RADIOSOZOLOGIA DLA KAŻDEGO

Grzegorz Wojciechowski

1. WPROWADZENIE

Fizyka jądrowa w ostatnich latach rozwija się bardzo dynamicznie. Od odkrycia zjawiska rozszczepienia jądra atomowego, przez niemieckiego fizyka Ottona Hahna upłynęło niewiele ponad pół wieku, a niemal cały świat jest opleciony siatką jądrowych zakładów energetycznych. Kilka państw oficjalnie posiada broń atomową. Poza tym na statkach instalowane są reaktory umożliwiające skuteczniejszą, szybszą a zarazem tańszą żeglugę. Planuje się instalować stosy rozszczepieniowe także na pokładach rakiet kosmicznych. Już obecnie technika jądrowa znajduje wiele zastosowań. Wszystko wskazuje na jej dalsze upowszechnianie.

Tak szybki rozwój technologii jądrowych pociągnął za sobą wiele katastrof, które przez lata przypominały społeczeństwu całego świata o ogromnej, destrukcyjnej sile wyzwalanej w czasie nie kontrolowanych przemian jądrowych. Siła ta objawiła się już w 1945 r., gdy na japońskie miasto - Hiroszimę zrzucono bombę atomową wyprodukowaną w ramach amerykańskiego projektu "Manhattan". Dalsze detonacje bomb atomowych przekonały nas o tym, że broń ta niszczy nie tylko bezposrednio. Pozostawia po sobie ślad w postaci promieniowania, które utrzymuje się długo po zdetonowaniu ładunku. Wiele awarii reaktorów, zatem urządzeń będących pokojowym zastosowaniem rozszczepiania jader atomów, w tym awarie w Windscale, w Pensylwanii oraz jedna z najtragiczniejszych - w Czarnobylu przekonały nas, że "żywioł jądrowy" wydarłszy się spod ludzkiej kontroli może wyrządzić wiele zła. Szkody spowodowane podobnymi incydentami często mają zasięg pozalokalny. Obszar skażeń powstałych w wyniku katastrofy czarnobylskiej był zaskakująco rozległy, gdyż objął nawet państwa położone na skraju Europy, jak Wielka Brytania czy Skandynawia.

Rozległość szkód spowodowanych przez tak liczne wydarzenia, które radiologicznie wpłynęły na stan zdrowia wielu ludzi, ale także na pogorszenie jakości troficznej ekosystemów i wprowadzenie izotopów promieniotwórczych do ich łańcuchów pokarmowych, wymusiła podjęcie prób przeciwdziałania bezmyślnej eksploatacji praw fizyki jądrowej. Wymogło to także na nas chęć zainteresowania się tym problemem dokładniej. Radiosozologia, dział sozologii zajmujący się przyrodniczymi skutkami emisji substancji promieniotwórczych przez człowieka umożliwia podjęcie prób szczegółowego opisu radiologicznego wpływu poczynań człowieka na przyrodę. Pojęcia "radiosozologia" nie należy mylić z radioekologią, która bada strukturę i funkcjonowanie przyrody z punktu widzenia radiologii. Radiosozologia dotyczyć będzie natomiast ochrony przyrody przed skutkami emisji promieniowania i substancji promieniotwórczych przez człowieka. W dalszej części opracowania przedstawię pokrótce najważniejsze jej aspekty, które bezpośrednio dotyczą obecnych działań na świecie w zakresie stosowania technik opartych o odkrycia w fizyce jadrowej.

2. CHARAKTER I WYSTĘPOWANIE PROMIENIOWANIA

Niewiele osób zdaje sobie sprawę z tego, iż wszystkich nas otacza promieniowanie jonizujące. Niezależnie, w jaki sposób izolowalibyśmy się od promieniowania obecnego w strefie, w której żyjemy - biosferze, otoczeni litosferą i troposferą (częścią atmosfery) nie wyeliminujemy go całkowicie. Powszechny lęk przed promieniowaniem nie jest do końca uzasadniony. Opinie różnych specjalistów - nukleoników często wykluczają się. W tej dziedzinie - niestety - nie wszystko zostało jeszcze do końca poznane, nie wszystko wytłumaczone. W pewnych granicach należy się powstrzymać od kategorycznych sądów o szkodliwości promieniowania. Jedno jest pewne, nie należy ograniczać przepływu informacji o emisji promieniowania i nie wolno wahać się je rozpowszechniać w mediach. Celem dokładniejszego poznania wymienionego tematu przypomnę o podstawowych faktach związanych z emisją i oddziaływaniem promieniowania.

Mówiąc o promieniowaniu jonizującym mamy zwykle na myśli emisję promieni alfa (), beta () oraz gamma (γ). Cząstki alfa to w istocie jądra helu składające się z dwu protonów i dwu neutronów. Ich liczba masowa (A) wynosi zatem 4, a atomowa (Z) przyjmuje wartość 2. Cząstki te posiadają więc ładunek elektryczny równy dwóm ładunkom elementarnym. Cząstki beta dzielimy na dodatnie i ujemne. Bez względu na znak charakter elektryczny cząstki beta odpowiada jednemu ładunkowi elementarnemu. Promieniowanie gamma to ruch kwantów gamma. Kwanty te nie posiadają ładunku elektrycznego. Wymienione właściwości cząstek jonizujacych determinują zachowanie się tych drobin w polach: elektrycznym i magnetycznym. Cząstki alfa, beta i gamma mogą powstawać w czasie naturalnego rozpadu promieniotwórczego. Są także produktem przemian sztucznych. Jednak rozpad naturalny był główną przyczyną emisji promieniowania jonizującego do środowiska na przestrzeni tysiącleci. Rolę promieni jonizujących mogą także pełnić inne drobiny posiadające ładunek, które przemieszczają się w danym ośrodku i powodują jonizację. Osobnym rodzajem promieniowania jonizującego jest promieniowanie neutronowe. Neutrony wprawdzie nie posiadają ładunku elektrycznego, ale pomimo tego oddziałując z materią mogą powodować jonizację. Radiacja X nie odgrywa większego znaczenia w radiosozologii.

Promieniowanie kosmiczne to jeden z głównych składników naturalnego promieniowania tła. Z kosmosu przybywają cząstki o różnych energiach. Niekiedy wartości te są bardzo wysokie. Fakt istnienia takiego napływu promieniowania został po raz pierwszy zaobserwowany w 1912 r. przez V. F. Hessa, który odbył wiele podróży powietrznych balonem. Na różnych wysokościach mierzył on natężenie jonizacji przy użyciu czułego elektroskopu. Badania prowadził na wysokościach do 5 200 m. Znacznie dalej posunął się w badaniach nad promieniowaniem kosmicznym W. Kohlhoerster, osiągając wysokość 9000 metrów. Obydwaj uczeni zaobserwowali wzrost liczby cząstek jonizujących wraz ze wzrostem wysokości. Obecnie natura promieni kosmicznych jest w dużej mierze poznana.

Gdyby prowadzić pomiary promieniowania na niewielkich wysokościach, zaobserwowalibyśmy zmiany wprost odwrotne do tych, które wykazały badania dwóch wspomnianych uczonych wysoko nad poziomem morza. Fakt ten potwierdzają pomiary B. W. Wulfa w 1910 r. Zauważył on osłabienie jonizacji na szczycie wieży Eiffla. Doświadczenie to dowiodło, że mimo wszystko istnieje dużo ziemskich emiterów promieniowania. Nalezy tutaj także wymienić przemiany jądrowe, które zachodzą wewnątrz kuli ziemskiej. Istnienie takich reakcji zostało już dowiedzione. Tak jak w przypadku każdych sztucznych przemian promieniotwórczych, także im towarzyszy emisja cząstek zjonizowanych.

