Co stanie się z Warszawą i jej mieszkańcami po wybuchu „brudnej bomby”? NCBJ przeprowadziło szacunki

Rozpatrzmy zagrożenie, jakie wiązałoby się z rozproszeniem plutonu, powszechnie uważanego za najgroźniejszy materiał radioaktywny, na ruchliwej ulicy wielkiego miasta, na przykład stolicy Polski – Warszawy –  pisze Dr inż. Andrzej Strupczewski, prof. nadzw. Narodowego Centrum Badań Jądrowych o zagrożeniu terrorystycznym związanym z wybuchem brudnej bomby.

Kilogram plutonu rozproszonego w powietrzu w mieście o takiej gęstości zaludnienia jak Warszawa przy przeciętnych warunkach meteorologicznych może spowodować średnio 18 hipotetycznych zgonów wskutek wdychania pyłu w ciągu pierwszej godziny, z dalszymi 5 zgonami wskutek unoszenia pyłu w powietrze w ciągu pierwszego roku i jednym zgonem w ciągu dziesiątków tysięcy lat, gdy pluton pozostaje w górnej warstwie gleby. Łącznie daje to 24 możliwe hipotetyczne zgony na kilogram rozproszonego sztucznie rozdrobnionego plutonu

Rozproszony pluton nie jest więc skutecznym narzędziem terroryzmu. Co więcej, taka akcja nie przyniosłaby pożądanych przez terrorystów skutków, bo żaden zgon nie nastąpiłby wcześniej niż po 10 latach, a większość byłaby opóźniona o 20 do 40 lat – a terroryści chcą mieć ofiary śmiertelne natychmiast. Nie można też użyć plutonu jako narzędzia szantażu, bo z chwilą, gdy ludzie dowiedzą się o jego rozproszeniu, mogą łatwo podjąć działania ochronne, oddychając przez chusteczkę lub chroniąc się wewnątrz budynków. Znacznie skuteczniejszą bronią dla terrorystów są substancje chemiczne, które są znacznie łatwiejsze do zdobycia, jak gaz paraliżujący, który daje natychmiastowe wyniki w postaci trupów leżących na ulicy. Są one również możliwe do samodzielnego wyprodukowania w przeciętnym laboratorium, w przeciwieństwie do plutonu, który wymaga posiadania reaktora i zakładu przerobu wypalonego paliwa.

Zagrożenie od plutonu w organizmie człowieka

Główne zagrożenie ze strony plutonu powstaje, gdy po uwolnieniu z systemu zamykających go barier tworzy on zawiesinę drobnego pyłu w powietrzu i dostaje się przy oddychaniu do płuc. Można prosto obliczyć wielkość zagrożenia. Gdy wdycha się tlenek plutonu w postaci drobnego pyłu, to 25% tego pyłu pozostaje w płucach, 38% w górnym odcinku układu oddechowego, a reszta jest wydychana na zewnątrz. W ciągu kilku godzin usuwany jest z organizmu pluton, który osadził się w górnym odcinku układu oddechowego oraz 40% plutonu osadzonego w płucach. Pozostałe 60% plutonu w płucach – to jest (0,25x 0,60 =) 15% całości wdychanego plutonu, pozostaje w płucach przez dwa lata, a więc długo, ale dużo krócej, niż wynosi okres połowicznego rozpadu plutonu.

Znając ilość plutonu w płucach, w kościach i w pozostałych organach człowieka, oraz uwzględniając czas, przez jaki pluton przebywa w nich, zanim zostanie wydalony wskutek procesów biologicznych, B. Cohen określił dawkę promieniowania, jaką otrzymuje organizm człowieka od jednej tysiącznej mikrograma plutonu. Przyjmując pesymistycznie założenie, że każda nawet najmniejsza dawka promieniowania powoduje zagrożenie (tzw. hipoteza liniowa bezprogowa LNT) i ekstrapolując do zera skutki dużych dawek otrzymanych przez ludzi, którzy przeżyli bombardowanie Nagasaki lub Hiroszimy oraz górników narażonych na działanie radonu, amerykański Komitet Oceny Biologicznych Skutków Promieniowania (BEIR) opracował zależność ryzyka zachorowania na raka od dawki napromieniowania płuc. Wiele prac wskazuje, że hipoteza LNT jest zbyt pesymistyczna i promieniowanie przy małej mocy dawki nie jest szkodliwe. Ale przyjmując wskaźnik oparty na tej hipotezie możemy być pewni, że stosujemy podejście pesymistyczne, najbardziej ostrożne i rzeczywistość nie będzie gorsza od naszych przewidywań.

Zwykle wymieniany jako główne zagrożenie izotop plutonu Pu-239 o okresie połowicznego rozpadu 24 000 lat nie jest największym emiterem promieniowania. Inne izotopy plutonu o krótszych okresach połowicznego rozpadu ulegają rozpadowi szybciej, a więc na jednostkę czasu emitują więcej promieniowania. Dlatego współczynniki zagrożenia od mieszaniny izotopów plutonu typowej dla paliwa reaktorowego są wyższe niż dla samego Pu-239.

Uwzględniając te okoliczności, prof. Cohen w obszernym studium na temat plutonu wykazał, że można oczekiwać średnio jednego hipotetycznego zachorowania na nowotwory na każde 200 mikrogramów mieszaniny izotopów plutonu wchłoniętych i zatrzymanych w płucach, lub na 1 gram mieszaniny izotopów plutonu wchłoniętych drogą pokarmową.

