O čo vlastne ide jadrovým odporcom

Jednou z príčin súčasnej energetickej krízy je útlm jadrovej energetiky v ekonomicky najvýznamnejšom európskom štáte – Nemecku. Jadrová energetika má, samozrejme, mnoho technických a ekonomických aspektov, pokiaľ však ide o jej nebezpečnosť, rozhoduje rádiobiologické hľadisko, teda aký vplyv má žiarenie, ktoré je s jadrovou energetikou spojené, na živé organizmy a zvlášť na človeka.

Keď v roku 1982 vyšiel v časopise Scientific American článok A. C. Uptona o vplyve nízkych dávok prenikavého žiarenia, mohli sa zeleno orientovaní čitatelia názorne presvedčiť, ako boli ich odhady zdravotného rizika atómových elektrární v porovnaní s ostatnými rizikami civilizovaného života absurdne nadsadené. Opýtaní študenti a istá ženská organizácia totiž vtedy uviedli atómovú energetiku na prvom mieste životných rizík, hoci v skutočnosti zaujímala v USA v tých rokoch až 20. miesto. Toto riziko sa umiestnilo nielen za fajčením, alkoholom, motorizmom a strelnými zbraňami, ale aj za poľovníctvom, domácimi spotrebičmi, činnosťou hasičov a polície, užívaním antikoncepčných prostriedkov a civilným letectvom. Po štyridsiatich rokoch sa informovanosť nezdá byť oveľa lepšia.

Pod jednou strechou

Nedorozumenie vzniká už vtedy, keď sa pod jednu strechu vkladá atómová elektráreň a atómová bomba. Aj keď je fyzikálna prapodstata oboch uvoľňovaní energie tá istá – štiepenie atómových jadier –, ide o dve úplne rôzne veci. K zmäteniu pojmov prispeli katastrofy v Černobyle (1986) a Fukušime (2011). Bolo by zaujímavé usporiadať prieskum, koľko z nás považuje napríklad haváriu černobyľskej elektrárne za atómový výbuch, teda výsledok lavínovitej štiepnej jadrovej reakcie, pri ktorej sa uvoľňuje obrovské množstvo tepelnej a žiarivej energie, vrátane ionizačnej. Asi by takých hlasov nebolo málo.

V skutočnosti bola explózia černobyľskej elektrárne „len“ výbuchom z prehriatia. Požiar zachvátil grafitové jadro reaktora, čo viedlo k prasknutiu palivových tyčí a uvoľneniu štiepnych produktov do okolia.

Havária vo Fukušime bola dôsledkom zatopenia elektrárne vlnou cunami, spôsobenou mimoriadne silným zemetrasením. Došlo s veľkou pravdepodobnosťou k závažnému poškodeniu reaktora, v ktorom začal vo veľkom množstve vznikať vodík, ktorý bol následne príčinou troch mohutných explózií. V porovnaní s výbuchom atómovej bomby však tieto explózie na jednej strane postrádajú ničivú tlakovú vlnu a nevedú k masívnemu priamemu ožiareniu širokého okolia, na druhej strane rozptyľujú do prostredia podstatne vyššie množstvo rádioaktívnych izotopov. Ide o úplne odlišné udalosti.

Ďalší zmätok

S nerozlišovaním jadrového a termického výbuchu súvisí ďalší zmätok. Je potrebné rozlíšiť akútnu chorobu z ožiarenia od následkov, ako je vznik rakoviny a vývojových chýb. Akútna choroba z ožiarenia vzniká po veľkých dávkach žiarenia (ktorým bolo typicky vystavené celé telo), prebieha rádovo v týždňoch a sú pri nej len dve možnosti. Buď sa počas tohto obdobia úplne vyliečiť, alebo zomrieť. Charakteristikou akútnej choroby z ožiarenia je, že kto dostane vysoké dávky žiarenia, určite – nielen s istou pravdepodobnosťou – ochorie. A závažnosť choroby závisí od veľkosti dávky.

Po biologickej stránke ide o také veľké dávky, že po nich masovo hynú bunky citlivých tkanív, predovšetkým čreva a kostnej drene, ktorá produkuje krvinky. Tieto tkanivá sú závislé od prežitia svojich „kmeňových“, teda málo „vyprofilovaných“ buniek, ktoré jediné sú schopné obnovovať samé seba a ktoré sú zdrojom prípadnej obnovy tkaniva. Bunky po vysokých dávkach žiarenia hynú hlavne postihnutím svojej DNA.