Okazuje się, że promieniowanie emitowane jest przez skały, materiały budujące litosferę. Wydobywane surowce, takie jak choćby węgiel kamienny, również zawierają wiele substancji, które emitują dość przenikliwe promienie gamma. Przyroda to istna kopalnia związków zawierających radionuklidy. Przekonali się o tym wielokrotnie sami odkrywcy pierwiastków promieniotwórczych. Weźmy pod uwagę metale ziem rzadkich. Wydzielano je z różnych rud, na przykład z gadolinitu, ziemi itrowej i cerytowej. Później znaleziono inne minerały zawierające związki lantanowców i aktynowców. Wszystkie oczywiście promieniotwórcze.

Radioizotopy występują także w wodach akwenów na całej kuli ziemskiej, co bynajmniej nie jest wyłącznie efektem działalności człowieka. W atmosferze występuje natomiast promieniotwórczy izotop węgla C 14, który jest absorbowany przez wszystkie organizmy. Dzięki niemu możemy obecnie datować skamieniałości.

Na wartość promieniowania tła składa się także jonizacja będąca wynikiem rozpadu izotopów używanych w przemyśle i innych działach gospodarki. Izotopy promieniotwórcze używane są w przemyśle metalurgicznym do prowadzenia ekspertyz przydatności wyrobów odlewanych. Substancje promieniotwórcze wykorzystuje się także w instytutach prowadzacych pomiary dozymetryczne. Radionuklidy są tu potrzebne na przykład do kalibracji aparatury pomiarowej. Ogromne ilości paliwa atomowego w postaci metali radioaktywnych zużywa przemysł energetyczny. Warto tu zaznaczyć, że jądrowe zakłady energetyczne są jednym z głównych emiterów promieniowania jonizującego, co objawia się także w przypadku bezawaryjnej pracy zakładu.

Katastrofy jądrowe, detonacje bomb A, H i N - to nie tylko jednorazowa emisja promieniowania towarzysząca tragicznemu zajściu. Dostające się do atmosfery radioizotopy długożyciowe, mogą przez długi okres czasu podwyższać poziom promieniowania. Awarie elektrowni atomowych w ciągu ostatnich lat wielokrotnie wywoływały skażenia nie tylko okolicznych terenów. O przykłady nie trudno. Wycieki wody radioaktywnej w 1979 r. w USA i w 1981 r. w Japonii spowodowały znaczny wzrost aktywności promieniotwórczej wody w akwenach, a także skażenie gleby. W 1986 r. miały miejsce aż trzy katastrofy nuklearne, w tym najbardziej niebezpieczna - w Prypeci koło Czarnobyla. Radionuklidy rozprzestrzeniały się powodując skażenie wody, gleby i powietrza. Katastrofy te pozostawiły po sobie ślad w postaci wzrostu ilości izotopów promieniotwórczych w łańcuchach pokarmowych wielu ekosystemów (o czym szerzej w dalszej części opracowania).

Nie należy wreszcie zapominać o naszym najbliższym otoczeniu. Na pewno wiele osób miało okazję widzieć izotopowe czujki dymu instalowane w pomieszczeniach użytku publicznego. Zawierają one promieniotwórczy ameryk, izotop Am 241. Turyści posiadający butle z propanem i butanem być może mieli okazję korzystać z lampy gazowej. Jednym z jej komponentów jest tzw. koszulka żarowa zawierająca związki promieniotwórczego toru. Promieniowanie takiej koszulki może być nawet kilka razy wyższe od standardowego promieniowania tła. Podobnych przykładów substancji promieniotwórczych w naszym najbliższym otoczeniu można wymienić jeszcze więcej. Nie takiego promieniowania należy się jednak obawiać.

3. POCHŁANIAMY MY, POCHŁANIAJĄ ROŚLINY I ZWIERZĘTA

Niezależnie od tego, w jaki sposób dojdzie do wzmożonej emisji promieniowania, organizmy żywe są potencjalnie narażone na jego skutki. W celu oszacowania ich wielkości powinniśmy znać charakter ekspozycji na promieniowanie i jego rodzaj. Przedmiotem radiosozologii nie będzie jednak obliczanie dokładnych wartości przyjętych dawek. By podjąć racjonalne działania w celu ochrony środowiska przed negatywnymi skutkami emisji promieniowania, należy szybko podjąć decyzję wobec możliwości ratowania ekosystemów w zaistniałej sytuacji radiacyjnej.

Negatywny skutek zdrowotny oddziaływania promieniowania z organizmem danego osobnika może być efektem dwojakiej ekspozycji:

• gdy żywa tkanka organizmu zostanie napromieniona przez emitery promieniowania jonizującego,

• podczas wniknięcia izotopów promieniotwórczych w struktury organizmu tego osobnika.

Szczególnie introdukcja radioizotopów do organizmu może być nadzwyczaj tragiczna w skutkach i może przyczynić się do spadku zdrowia, a nawet śmierci osobnika. Niekiedy występują obydwa typy ekspozycji jednocześnie. Niezależnie od sposobu napromienienia o negatywnym jego skutku somatycznym mogą decydować różne czynniki charakteryzujące dane promieniowanie i jego źródło.

Ryc.1 Źródła pronieniowania i ich udział w dawce pochłoniętej przez mieszkańca Polski (1991 r.).

Kiedy tkanka organizmu, niezależnie od jego systematycznej przynależności, zostanie napromieniona, mówimy, że przyjmuje określoną dawkę zwaną dawką pochłoniętą promieniowania. Jest to część dawki ekspozycyjnej, mierzonej przy pomocy detektorów promieniowania, na przykład liczników Geigera-Muellera (GM). W dozymetrii promieniowania stosuje się także inne oznaczenia dawek, których wartość liczy się na podstawie współczynników określonych dla różnych narządów czy tkanek. Normalnie organizmy narażone są na pochłanianie pewnych dawek promieniowania, które nie przyczyniają się do znacznego ubytku zdrowia osobników. Dawki te są wynikiem ekspozycji organizmów na promieniowanie tła.

Gdy dany organizm narażony jest na pochłonięcie znacznej dawki promieniowania, należy liczyć się z powstaniem powikłań w postaci różnych chorób, co zostało już wielokrotnie dowiedzione.

Ze względu na charakter negatywnych efektów popromiennych, możemy podzielić je na:

• skutki somatyczne,

• skutki genetyczne.

Te pierwsze objawiają się w przypadku bardzo silnego napromienienia organizmu. Medycyna miała okazję poznać tego rodzaju efekty działania promieniotwórczości, po wybuchu bomby zrzuconej na Hiroszimę 6 sierpnia 1945 r. Skutkiem somatycznym są oparzenia popromienne, choroba popromienna, białaczka i inne nowotwory, zniszczenie kośćca. Skutki somatyczne mogą jednak czasem objawiać się na inne, całkiem niespotykane sposoby. Zmiany dermatologiczne są charakterystyczne dla fali uderzeniowej, powstałej w wyniku detonacji bomby atomowej. Zwiazek Radziecki prowadząc próby nuklearne celowo praktykował wystawianie zwierząt w pewnej odległości od miejsca detonacji. W ten sposób wówczas sprawdzano reakcję tkanki okrywającej na działanie fali uderzeniowej. Skutki były opłakane. Efektem naświetlenia promieniowaniem o wysokiej mocy mogą być całkiem dziwne zachowania organizmu: wahania ciśnienia krwi, tętna, temperatury ciała, które mają niewiele wspólnego z rzeczywistym stanem poszkodowanych (w tym wypadku ludzi). Pomimo wszystko bardziej znane są radiologiczne aspekty skutków somatycznych. Badania w radiobiologii nie są w tym zakresie tak daleko posunięte, toteż nie znamy dość dobrze zmian popromiennych, które zachodzą wśród roslin i zwierząt.

Ryc.2 Dawka śmiertelna LD 50 dla wybranych grup organizmów.

