
Исследователи DCEG проводят долгосрочное исследование выживших в Чернобыле.
Через DCEG и Отделение биологии рака NCI поддерживает Чернобыльский банк тканей, в котором хранятся образцы выживших после аварии на Чернобыльской АЭС. Они используются для исследования последствий радиоактивного облучения в результате аварий на атомных электростанциях.
NCI сотрудничает с исследователями из Японского фонда исследований радиационных эффектов, чтобы узнать о последствиях для здоровья атомных взрывов 1945 года в этой стране. Этот продолжающийся проект называется «Исследование продолжительности жизни».
NCI тесно сотрудничает с Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний, чтобы поддержать программу федерального правительства по радиационно-ядерным противодействиям.
Медицинские работники также могут найти информацию о медицинском ведении облученных людей во время радиационных аварийных ситуаций на веб-сайте Министерства здравоохранения и социальных служб США, посвященном управлению радиационными чрезвычайными ситуациями.
Опасность ядерной и атомной энергетики: Чем вредна атомная энергетика? Можно попроще?