Hoci sa jednotlivci od seba môžu líšiť citlivosťou, radiačná choroba vzniká od dávky zhruba 1 sievertu (Sv) u všetkých ožiarených, dávky nad 10 Sv sú smrteľné aj pri maximálnej lekárskej starostlivosti. Akútne prejavy ožiarenia vysokými dávkami žiarenia sa zhŕňajú pod pojem „deterministických účinkov žiarenia“, pretože po prekročení prahu (1 Sv) sa zákonite dostavujú u všetkých ožiarených osôb a ich veľkosť závisí od dávky.

Akútna choroba z ožiarenia nemusí širšiu verejnosť príliš zaujímať: ide o jednotlivé prípady, ktoré sa týkajú určitých profesií a vždy znamenajú „mimoriadnu udalosť“, porušenie pravidiel, haváriu. V atómovom elektrárenstve vznikla akútna choroba z ožiarenia len raz, a to pri svojom spôsobom úplne výnimočnej havárii černobyľskej elektrárne.

Problém radiačného rizika

Problém radiačného rizika, ktorý právom zaujíma verejnosť, je však v niečom inom ako v akútnej chorobe z ožiarenia. Ide o účinky podstatne nižších dávok. Takých, ktoré prichádzajú do úvahy v každodennom živote a v prípade havárií nesúvisia so samotným výbuchom, ale s rozptýlením rádioaktívnych izotopov, ku ktorému dochádza po termickom výbuchu v okolí elektrárne (Fukušima) alebo aj vo veľkých vzdialenostiach (Čiernobyľ).

Uniknuté rádioaktívne izotopy, hlavne jódu a cézia, zvyšujú prirodzenú rádioaktivitu zemského povrchu, dostávajú sa do pôdy a spodných vôd, do poľnohospodárskych produktov a do ľudských tiel. Malé množstvo žiarivej energie, ktorú izotopy vyžarujú, síce tiež môžu ojedinele bunky zabíjať, ale to je z hľadiska organizmu úplne zanedbateľné (denne v tele vznikajú a zanikajú stovky miliárd buniek).

Podstatné je ale to, že niektorá bunka, ktorá pohltila nepatrné množstvo žiarivej energie zvlášť „nešťastným“ spôsobom, teda predovšetkým do svojej DNA, môže prežívať. Pri postihnutí (zmutovaní) určitých génov sa môže takáto bunka stať východiskom nebrzdeného rastu svojho potomstva, čo znamená vznik malígneho bujnenia, rakoviny. A ak také malé dávky postihnú semenníky a vaječníky, môže dôjsť k takému zmutovaniu pohlavných buniek, ktoré sa v nich vytvárajú, že to vedie k vzniku vývojových chýb detí, ktoré sa zo zmutovaných buniek narodia.

Živé bunky, počnúc baktériami, sú na trvalý nápor na kvalitu genetickej informácie pripravené, a to od samého počiatku svojej existencie na Zemi. Organizmy musia znášať trvalé ožarovanie nízkymi dávkami zo všadeprítomných a neodstrániteľných príčin. Z kozmického priestoru dopadá na Zem neustále intenzívne žiarenie, rádioaktívne izotopy sú tiež bežne rozšírené v horninách zemskej kôry, dostávajú sa aj do pitnej vody a potravín a čiastočne sa zadržiavajú v tele. Zdrojom mutácií je však už aj sama látková výmena našich buniek.

Riziko poškodenia ľudskej DNA

Podstatou biologického účinku aj malých dávok žiarenia je poškodenie DNA, aj keď je iného druhu ako v prípade vysokých dávok. Nie všetky malými dávkami vyvolané zmeny DNA sú kritické. Bunky sú vybavené veľmi účinným kontrolným systémom, ktorý reťazec genetickej informácie neustále prehliada, zistené odchýlky („bodové mutácie“) opravuje a neopraviteľné bunky usmrcuje.