W przypadku ekspozycji organizmu na promieniowanie o bardzo wysokiej mocy możliwa jest jego śmierć. Wśród rozpatrywanej populacji mogą być organizmy silniejsze i słabsze, więc dla poszczególnych osobników śmiertelna dawka pochłonięta będzie się nieco różnić. Dlatego problem ten rozpatruje się statystycznie, wprowadzając dawkę śmiertelną LD 50. Dawka ta, zwana także letalną, określa taką wartość dawki pochłoniętej, przy której następuje zgon 50% osobników populacji. Wartość tej dawki jest zdeterminowana przez powierzchnię ciała osobników rozpatrywanej grupy. Im osobnik większy, tym zaabsorbowana dawka będzie większa. Na ryc. 2 zestawiono porównanie dawek LD 50 dla różnych grup organizmów, o różnych przynaleznościach systematycznych.

Drugą ważną grupę skutków popromiennych stanowią zmiany genetyczne. Mogą one zachodzić także przy mniejszych wartościach napromienienia. W przypadku zajścia skutków somatycznych, zwykle mamy także do czynienia z wystąpieniem skutków genetycznych.

Cząstki jonizujące wywołują defekt chromosomów, które po podziale kariokinetycznym dają początek uszkodzonej helisie kwasu dezoksyrybonukleinowego. Ponieważ cząsteczka DNA jest swoistą matrycą dla tworzacego się materiału biologicznego, w przypadku jego uszkodzenia, mogą nastąpić powikłania nowotworowe. Skutki genetyczne napromienienia będą zatem odczuwać następne pokolenia. Wystąpienie nowotworu nie jest jednak przesądzone.

Opisując do tej pory skutki ekspozycji na promieniowanie przyjmowalem, że może ono wyrządzić jedynie szkodę dla organizmu czy też dla populacji. Opis zależności skutków od dawki byłby jednak niepełny, gdybym nie wspomniał o dwóch przyjmowanych teoriach uzależniających skutek napromienienia od wartości dawki pochłoniętej.

Ryc.3 Skutek genetyczny w zależności od dawki promieniowania jonizującego.

Do niedawna powszechnie uznawana hipoteza liniowa wskazuje na szkodliwość każdej dawki promieniowania. Jedynie dawka równa zeru jest całkowicie bezpieczna - uważają propagatorzy tej teorii. Niedawno przyjęta hormeza radiacyjna wykazuje, że dawki promieniowania bliskie zera są wręcz niekorzystne. Organizmy potrzebują pobierania określonej dawki promieniowania jonizującego i wynika to z ich ewolucyjnych przystosowań. Dopiero promieniowanie o natezeniu przekraczającym wartość dozwoloną jest szkodliwe, ale nawet nie w sposób liniowy.

Ryc.4 Ilustracja hipotezy liniowej.

Niezależnie, którą teorię przyjmiemy za prawdziwą, istnieje pewien próg szkodliwości promieniowania i nie należy podważać wiarygodności przeprowadzonych badań w zakresie radiobiologii. Myślę, że opowiadanie się za którąś z wymienionych teorii byłoby przedwczesne.

Izotopy promieniotwórcze mogą być także bezpośrednio absorbowane przez organizm, w wyniku czego gromadzą się w jego narządach. Dochodzi wtedy do skażenia wewnętrznego. O ile niektórzy twierdzą, że ekspozycja na niewielkie dawki promieniowania ma pozytywny wydźwięk zdrowotny, tak w tym przypadku nikt nie ma wątpliwości co do tego, że radionuklidy pochłonięte przez tkanki organizmu przyczynią się do drastycznego spadku jego zdrowotności. Awarie reaktorów oraz wybuchy bomb jądrowych to przyczyny emisji dużych ilości substancji promieniotwórczych do biosfery. Radioizotopy najczęściej są emitowane do troposfery w postaci drobnych pyłów, tzw. aerozoli. Następuje ich introdukcja do środowiska przyrodniczego. Osiadają na roślinach (m.in. trawach), zbiornikach wodnych, glebie. W ten sposób wchodzą w obiegi łańcuchów troficznych różnych ekosystemów. Skażenia mogą dotknąć znaczne obszary, ze względu na rozprowadzanie izotopów promieniotwórczych przez wiatr i wodę. Izotopy te kumulują się w różnych narządach organizmów, przy czym ich koncentracja wzrasta kolejno w poziomach troficznych łańcucha pokarmowego.

Następują powikłania, które w tym przypadku mogą być o wiele tragiczniejsze w skutkach od opisanych wyżej efektów ekspozycji na promieniowanie. Poszczególne narządy i tkanki pochłaniają różne izotopy, które w wyniku radiacji i dobrego kontaktu z tkanką powodują m.in. powstawanie nowotworów.

KOŚCI	MIĘŚNIE	PŁUCA	TARCZYCA	WĄTROBA
rad 226 stront 90 fosfor 32 węgiel 14	potas 40 cez 137	rad 222 uran 233 pluton 239 krypton 85	jod 131	kobalt 60

Ryc.6 Izotopy powodujące skażenie wewnętrzne narządów ciała ludzkiego.

To przyroda jest żywicielem człowieka i także on jest obecny gdzieś w sieci pokarmowej globalnego ekosystemu. Jest odbiorcą biomasy, tak roslinnej jak i zwierzęcej, która jako pokarm stanowi dla niego potencjalne źródło energii i budulca. Zatem człowiek narażony jest na wprowadzenie do organizmu izotopów promieniotwórczych zawartych w pożywieniu. W ten sposób może stać się ofiarą promieniowania, które zniszczy go w długiej walce.

4. IZOTOPY W ŚRODOWISKU

Dotychczasowy opis oddziaływania promieniowania jonizującego z tkankami organizmów był raczej syntetyczny. Tymczasem dysponujemy wieloma przykładami dramatycznych skutków napromienienia, które w dobitny sposób ukazują niszczycielską moc promieniowania, do emisji którego przyczynił się człowiek.

Znajdujące się na powierzchni ziemi izotopy wywierają różny wpływ na otoczenie. Zakres ich działania jest uzależniony od warunków geograficznych. Niektóre pierwiastki, jak na przykład pluton, mogą przemieszczać się w głąb ziemi. Zasięg migracji izotopów promieniotwórczych wgłąb gleby zależy jednak od warunków wodnych i rodzaju materiału geologicznego. Z tego też względu najsilniejsza migracja ma miejsce na glebach lekkich i porowatych (do 5 cm). Kumulacja radionuklidów pod powierzchnią gleby jest niekorzystna dla organizmów w niej żyjących. Zmiana cech populacji gatunku dotkniętego skutkami wprowadzenia radioizotopów do gleby może wpłynąć na populacje innych gatunków - roslin i zwierząt.

Radioizotopy w największym stopniu gromadzą się w roślinach o niewielkiej wysokości, przede wszystkim w trawach. Potwierdzają to wykonane pomiary. Trawy charakteryzują się dużą powierzchnią absorpcyjną. Są zatem podatne na pochłanianie drobin poruszających się przy powierzchni ziemi. Ta właściwość traw ma również pewne zalety. Głównie one ograniczają przechodzenie izotopów promieniotwórczych do atmosfery. Powodują natomiast ich gromadzenie w glebach, które można poddać dekontaminacji. Własność gromadzenia zanieczyszczeń promieniotwórczych mają także porosty, czyli glony żyjące w symbiozie ze strzępkami grzybni. Porosty jako bioindykatory mogą być zatem wykorzystywane do szacowania stopnia skażenia biocenozy danego ekosystemu.

W środowisku wodnym izotopy w zasadniczej mierze koncentrują się w osadach dennych. Ich obecność została wykryta również w glonach. Pluton może także występować u morskich zwierząt kręgowych i bezkregowych. Jego podwyższona zawartość została wykryta u skorupiaków. Zanieczyszczenia radioaktywne wpłynęły niekorzystnie na ryby w jeziorze White Oak (USA), do którego uchodzą ścieki fabryki atomowej Oakridge. Ryby te są coraz mniejsze i coraz trudniej się rozmnażają.