Nie oznacza to, że przy wchłonięciu mniejszej ilości plutonu nie ma skutków zdrowotnych, a powyżej następuje nieuchronne zachorowanie. Według hipotezy LNT przyjmuje się, że jeśli N porcji plutonu po 200 mikrogramów zostanie wchłoniętych do płuc grupy ludzi dużo większej od N, to można oczekiwać N zachorowań na nowotwory. Praktyczne obserwacje dużych grup ludności narażonych na promieniowanie gamma wykazują, że takie podejście jest zbyt pesymistyczne, ale daje ono możność udowodnienia, że szkodliwość plutonu nie jest tak wielka jak twierdzą agitatorzy antynuklearni.

Wchłanianie plutonu po rozproszeniu go w powietrzu

Powyżej podaliśmy, jaka frakcja plutonu wdychanego przez człowieka osadza się w płucach. Należy przy tym uwzględnić, że trudno jest rozproszyć pluton w powietrzu jako pył, który można wdychać. Pojedyncze cząstki plutonu mają tendencję do koagulacji w bryłki o rozmiarach zbyt dużych, by można było wchłaniać je drogą oddechową. W doświadczeniach ze zwierzętami trzeba było sztucznie rozdrabniać pluton by spowodować wdychanie jego pyłu. W przypadku ataku terrorystycznego lub awarii reaktorowych jest to oczywiście niemożliwe. A przede wszystkim – nawet przy rozdrobnieniu i rozproszeniu plutonu tylko jego mała część jest wdychana przez ludzi.

Cohen przeprowadził obliczenie, w którym założył pesymistycznie, że kilogram plutonu zostaje w postaci drobnego pyłu rozproszony w Nowym Jorku przy przeciętnych warunkach pogodowych. Obliczenia rozpraszania atmosferycznego przeprowadzone zgodnie wymaganiami dozoru jądrowego USA wykazały, że w ciągu godziny, zanim wiatr wywieje pył plutonu z gęsto zaludnionego rejonu, zaledwie 1 cząstka na 100 000 byłaby wchłonięta przez ludzi drogą oddechową, co oznacza wchłonięcie do płuc ludzi 10 miligramów plutonu. Ale to obliczenie zostało wykonane dla gęstości zaludnienia równej 10 000 mieszkańców na km2. W warunkach polskich, przyjmując gęstość zaludnienia taką jak w Warszawie, to jest 3500 mieszk/km2, otrzymamy wynik 3-krotnie niższy, to jest sumaryczne wchłonięcie do płuc grupy narażonych mieszkańców około 3,5 mg plutonu. Przy ilości powodującej średnio jedno hipotetyczne zachorowanie na nowotwór wynoszącej 200 mikrogramów plutonu oznacza to wystąpienie 18 hipotetycznych zachorowań nowotworowych. I to po rozproszeniu KILOGRAMA plutonu – który według krzykliwych gróźb agitatorów antynuklearnych miałby wystarczyć do zabicia 17 miliardów ludzi – a więc więcej niż całej ludzkości!

Wchłanianie plutonu z osadu na ziemi

Zagrożenie powodowane bezpośrednio wdychaniem rozproszonego w powietrzu pyłu plutonu występuje przy przeciętnych warunkach atmosferycznych przez krótki czas do chwili, gdy pył plutonu zostanie usunięty wiatrem z wdychanego powietrza.

Potem cały pył plutonowy osiądzie na ziemi, ale wciąż będzie możliwość, że zostanie on powtórnie uniesiony wskutek wiatru lub działań człowieka. To niebezpieczeństwo maleje pod wpływem deszczu, rosy i innych procesów naturalnych i zanika niemal kompletnie po upływie roku. W sumie ocenia się, że unoszony w powietrze z ziemi pył plutonu spowoduje dodatkowe 5 hipotetycznych zgonów.

W ciągu kilku lat pluton przeniknie głęboko do ziemi stając się składnikiem górnej warstwy gleby. Pluton pozostaje radioaktywny przez wiele lat. Jego szkodliwość będzie zależała od tego, jakie jest prawdopodobieństwo powtórnego uniesienia cząstek plutonu w powietrze wskutek orki, prac budowlanych i procesów naturalnych, a następnie wchłonięcia ich przez ludzi drogą oddechowa. O wiele lżejszy od plutonu cez (izotop cez-137), który opadł po awarii w Czarnobylu w bardzo niewielkich ilościach m.in. na terenie Polski, znajduje się obecnie już kilka metrów pod powierzchnią ziemi.

Przeciętny atom znajdujący się w górnych 20 cm gleby ma 13 szans na miliard na rok by dostać się do organizmu człowieka. W długim okresie czasu pluton w glebie może być także wchłonięty przez korzenie roślin i dostać się w ten sposób do naszego pożywienia. Proces ten badano w wielu kontrolowanych doświadczeniach oraz w sytuacjach skażeń występujących po wybuchach bomb i w rejonach składowania odpadów radioaktywnych. Prawdopodobieństwo takich procesów silnie zależy od warunków geograficznych, ale nawet w najbardziej niekorzystnych warunkach może ono spowodować mniej niż jeden hipotetyczny zgon w ciągu dziesiątków tysięcy lat.