Tento kontrolný systém znižuje počet nežiaducich zmien DNA o niekoľko rádov. Napriek tomu niektorá zo zmien oprave unikne a ak postihne niektoré z niekoľkých desiatok génov súvisiacich so vznikom zhubného bujnenia, môže dôjsť k naštartovaniu rakovinového procesu. K nástupu nádorového ochorenia dochádza u človeka síce rôzne, ale dosť dlhý čas po ožiarení: po 2 až 20 rokoch od ožiarenia sa rozvíja leukémia, niektoré pevné nádory vznikajú napríklad až po 35 až 40 rokoch.

Náhodnosť radiačného postihnutia práve popísaného druhu viedla k označeniu týchto účinkov ako nedeterministických. Malígny zvrat bunky, ktorý unikol všetkým kontrolným a reparačným mechanizmom tela, je našťastie veľmi vzácna udalosť. Nie je možné predpovedať, kto pri rovnakej dávke ochorie a kto nie. Naopak u chorých, napríklad na nádor štítnej žľazy, nie je možné povedať, či je za vznikom ich choroby rádioaktívny spad. V praxi je táto pravdepodobnosť len nepatrná.

Pri nedeterministických účinkoch nezáleží na tom, aká veľká dávka danú poruchu vyvolala, čo je naopak charakteristická vlastnosť akútnej choroby z ožiarenia. Samozrejme, že tí, ktorí dostali veľkú dávku (napríklad len na časť tela pri liečebnom ožarovaní), sú zároveň vystavení aj možnosti vzniku neskorých, nedeterministických účinkov. Aj akútna choroba z ožiarenia môže mať svoje neskoré dôsledky (leukémia a zákaly šošovky).

Čo platí pre myši, nemusí platiť pre človeka

Veľkým problémom nedeterministických účinkov je zdravotný význam úplne najmenších dávok žiarenia. Bolo by veľmi dôležité vedieť, či už aj najmenšie pohltené dávky žiarenia zvyšujú pravdepodobnosť zhubného bujnenia a vrodených chýb. Žiaľ, tu sme stále odkázaní na dohady – predovšetkým na extrapolácie z oblasti vyšších dávok do oblasti malých dávok. Experimenty v oblasti niekoľkých mSv sú prakticky neuskutočniteľné a okrem toho – čo platí pre myši, nemusí platiť pre človeka.

Rovnako nepresvedčivé v tejto oblasti sú aj štatistické štúdie na veľkých skupinách ožiarených ľudí. Radiačná hygiena preto zásadne vychádza z predpokladu „bezprahového“ lineárneho účinku žiarenia, teda že už aj najmenšie dávky (navyše prijaté kedykoľvek za život a sčítané) úmerne zvyšujú pravdepodobnosť ochorenia. Prevažná väčšina uverejnených odhadov zdravotných dôsledkov ožiarenia z bezprahovej lineárnej hypotézy vychádza, že to môže znamenať isté nadhodnotenie, ale ťažko podhodnotenie rizika malých dávok.

Lineárna bezprahová hypotéza však zostáva len hypotézou a existujú overené pozorovania a pokusy, ktoré jej odporujú. Mimo verejnej pozornosti zostáva jav zvaný „hormézia“. Na jeho základe fakticky fungujú kúpele, ktoré liečia s využitím rádioaktívneho plynu radónu, v Česku napríklad kúpele Jáchymov. Je možné citovať niekoľko tisíc odborných publikácií, podľa ktorých môžu mať malé dávky žiarenia dokonca prevažne priaznivý účinok na „vitalitu“, plodnosť, dĺžku života, dokonca aj na priebeh samotnej rakoviny. Príčinou hormetických účinkov by mohla byť akási predbežná adaptácia na hroziace veľké dávky. To je známe aj pri iných druhoch záťaže, v prípade žiarenia by sa mohli malými dávkami naštartovať opravné mechanizmy DNA.

Je možné uviesť aj zaujímavý príklad „hormézie“. Desaťtisíc obyvateľov žiarením zamorených bytov (z kontaminovanej ocele) vykázalo po desiatich rokoch podstatne nižšiu úmrtnosť na rakovinu, než by to vyplývalo z lineárneho bezprahového modelu. Hormézia je tak, samozrejme, s bezprahovou hypotézou v zásadnom spore.