Substancje promieniotwórcze mogą również występować w mleku krów, które żywią się skażoną trawą. Oprócz spadku jakości mleka zjawisko to przyczynia się do obniżenia mleczności tych zwierząt. Po katastrofie w Czarnobylu na Ukrainie częste były przypadki karmienia krów jabłkami. Owoce te ze względu na niewielką powierzchnię nie pochłaniają tak dużej ilości promieniowania, co trawy. W przypadku karmienia trawą mleko byłoby niezdatne do spożycia. Szczególnie szkodliwe jest spożywanie mleka zawierającego stront 90 o właściwościach chemicznych podobnych do wapnia. Zgromadzony w kośćcu konsumenta, w wyniku powstania skażenia wewnętrznego może wywołać nieodwracalne powikłania somatyczne.

Ryc.7 Plakat rozpowszechniany na terenach zagrożonych opadem pyłów radioaktywnych po katastrofie w Czarnobylu (tłumaczenie).

Atomy pierwiastków radioaktywnych rozpadając się w ustroju, wysyłają promieniowanie jonizujące. Przechodząc przez żywą komórkę lub organizm, mogą wywołać w nim szereg zmian zarówno pod względem jakościowym, jak i ilościowym. Mogą to być bardzo nieznaczne uszkodzenia, dające się wykryć jedynie przy zastosowaniu najprecyzyjniejszej aparatury pomiarowej. Jednak nawet tak niewielkie początkowo zmiany w obrębie komórki mogą w konsekwencji być przyczyną śmierci całego organizmu. Innym dowodem na istnienie niekorzystnego wpływu promieniowania jonizującego jest statystyka zdrowia dzieci urodzonych po wojnie w Nagasaki. Eksplozję bomby atomowej w tym mieście przeżyło 30 ciężarnych kobiet, z których tylko 11 wydało na świat normalne potomstwo. Kolejne 14 kobiet poroniło lub urodziło dzieci, które niebawem zmarły. Ostatnie 5 kobiet urodziło dzieci upośledzone umysłowo.

W mediach wielokrotnie pojawiały się doniesienia o występowaniu mutacji zwierząt w wyniku pochłonięcia pewnej dawki promieniowania. Przyczyną ewentualnych zniekształceń morfologii organizmu mogły być zmiany w strukturze genów, wywołane promieniowaniem. W ZSRR ujawniono kilka przypadków deformacji ciała zwierząt, na obszarach narażonych na silną ekspozycję na promieniowanie. Ostatnio jednak opublikowano wyniki badań, które świadczą o występowaniu mutacji płazów na terenach nie narażonych na działanie promieniowania przenikliwego (Minnesota). Nie można zatem wyrażać całkowitego przekonania do zależności pomiędzy obserwowanymi mutacjami a promieniowaniem. Trzeba jednak przyjąć, że taka zależność może istnieć. Wzmożonej radioaktywności środowiska podlegają także wirusy i bakterie. Niektórzy przypuszczają, że w przyszłości mogą powstać nowe odmiany zarazek chorobotwórczych, co dałoby początek nowym epidemiom. Te katastroficzne przewidywania jak do tej pory nie zostały jednak potwierdzone.

Mówiąc o promieniowaniu, na które narażeni jesteśmy my, można wspomnieć o badaniach z zastosowaniem promieni Roentgena. W czasie jednego zdjęcia małoobrazkowego wykonanego aparatem rentgenowskim (RTG) otrzymujemy dawkę 40 000 razy mniejszą niż dawka śmiertelna LD 50. Częste prześwietlanie może jednak powodować pewne somatyczne objawy popromienne. Na promieniowanie narażona jest szczególnie obsługa pracowni RTG. Prasa wielokrotnie wysuwała ten problem, wskazując na niedociągnięcia w konstrukcji takich laboratoriów. Mogły one też powodować przypadkowe napromienianie pacjentów oczekujących na korytarzu. Nowoczesne pracownie posiadają odpowiednie zabezpieczenia, a zainstalowane tam aparaty napromieniają mniejszymi dawkami, co zmniejsza ryzyko występowania powikłań. W placówkach służby zdrowia ciągle jednak używa się urządzeń przestarzałych.

5. ENERGIA, KTÓRA NISZCZY

Jednym z największych emiterów promieniowania jonizującego są zakłady energetyczne wykorzystujące paliwo nuklearne. Głównym elementem każdej elektrowni jądrowej jest reaktor, w którym prowadzi się kontrolowaną reakcję łańcuchową. Polega ona na doprowadzeniu układu do stanu przekroczenia masy krytycznej odpowiedniego pierwiastka. Podczas reakcji łańcuchowej wybija się z atomów neutrony, które spowolnione przez moderator rozbijają jądra kolejnych atomów paliwa. Podczas takiego bombardowania jąder wydziela się duża ilość energii cieplnej, która w dalszym etapie zamieniana jest na energię elektryczną. Okazuje się, że z niewielkiej ilości paliwa jądrowego można uzyskać dużą ilość energii. Skłania to wiele państw świata do budowania wielkich elektrowni atomowych. Z reguły na ich budowę decydują się państwa większe, posiadające złoża uranu, a także dysponujące kapitałem na tak wielką inwestycję.

Niektóre organizacje uważają, że elektrownie jądrowe są bezpieczniejsze i mniej szkodliwe dla środowiska przyrodniczego od konwencjonalnych - węglowych. W istocie elektrociepłownie wykorzystujące to historyczne paliwo nie są zbyt przyjazne środowisku. EJ pokazały jednak jak dalece mogą być niebezpieczne dla obszarów o zasięgu tysięcy kilometrów.

Reaktor jądrowy już od chwili uruchomienia jest groźny dla środowiska. Pomimo tego, że posiada aż trzy, cztery osłony, mające za zadanie uniemożliwić wydostanie się promieniowania "na światło dzienne", to w ciągu dłuższego okresu czasu i tak emituje znaczne ilości promieniowania przenikliwego. W pobliżu elektrowni istnieje promieniowanie wyższe od promieniowania tła, a jego moc zwykle można oszacować już w fazie projektowania elektrowni. Jaką przyjmie wartość, to zależy od rodzaju zastosowanego reaktora. Promieniowanie takie może wpływać na populacje pobliskich ekosystemów, a nawet przyczyniać się do zachwiania równowagi klimaksowej - leśnej i zmiany przebiegu sukcesji ekologicznej. Wystarczy przecież, że spadnie liczebność populacji jakiegoś gatunku, którego zakres tolerancji na moc promieniowania jest niewielki. Może to pociągnąć konsekwencje wynikające z zależności troficznych.

Elektrownie jądrowe ulegają awariom, które są często tragiczne w skutkach. Drastyczny wpływ na ekosystemy rozległych terenów nie ma jednak sama emisja promieniowania, lecz emisja aerozoli zawierających izotopy promieniotwórcze. To one mogą wyrządzić największe szkody w postaci skażeń wewnętrznych. Pyły radioaktywne przyczyniają się do powstawania lokalnych wysokich skażeń na terenach dość oddalonych od miejsca katastrofy. Takie skażenie może nastąpić w wyniku zaistnienia lokalnego opadu podczas przejścia chmury radioaktywnej nad danym obszarem. Wszystko to zostało zaobserwowane po katastrofie w Czarnobylu. Niektóre kraje, położone dość daleko od miejsca katastrofy (na przykład Wielka Brytania) prowadzą rzetelny monitoring skażenia spowodowanego przez wyżej wymieniony incydent. W wyniku poważnej awarii zakładu energetycznego wykorzystującego paliwo jądrowe może powstać duże skażenie promieniotwórcze, które ma ujemne skutki w odniesieniu do ludzi, zwierząt i roślin. Zanieczyszczenia te obejmują zarówno wody, glebę, jak i powietrze.

Reasumując, wśród argumentów przeciwko stosowaniu energii jądrowej rysują się następujące grupy:

• niekorzystny wpływ promieniowania jonizującego na środowisko naturalne (występowanie chorób o charakterze nowotworowym wśród ludzi i zwierząt),

• obniżenie zdrowotności ludności obszarów, na których występuje wzmożone promieniowanie,

• szybka zużywalność elektrowni atomowych (50-60 lat),

• brak skutecznych środków do zabezpieczenia i utylizacji odpadków promieniotwórczych,

• długi okres połowicznego rozpadu wielu izotopów promieniotwórczych, będących produktem ubocznym wykorzystywanych przemian jądrowych,

• poważne konsekwencje awarii elektrowni jądrowych lub obiektów wykorzystujących tę energię.

6. NAJWIĘKSZE KATASTROFY NUKLEARNE

Zastosowanie pierwiastków promieniotwórczych dla celów przemysłowych i militarnych naraża środowisko naturalne na wielkie niebezpieczeństwo. W przypadku komplikacji w obsłudze EJ do środowiska uwalniana jest bardzo duża dawka promieniowania jonizującego. Wyzwolone pyły są niebezpieczne zarówno dla terenów znajdujących się w pobliżu miejsca katastrofy, jak również dla tych całkiem odległych od centrum skażenia. Skutkiem tego jest napromieniowanie organizmów żywych, co często prowadzi do ich wczesnego wymierania.

Nim zaczęto przeciwdziałać skażeniom, na świecie miało miejsce wiele katastrof, których skutki dotknęły nasze środowisko czy też ludzi przebywających w pobliżu katastrofy. Tymi, o których warto wiedzieć, są:

• Detroit (USA), 1951 r. - awaria reaktora powielającego typu EBR-1,

• Windscale (Wielka Brytania), 1957 r. - pożar powielającego reaktora atomowego na skutek zapalenia się bloków grafitu,

• Chalk River (Kanada), 1958 r. - wyciek wody ciężkiej zanieczyszczonej substancjami promieniotwórczymi,

• Idaho Falls (USA), 1961 r. - emisja substancji radioaktywnych,

• Lingen (Niemcy), 1969 r. - obfita emisja substancji radioaktywnych,

• Chalk River (Kanada), 1972 r. - wyciek wody radioaktywnej,

• Gundremmingen (Niemcy), 1975 r. - emisja pary radioaktywnej,

• Harrisburg (USA), 1979 r. - wyciek wody radioaktywnej, emisja gazów promieniotwórczych,

• Tsuruga (Japonia), 1981 r. - wyciek wody radioaktywnej, zanieczyszczenie akwenu,

• Sellafield (Wielka Brytania), 1986 r. - wydostanie się paliwa radioaktywnego,

• Czarnobyl (Ukraina), 1986 r. - zniszczenie reaktora jądrowego, zanieczyszczenie znacznego obszaru izotopami promieniotwórczymi.

Ostatnia z wymienionych katastrof była jedną z największych. Skażenia powstałe w jej wyniku dotknęły niemal całą Europę. Wśród mieszkańców różnych państw podejrzewa się wzrost obserwowanych powikłań, które mogły nastąpić w wyniku ekspozycji na działanie promieniowania bądź też absorpcji substancji promieniotwórczych. W Polsce do niskiego skazenia izotopami promieniotwórczymi przyczyniły się korzystne zjawiska pogodowe, jakie panowały 26 kwietnia 1986 r. Skażone powietrze w ciagu pierwszych trzydziestu godzin po awarii omijało Polskę i dopiero po 27 kwietnia wtargnęło na Podlasie. Następnie wędrowało nad wschodnią częścią Mazowsza w stronę Pojezierza Olsztyńsko-Mrągowskiego. Kolejna zmiana warunków meteorologicznych doprowadziła do przemieszczenia skażonego powietrza w stronę Polski południowo-zachodniej, nad Czechy oraz na południe Niemiec. Po 1 maja wielkość koncentracji cezu na Opolszczyźnie osiągnęła 100 kBq/m² (kilkobekereli na metr kwadratowy) co stanowiło znaczne przekroczenie normy.

Opad cezu, jako jednego z głównych produktów wybuchu, spowodował skażenie atmosfery, zbiorników wodnych i gleby, ale mimo to aż 90% powierzchni kraju posiada obecnie niską koncentrację cezu. Średnia aktywność tego pierwiastka na terenie Polski wynosi 4,67 kBq/m².

W środę 28 marca 1979 r. w elektrowni "Three Mile Island" koło Harrisburga wydarzyła się awaria, która wstrząsnęła społeczeństwem nie tylko Stanów Zjednoczonych, ale także państw dość odległych. Wyciek wody radioaktywnej stworzył duże zagrożenie dla flory i fauny okolicznych terenów. Elektrownia została wybudowana w odległości niespełna 4 km od dużego miasta - Harrisburga. Stanowiła zatem potencjalne zagrożenie dla ogromnej rzeszy ludności. Lokalizacja to tylko jedno z niedopatrzeń własciciela elektrowni. Posiadała ona mianowicie wady konstrukcyjne, które były przyczyną zaistnienia awarii. Firma, która prowadziła budowę tego pensylwańskiego zakładu energetycznego, nie miała na uwadze zapewnienia bezpiecznej pracy elektrowni. Liczyła się szybkość, efekt i pieniadze.

W ciągu kilku dni od wystąpienia awarii, specjaliści borykali się z usuwaniem skażeń, a także zabezpieczeniem reaktora nr 1 przed wybuchem. W górnej jego części zgromadziły się bowiem wybuchowe gazy (wodór i tlen), powstałe na skutek katalitycznego rozkładu wody. Zaistniało niebezpieczeństwo wybuchu, który spowodowałby wydostanie się do atmosfery bardzo dużej ilości izotopów. Skaziłyby one rozległy obszar, podobnie jak było 7 lat później w przypadku awarii w Czarnobylu.

Ostatecznie postawiono na aspekty ekonomiczne. Nie zaprzestano budowania elektrowni jądrowych w Stanach Zjednoczonych. Stopniowo wypierają one zakłady energetyczne wykorzystujące tradycyjne paliwa (jak ropa naftowa). Protesty stłumiono. Elektrownie jądrowe budowano dalej.

7. SKŁADOWISKA ODPADÓW RADIOAKTYWNYCH

Analizując źródła emisji promieniowania jonizującego nie sposób nie zwrócić uwagi na składowiska odpadów radioaktywnych. Szczególnie dużo nuklearnych śmietników znajduje się na terenie Francji, Niemiec, USA oraz państw powstałych po rozpadzie ZSRR. Na nuklearnych śmietnikach składowane są odpady wszelkiego typu:

• zużyte paliwo jądrowe,

• pojemniki po paliwie,

• osłony reaktorów,

• napromieniowany sprzęt,

• ubrania robocze,

• odpady ciekłe,

• inne.

Składowiska odpadów promieniotwórczych w odróżnieniu od zwykłych mogilników zajmują zwykle duże obszary i są zagrożeniem zarówno dla atmosfery, gleby, jak i wód. Klasycznym przykładem śmietnika nuklearnego jest Hanford. Obszar, na którym przechowuje się tam bezużyteczne materiały promieniotwórcze, zajmuje aż 1450 km².

EJ stanowią dla przyrody bardzo duże zagrożenie. Jednak podczas przemian paliwa nuklearnego, zachodzących w reaktorach atomowych, powstają nowe pierwiastki promieniotwórcze. Co z nim zrobić? Najczęściej takie bezużyteczne odpady przemian jądrowych przechowuje się na wydzielonych terenach, w specjalnych budynkach. Niektóre elektrownie nawet chwalą się, iż ich odpady są tak doskonale zabezpieczone, że wyklucza się jakiekolwiek skutki uboczne ich przechowywania. Gromadzenie odpadów na wyizolowanych terenach to jednak duży problem. Sposoby zabezpieczania ich przed wydostaniem do środowiska, w którym żyjemy, nie są na tyle rozwinięte, by można pozbyć się wszelkich obaw wobec możliwości powstania rozległych skażeń.