Čísla hovoria

Akákoľvek diskusia o „jadrovom nebezpečenstve“ sa musí skôr alebo neskôr obrátiť k číslam. Vyjdime z odhadov oficiálnej správy Žiarenia, účinky a zdroje, ktorú vydal Program OSN pre ochranu životného prostredia roku 2016.

Potravou prijímame dávku 0,29 mSv/rok, kozmické žiarenie nás zaťažuje dávkou 0,39 mSv, pôda 0,48 mSv, rádioaktívny plyn radón 1,3 mSv (celkovo 2,4 mSv ročne). A umelé zdroje? Jadrové elektrárne 0,0002 mSv ročne, spad izotopov z havárie v Černobyle 0,002 mSv, spad z testov jadrových zbraní 0,005 mSv, nukleárna medicína 0,03 mSv, lekárska diagnostika (rtg a pod.) 0,60, umelé zdroje teda celkovo okolo 1,00 mSv/rok.

Lekárska diagnostika je teda zďaleka najväčší zdroj umelej radiačnej záťaže (napríklad komputerová tomografia CT zaťažuje pacienta dávkou 1 – 10 mSv), pričom všetky umelé zdroje dohromady nedosahujú záťaže z prírodných zdrojov. Zvýšené riziko vzniku rakoviny bolo preukázané až od dávky zhruba 100 mSv. Je zrejmé, že jadrová energetika je pre všeobecnú populáciu úplne zanedbateľným rizikom (nehovoríme o profesiách, ktoré sú s jadrovou energetikou spojené a pre ktoré platia osobitné predpisy).

Havárie atómových elektrární pôsobia smrť hlavne nepriamo. V prípade fukušimskej elektrárne viac ako tisíc evakuovaných obyvateľov zomrelo kvôli stresu spôsobenému evakuáciou, či už pre pokročilý vek, alebo pre chronické ochorenia. Z predbežných prieskumov vyplýva, že iba 1 percento okolitého obyvateľstva bolo vystavených žiareniu vyššiemu ako 10 mSv.

Súčasné technické opatrenia atómových elektrární znížili pravdepodobnosť katastrofálnych havárií (s významným rozptylom rádioaktívneho materiálu do okolia) na extrémne vzácne prípady. Pri takejto nízkej pravdepodobnosti už ľudská spoločnosť riskuje množstvo iných príhod: pretrhnutie priehrad, pády lietadiel do stredu veľkomiest.

„Nadštandardné“ ožiarenie obyvateľov Nemecka z havárie v Černobyle predstavovalo asi 1 mSv, bolo teda ekvivalentné jednej prirodzenej ročnej dávke navyše (bez radónu), to znamená menej ako 20 nových prípadov malígnych ochorení za rok pri obvyklých 150-tisícoch prípadov.

Porovnajme si uvedené čísla s rizikom ostatných civilizačných faktorov. Pre Nemecko (vtedy západné) to bolo v roku 1989 okolo 10-tisíc úmrtí ročne pri dopravných nehodách, 16-tisíc mŕtvych v dôsledku fajčenia, 50-tisíc ľudí umierajúcich o 10 rokov skôr kvôli prejedaniu. Samotná letecká doprava zaťažuje ľudskú populáciu – v dôsledku zvýšenej radiácie vo veľkých výškach – približne rovnakou sumárnou dávkou ako celosvetová produkcia jadrových elektrární.

Hromadný ústup od atómovej energie, ktorý v Nemecku presadili Zelení, bol nepochybne predčasný. Atómová energia je dnes takou výraznou alternatívou voči fosílnym palivám, že je možné ju považovať za podstatnú súčasť boja s otepľovaním Zeme. Nemecko si doteraz mohlo „dovoliť“ vyradiť atómovú energiu len preto, že je obklopené štátmi, ktoré jadrovú a uhoľnú energiu vyrábajú a s ktorými Nemecko čulo obchoduje. Vecná diskusia zdravotných rizík ionizačného žiarenia by mala viesť k odideologizovaniu nukleárnej energetiky a prispieť k racionálnym politickým rozhodnutiam.

Autor je rádiobiológ, v rokoch 1963 až 1991 pôsobil v Biofyzikálnom ústave Akadémie vied ČR.

Text, ktorý je krátený, pôvodne vyšiel na portáli Echo 24. Vychádza so súhlasom redakcie.