Składowiska substancji promieniotwórczych nierzadko są rozproszone. Duży obszar zajmowany jest przez zbiorniki z odpadami radioaktywnymi pod różnymi postaciami i o różnej szkodliwości. Duży problem stanowią odpady ciekłe, które mogą bezpośrednio przenikać do gleby i wód. Wprowadzenie takiej cieczy do zbiorników śródlądowych miałoby katastrofalny wydźwięk. Ciecze znajdujące się w basenach w Hanford, przenikają do gleby, powodując jej znaczne skażenia. Mogą dostać się do wód gruntowych, a pośrednio do zbiorników, z których czerpana jest woda pitna. Na pewno wykryto by skażenie wody odpowiednio wcześnie, ale wtedy nastąpiłyby problemy z jej dostawą do wielu miast w Stanach Zjednoczonych. To oczywiście skutek krótkofalowy. Należy sobie jednak uświadomić, że okres połowicznego rozpadu składowanych odpadów trwa wiele setek czy tysięcy lat. Sztuczne oczyszczenie większych ilości wody z substancji promieniotwórczych to proces praktycznie niemożliwy do przeprowadzenia. Przeniknięcie cieczy promieniotwórczych do zbiorników wodnych nie jest wcale takie dalekie od rzeczywistości. Przykładowo, niedaleko śmietnika odpadów radioaktywnych w Hanfordzie płynie rzeka - Kolumbia. Skażenia wód odnotowano w byłym ZSRR.

Pyły promieniotwórcze zawarte w nieodpowiednio zabezpieczonych odpadach mogą być przenoszone przez wiatr na dość duże odległości. Przez to tereny położone nawet stosunkowo daleko mogą być poddane działaniu szkodliwego promieniowania. Odpady znajdujące się na składowisku (stałe i ciekłe) same emitują promieniowanie, dzięki czemu dłuższe przebywanie na niektórych obszarach może być niebezpieczne. Należy sobie wyobrazić, na pochłanianie jakich dawek promieniowania narażona jest flora tych terenów.

Drugim krajem, na terenie którego funkcjonuje wiele elektrowni jądrowych, jest Rosja i kraje powstałe po upadku ZSRR. Jak tam przedstawia się problem składowania i dekontaminacji, tego do końca nie możemy być pewni. Oglądając telewizyjne programy popularno-naukowe zauwazyłem, że osoby zarządzające elektrowniami atomowymi w Rosji zwykle bardzo podkreślały ich niemalże obojętność dla środowiska. Pokazywano specjalne budynki zaopatrzone w wiele osłon, takich że promieniowanie nie może wydostać się na zewnątrz, choćby nawet bardzo chciało. Budynki takie zostały zaprojektowane na wiele lat. Zmieści się w nich tyle odpadów, ile wytworzy elektrownia podczas całej swojej pracy, aż do zamknięcia. O te odpady będzie się jeszcze martwiło kilkadziesiąt pokoleń. Jest to więc zdecydowanie działalność destrukcyjna dla naszego środowiska. Żadna elektrownia nie jest wieczna. Po jej demontażu trzeba coś zrobić z elementami osłon reaktorów. Tego nie można przecież wyrzucić do kosza stojącego opodal przystanku autobusowego.

Składowanie odpadów będących wytworem pracy elektrowni atomowych jest niezwykle uciążliwe, o wiele bardziej niż przechowywanie izotopów używanych w medycynie czy przemyśle.

Rozważając problem odpadów radioaktywnych, warto również wspomnieć o nielegalnych składowiskach takich substancji. Bogatsze państwa często chcą się pozbyć odpadów promieniotwórczych. Płacą one przedsiębiorcom z krajów biedniejszych, na przykład rozwijających się, za udostępnienie terenu na ich składowanie. Kilka lat temu słyszałem w telewizji o odkryciu takiego nielegalnego śmietnika radioaktywnego. Były tam zwożone odpady z Niemiec. Sprawa ucichła. Nie wiadomo jednak, czy obecnie istnieją takie składowiska odpadów promieniotwórczych na terenie Polski, a jeśli tak, to ile ich jest.

8. ODPADY, SKAŻENIA, DEKONTAMINACJA

Składowanie odpadów promieniotwórczych to duży problem, który może jeszcze długo czekać na rozwiązanie. Obecnie należy liczyć się z powstawaniem nowych skażeń, które trzeba będzie usuwać. Usuwanie zanieczyszczeń i przywracanie skażonym terenom właściwości nisz ekologicznych nazywamy dekontaminacją.

Pracownicy laboratoriów badawczych znaleźli kilka sposobów na skuteczne zahamowanie rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń radioaktywnych. Postępu w tej dziedzinie dokonali uczeni amerykańscy, pracownicy Instytutu w Hanfordzie. Jako sposób na unieszkodliwienie cieczy zawierającej substancje radioaktywne proponują zeszkliwianie. Proces ten polega na przejściu z substancji ciekłej w substancję stałą, czyli zmianie jej stanu skupienia po dodaniu odpowiednich związków chemicznych (stopieniu ze składnikami szkła). Zeszkliwione ciecze mogą później być przechowywane na składowisku. Substancja promieniotwórcza byłaby już wtedy dobrze zabezpieczona przed rozprzestrzenianiem i bezpieczna w transporcie. Proces niemalże niezawodny, ale kosztowny, no i oczywiście pojawiają się tutaj komplikacje techniczne. Ciecze zlokalizowane w niektórych śmietnikach nuklearnych, na przykład w Hanford, to roztwory różnych substancji. Nikt nie potrafi dokładnie określić ich składu. Ciecz ma różne stężenie w różnych miejscach, a także różną gęstość. Utrudnia to radykalnie przeprowadzenie procesu zeszkliwiania. W podobny sposób zabezpiecza się wysokoaktywne odpady stałe.

Problemem jest przechowywanie betonowych osłon reaktorów. Emitują one wciąż znaczne ilości promieniowania gamma. Na składowiskach zajmują duży obszar. Nikt nie zna sposobu na skuteczne zabezpieczenie tychze osłon.

W akcjach ratowniczych, podczas katastrof atomowych używa się sprzętu takiego, jak helikoptery czy samochody. Również te pojazdy ulegają napromieniowaniu i przechowywane są na odosobnionych terenach. Także w zakresie dekontaminacji tych terenów nie nastąpił większy postęp.

Zużyte paliwo nuklearne to istna plaga. Trzeba je przechowywać przez wiele lat, gdyż okres połowicznego rozpadu jest zwykle w tym przypadku bardzo długi. Pozostaje tylko odpowiednio zabezpieczyć te substancje promieniotwórcze, a zmartwienie zostawić przyszłym pokoleniom. Niektórzy proponują wysyłać te substancje w przestrzeń międzyplanetarną (zostało to opisane w punkcie czwartym). Nie jest to pomysł możliwy do zrealizowania obecnie, gdyż wysłanie każdego kolejnego kilograma materii w kosmos wymaga włożenia niemałego kapitału. Niektóre państwa stosujące energię jądrową zużyte paliwo nuklearne wykorzystują do budowy bomb atomowych.

Sposoby dekontaminacji są słabo rozwinięte. Ludzie zajmujący się tym problemem na razie poprzestają głównie na rozważaniach teoretycznych. Wielokrotnie wysuwano propozycję wyrzucania niepotrzebnych substancji promieniotwórczych do głębokich wód oceanów. Mogłyby one (na przykład jako sole) rozpuszczać się w wodzie. Zwolennicy tej metody uważają, że wody oceanicznej jest tyle, że rozpuszczone odpady nie zwiększą zauważalnie aktywności wody. Trzeba jednak pamiętać, że zanim substancje te zostaną rozprowadzone w całej objętości wody oceanicznej, mogą lokalnie powstawać ich duże koncentracje. Substancje te z całą pewnością będą wchodzić w łańcuchy pokarmowe ekosystemów oceanicznych. Radionuklidy będą zatem kumulować się w bardzo dużych stężeniach w wybranych narządach osobników wyższych poziomów troficznych. W końcu okaże się, że nie można jeść i w ogóle łowić jakichś ryb z powodu promieniotwórczości. Pamiętajmy, woda to podstawa wszelkiego życia. Nie dopusćmy zatem do skażenia naszych wód.

Odmiennym problemem jest usuwanie szkód wynikających z zaistniałego skażenia. O ile w przypadku składowisk odpadów można mówić o skutecznej dekontaminacji, tak w przypadku skażeń nawet najbardziej wytezone działania nie przynoszą znaczącego efektu. Skażenia dotykają zwykle rozległych obszarów, co utrudnia działania. Po wybuchu reaktora w Czarnobylu istniało zagrożenie radionuklidami opadającymi na ziemię w postaci aerozoli. Opracowano metodę zabezpieczenia ukraińskich pól przed osiadaniem tych promieniotwórczych pyłów. Z powietrza rozpylano ciekły polimer, który opadając tworzył cienką, nieprzepuszczalną błonę. Osiadały na niej wszelkie pyły, a po zażegnaniu zagrożenia można ją było zdjąć i przechowywać w mogilniku. Pojawił się natomiast paradoks, a mianowicie zastosowany polimer okazał się rakotwórczy i biologicznie szkodliwy, będąc przyczyną chorób nowotworowych.

Stałe drobiny radioaktywne wprowadzone do wód osiadają po jakimś czasie na dnie. Można je stamtąd wydobyć, obniżając skażenie terenu. Tak też robiono po awarii w Czarnobylu, gdy okazało się, że wiele izotopów dostało się do rzeki (Prypeci). W związku z unowocześnianiem technologii usuwania skażeń, być może w przyszłości stanie się możliwe sztuczne wytrącanie substancji radioaktywnych. W postaci osadów łatwiej jest je wydobyć ze zbiornika.

9. BOMBY ATOMOWE

Rozważając ten problem, przedstawię krótko historię powstawania pierwszych bomb atomowych. Wszystko zaczęło się w 1938 r., gdy Otto Hahn odkrył zjawisko rozszczepiania jąder atomów. Wiadomość ta wywołała poruszenie w środowisku fizyków jądrowych. Pojawiła się groźba zbudowania w nazistowskich Niemczech nowej, potężnej broni. Rok później węgierski uczony Leo Szilard wysłał do prezydenta Stanów Zjednoczonych Franklina D. Roosevelta list ostrzegający o możliwości zbudowania przez Niemców bomby o niespotykanej dotąd sile. List podpisany przez samego Alberta Einsteina wywołał należyty oddźwięk - prezydent wydał rozkaz rozpoczęcia prac nad zbudowaniem nowej broni w Ameryce. Sprawa nabrała jednak rozmachu po przystąpieniu Stanów Zjednoczonych do wojny, a prace rozpoczęły się dopiero w 1942 r., kiedy to Włoch Enrico Fermi zbudował w chicagowskim uniwersytecie pierwszy reaktor atomowy.

Budowa bomby atomowej musiała być otoczona ścisłą tajemnicą. Zbudowano więc w ukrytym wśród gór Nowego Meksyku Los Alamos tajny ośrodek badań. W zespole badawczym znaleźli się: Jacob Robert Oppenheimer, Edward Teller, Richard Feynman, Enrico Fermi, Hans Bethe, Stanisław Ulam (Polak żydowskiego pochodzenia) i jeszcze wielu innych (z Los Alamos współpracował także Niels Bohr - w owym czasie chyba drugi w sławie i autorytecie po Einsteinie). W Oakridge powstały zakłady wzbogacania uranu metodą dyfuzji gazowej, a w Hanfordzie produkowano pluton. Wszystko to kosztowało ok. 2 mld $. Szefem wojskowym tego projektu, ochrzczonego kryptonimem "Manhattan Project", został generał Leslie Groves.

16 lipca 1945 r. o godz. 5³⁰ dokonano próbnego wybuchu na pustyni niedaleko Alamogordo. Wieża, na której zawieszono bombę, "wyparowała". Powstał krater o średnicy 400 m. Oto siła 17 do 20 kt TNT wyzwolonych z zaledwie 1 kg uranu. Depesza do prezydenta Trumana brzmiała: Operowany dziś rano. Diagnoza jeszcze niepełna, ale rezultaty wydają się zadowalające i już przekraczają wszelkie oczekiwania. Odpowiedź: Najserdeczniejsze gratulacje dla lekarza i jego pacjenta.

Powstały jeszcze dwie bomby: "Little Boy" i "Fat Man". Pierwsza z nich w swoim wnętrzu zawierała zaślepioną lufę armatnią, na której końcach znajdował się uran U 235. Wybuch zwykłego ładunku wybuchowego powodował zetknięcie obu części w jedną o masie krytycznej, co inicjowało reakcję łańcuchową. "Chłopczyk" ważył 4082,4 kg, miał średnicę 58,42 cm, długość 304,8 cm i moc 12 kt TNT. Druga bomba (średnica 152,4 cm, długość 325,12 cm, masa 4536 kg, moc 20 kt TNT) działała na zasadzie implozji (połączenia) wielu kawałków plutonu Pu 239, umieszczonego na bocznych ściankach i powstaniu kuli o masie krytycznej.

Po udanej próbie w Alamogordo Leo Szilard powtórnie wysłał list do prezydenta Trumana (podpisany także przez Einsteina), proponując w nim zorganizowanie na Pacyfiku międzynarodowego pokazu wybuchu atomowego. Siła nowej broni miała przekonać Japonię o konieczności kapitulacji, a inne państwa nakłonić do zachowania pokoju. Prośbę jednak odrzucono. Świtem 6 sierpnia 1945 r. z wyspy Tinian wystartował bombowiec B-29 "Enola Gay", unosząc na swoim pokładzie bombę atomową "Little Boy" i skierował się na Hiroszimę. O godz. 9¹⁶, na wysokości 600 m nad miastem, nastąpił wybuch. Atak jądrowy na Hiroszimę zabił ok. 80 tys. ludzi, zaś w Nagasaki zginęło około 35 tys. Liczba rannych, zaginionych, cierpiących na chorobę popromienną sięga setek tysięcy.

Co prawda świat nie przeżył jeszcze wojny atomowej, ale trudno się oprzeć wrażeniu, że 16 lipca 1945 r. człowiek uwolnił siły, nad którymi nie może do końca zapanować. Zdawali sobie z tego sprawę także twórcy nowej broni, z których wielu (m.in. Oppenheimer) stało się zagorzałymi przeciwnikami tak bomby atomowej, jak i późniejszej wodorowej. Czy jednak nie za późno? Gdy w 1945 r. na poligonie w Alamogordo wybuchła pierwsza bomba atomowa, naukowcy z "Manhattan Project" byli przerażeni niszczycielską siłą nowej broni. Stopniowo zdawali sobie sprawę, jak potężną moc oddali w nie zawsze dobre ręce ludzkości. Był jednak wśród nich pochodzący z Węgier, już wtedy wybitny fizyk, dla którego bomba atomowa była tylko etapem na drodze do skonstruowania o wiele silniejszej broni ochrzczonej kryptonimem "Super". To właśnie Edwardowi Tellerowi przypadło później miano "ojca bomby wodorowej".

Bomba ta, zwana też termojądrową, działa poniekąd odwrotnie do typowej bomby atomowej. Ogromna energia powstaje w wyniku syntezy jąder deuteru i trytu, w wyniku czego tworzy się jądro helu. Jest to zatem podobna reakcja do tych, które mają miejsce na przykład na Słońcu. Do syntezy potrzeba jednak bardzo wysokiej temperatury, która jest uzyskiwana w wyniku reakcji rozszczepienia, bowiem bomba wodorowa składa się z zewnętrznej powłoki z uranu U 238 i wewnętrznej z deuterku litu. Bomba termojądrowa jest wielokrotnie silniejsza od klasycznej bomby atomowej. Pierwszą eksplozję termojądrową przeprowadzili Amerykanie 1 września 1952 r. na poligonie na Wyspach Marshalla (bomba ważyła 65 t i była około 6-krotnie mocniejsza od "Little Boy" zrzuconego na Hiroszimę). Jednak już wkrótce utracili oni monopol także na tę broń. W 1953 r. wyprodukował ją ZSRR, w 1957 r. Wielka Brytania, a w 1969 r. Chiny. Mierzona w megatonach TNT moc głowic termojądrowych jest o wiele większym zagrożeniem niż mających stosunkowo niewielki zasięg zwykłych bomb atomowych.

Edward Teller był także pomysłodawcą jeszcze bardziej wyrafinowanej broni - bomby neutronowej. Jednak technika lat 50. stała na zbyt niskim poziomie, aby pomysł ten zrealizować. Największym problemem wojskowym w zastosowaniu bomb atomowych i wodorowych było powodowanie silnego skażenia, które utrzymywało się dość długo i stanowiło zagrożenie także dla własnych żołnierzy wyruszających na opanowanie skażonego po wybuchu terenu wroga. Nawet po odczekaniu pewnego czasu zagrożenie to istnieje nadal, powodując, że teren po wybuchu jadrowym właściwie nie nadaje się do życia. Rozwiązaniem tego problemu miała być właśnie broń neutronowa.

Jej działanie polega na wytwarzaniu w momencie wybuchu energii w postaci szybkich neutronów. Strumień tych cząstek ma tę własność, że niszczy wszelkie życie, atakując zwłaszcza układ nerwowy, nie powodując natomiast bezpośrednio skażenia. Po niedługim czasie od wybuchu neutrony te "umierają", pozostawiając teren bezpieczny dla przybywających wojsk. Broń neutronowa nadaje się zwłaszcza do używania jako taktyczny środek bojowy. Przy wybuchu na wysokości ok. 100-200 m ludzie tracą zdolność do walki natychmiast w promieniu 800 m. Dawka otrzymana przez nich powoduje śmierć w ciągu godziny. Do 1400 m od miejsca wybuchu dawka powoduje śmierć człowieka w ciągu kilku dni od detonacji. Swoistą "zaletą" broni neutronowej jest to, że przebywanie w domu czy w czołgu chroni w bardzo nieznaczny sposób. Możliwe jest także stosowanie jej przeciw wrogim samolotom, a także okrętom nawodnym, których gruby pancerz jest bezużyteczny. Jedynie okręty podwodne w zanurzeniu są zabezpieczone przed działaniem strumienia szybkich neutronów.

Opis wpływu detonacji bomb jądrowych na ekosystemy świata mógłby wydawać się sztuczny. Jest sprawą jasną, że zadaniem jakiejkolwiek broni jest doprowadzenie do destrukcji. Tak też jest w przypadku tej broni, tyle że siła niszczycielska broni atomowej jest na tyle duża, że brzemię jej zastosowania może ciążyć na biosferze ziemskiej przez setki lat. Masowe jej zastosowanie może także spowodować totalną zagładę życia na Ziemi. Paradoksem jest możliwość przeżycia najdrobniejszych organizmów, które są dość odporne na promieniowanie. Może się okazać, że na Ziemi pozostaną pierwotniaki, drobne skorupiaki itp. Ewolucja potoczyłaby się od nowa. Taki stan rzeczy jest wprost niewyobrażalny. Jednak niekontrolowana broń jądrowa to potencjalne możliwości zagłady świata.

Pomimo tego ogromnego zagrożenia broń nuklearna istnieje. Posiada ją wiele państw, bo przecież nikt nie zrezygnuje z tak silnego środka bojowego. Każde państwo chce być bezpieczne. Ma to pewne zalety, gdyż moze ono wykazać zdolność kontrataku i zniszczyć teren napastnika, który własnie chce wypróbować nową niszczycielską broń.

Nie sposób nie wspomnieć o próbach nuklearnych, których skutki mogą wiązać się z emisją promieniowania, jak i pyłów promieniotwórczych - możnaby powiedzieć - bez powodu. Dobitną tego ilustracją są próby broni jądrowej, przeprowadzone na atolu Bikini. Były to kiedyś piękne, zasobne wyspy, obfitujące w roślinność i zadziwiające zwierzęta. Po serii detonacji pozostało tam jedno wielkie, radioaktywne pobojowisko. Nie ma tam miejsca na normalną sukcesję ekologiczną. Zjawisko to, które ze skały uczyni ekosystem lasu, nie może przebiegać dobrze w środowisku tak silnie skażonym. Poszczególne organizmy nie mają tak dużego zakresu tolerancji na promieniowanie i nie pomogą tu nawet najnowsze teorie radiologiczne. Ostatnio próbne detonacje bomb jądrowych wykonywane były przez Francję. Wywołało to sprzeciw organizacji ekologicznych. Widać niektóre państwa uważają, że nie mają jeszcze dość rozwiniętej techniki budowy bomb atomowych. Mają ich już jednak pewną liczbę i są w stanie bombardować przeciwnika, powodując skażenie, które w wymiarze czasowym naszego życia jest nieodwracalne.

Obecnie sześć państw oficjalnie posiada bomby jądrowe lub termojądrowe. Nie wiadomo jednak, ile krajów lub też organizacji terrorystycznych skonstruowało lub próbuje zbudować taką broń. Z politycznego punktu widzenia bomby atomowe mogą odegrać dużą rolę w stosunkach pomiedzy państwami. Są traktowane już nie tylko jako środek bojowy o dużej energii działania, ale także jako zabezpieczenie i motyw do oceny pozycji danego państwa, nie tylko pod względem militarnym. Bomby wykorzystujące zjawisko rozszczepiania jąder atomów odegrały już dużą rolę w historii. Wszystko wskazuje jednak na to, że w przypadku wybuchu wojny o większym zasięgu terytorialnym, mogą być użyte ponownie. Skutki takiej wojny mogą stać się zagładą dla ludzkości.

10. PODSUMOWANIE

Od kiedy społeczeństwo świata zaczęło korzystać z dobrodziejstw techniki jądrowej, ujawniły się następujące jej zastosowania:

• produkcja energii elektrycznej,

• zastosowanie izotopów w badaniach medycznych i radioterapii,

• uzyskiwanie efektywnych technologii w przemyśle (na przykład radiografia, inne ekspertyzy jakościowe - zatem podniesienie standardu produkcji),

• możliwość produkcji silników wykorzystujących energię jądrową (okręty, samoloty, rakiety),

• produkcja broni jądrowej.

Zastosowanie energii jądrowej może budzić obawy, gdyż jak niejednokrotnie pokazała historia, może ona wyrządzić dużo szkód na wiele sposobów. Degradacja ekosystemów świata, różnych biomów następowała wielokrotnie właśnie z przyczyn funkcjonowania takich zakładów energetycznych. Broń jądrowa z założenia ma za zadanie niszczyć. Niszczy rzeczywiście prawie wszystko, przyrodę również. Budowa pojazdów o napedzie atomowym też jest co najmniej wątpliwa. Są udokumentowane przypadki zatapiania nuklearnych łodzi podwodnych przez Związek Radziecki. Wycofywanie radioizotopów z medycyny i przemysłu z powodu obaw o przyrodę nie miałoby natomiast najmniejszego sensu.

Społeczność kuli ziemskiej wyemitowała już do przyrody ogromne ilości izotopów promieniotwórczych. Te długożyciowe, zalegając w przyrodzie, eliminują ją czy też fatalnie oddziałują na rozmaite sposoby. To o wiele gorsze od epidemii pasożytów, które po doprowadzeniu żywiciela do śmierci same giną. Nuklidy radioaktywne zalegają zaś i usilnie atakują tkanki organizmów żyjących na Ziemi.

Radiosozologia to szacowanie szkód wywołanych wprowadzaniem substancji promieniotwórczych do środowiska, jak i samego promieniowania. Trzeba wiedzieć, z czym należy walczyć a z czym nie. Należy skupić siły na ograniczeniu wprowadzania szkodliwych izotopów do środowiska, a równocześnie zająć się tworzeniem skutecznych metod ich unieszkodliwiania. Gdy promieniotwórczość ogarnie nas zewsząd, wtedy może być już za późno na prowadzenie działań ochronnych na większą skalę.

---