O co vlastně jde jaderným odpůrcům
ÚHEL POHLEDU: Jednou z příčin současné energetické krize je útlum jaderné energetiky v ekonomicky nejvýznamnějším evropském státě – Německu. Atomová energetika má samozřejmě mnoho technických a ekonomických aspektů, pokud však jde o její nebezpečnost, rozhoduje hledisko radiobiologické, tj. jaký vliv má záření, které je s jadernou energetikou spojené, na živé organismy a na člověka zvlášť.
Když v roce 1982 vyšel v časopise Scientific American článek A. C. Uptona o vlivu nízkých dávek pronikavého záření, mohli se zeleně orientovaní čtenáři názorně přesvědčit, jak byly jejich odhady zdravotního rizika atomových elektráren ve srovnání s ostatními riziky civilizovaného života absurdně nadsazené. Dotazovaní studenti a jistá ženská organizace totiž tehdy uvedli atomovou energetiku na prvním místě životních rizik, ačkoli ve skutečnosti zaujímala v USA těch let až 20. místo. Ležela nejen za kouřením, alkoholem, motorismem a střelnými zbraněmi, ale i za myslivostí, domácími spotřebiči, činností hasičů a policie, užíváním antikoncepčních prostředků a civilním letectvím. Po čtyřiceti letech se nezdá být informovanost o mnoho lepší.
Nedorozumění vzniká už tehdy, když se pod jednu střechu sestěhuje atomová elektrárna a atomová bomba. I když je fyzikální prapodstata obojího uvolňování energie táž – štěpení atomových jader –, jde o dvě naprosto různé věci. Ke zmatení pojmů přispěly katastrofy v Černobylu (1986) a Fukušimě (2011). Bylo by zajímavé uspořádat průzkum, kolik z nás považuje například havárii černobylské elektrárny za atomový výbuch, tj. výsledek lavinovité štěpné jaderné reakce, při které se uvolňuje obrovské množství tepelné a zářivé energie, včetně ionizační; asi by takových hlasů nebylo málo.
Ve skutečnosti byla exploze černobylské elektrárny „jen“ výbuchem z přehřátí. Požár zachvátil grafitové jádro reaktoru, což vedlo k prasknutí palivových tyčí a uvolnění štěpných produktů do okolí. Havárie ve Fukušimě byla důsledkem zatopení elektrárny vlnou tsunami, způsobenou mimořádně silným zemětřesením. Došlo s velkou pravděpodobností k závažnému poškození reaktoru, v němž začal ve velkém množství vznikat vodík, který byl následně příčinou tří mohutných explozí. Ve srovnání s výbuchem atomové bomby však tyto exploze na jedné straně postrádají ničivou tlakovou vlnu a nevedou k masivnímu přímému ozáření širokého okolí, na druhé straně rozptylují do prostředí podstatně vyšší množství radioaktivních izotopů. Jde o úplně odlišné události.
Další zmatek
S nerozlišováním jaderného a termického výbuchu souvisí další zmatek. Je potřeba rozlišit akutní nemoc z ozáření od následků, jako je vznik rakoviny a vývojových vad. Akutní nemoc z ozáření vzniká po velkých dávkách záření (kterým bylo typicky vystaveno celé tělo), probíhá řádově v týdnech a jsou při ní jen dvě možnosti: buď se během té doby úplně vyléčit, nebo zemřít. Charakteristikou akutní nemoci z ozáření je, že kdo dostane vysoké dávky záření, určitě – nejen s jistou pravděpodobností – onemocní; a závažnost nemoci se řídí velikostí dávky.
Po stránce biologické jde o tak velké dávky, že po nich masově hynou buňky citlivých tkání, především střeva a kostní dřeně, která produkuje krvinky. Tyto tkáně jsou závislé na přežití svých „kmenových“, tj. málo „vyprofilovaných“ buněk, které jediné jsou schopné obnovovat samy sebe a které jsou zdrojem případné obnovy tkáně. Buňky po vysokých dávkách záření hynou hlavně postižením své DNA. Ačkoli se jednotlivci od sebe mohou lišit citlivostí, dostavuje se radiační nemoc od dávky zhruba 1 sievertu (Sv) u všech ozářených; dávky nad 10 Sv jsou smrtelné i při maximální lékařské péči. Akutní projevy ozáření vysokými dávkami záření se shrnují pod pojem „deterministických účinků záření“, poněvadž po překročení prahu (1 Sv) se zákonitě dostavují u všech ozářených osob a jejich velikost závisí na dávce.
Akutní nemoc z ozáření nemusí širší veřejnost příliš zajímat: jde o jednotlivé případy, které se týkají určitých profesí a vždycky znamenají „mimořádnou událost“, porušení pravidel, havárii. V atomovém elektrárenství vznikla akutní nemoc z ozáření jen jednou, a to při svým způsobem zcela výjimečné havárii černobylské elektrárny.
Problém radiačního rizika, který právem zajímá veřejnost, je však v něčem jiném než v akutní nemoci z ozáření. Jde o účinky podstatně nižších dávek, takových, které přicházejí v úvahu v každodenním životě a v případě havárií v souvislosti nikoli s výbuchem samotným, ale s rozptýlením radioaktivních izotopů, ke kterému dochází po termickém výbuchu v okolí elektrárny (Fukušima) nebo i ve velkých vzdálenostech (Černobyl).
Uniklé radioaktivní izotopy, hlavně jódu a cezia, zvyšují přirozenou radioaktivitu zemského povrchu, dostávají se do půdy a spodních vod, do zemědělských produktů a do našich těl. Malá množství zářivé energie, kterou izotopy vyzařují, sice také mohou ojediněle buňky zabíjet, ale to je z hlediska organismu naprosto zanedbatelné (denně v těle vznikají a zanikají stovky miliard buněk). Podstatné je to, že některá buňka, která pohltila nepatrné množství zářivé energie zvlášť „nešťastným“ způsobem, tj. především do své DNA, může přežívat. Při postižení (zmutování) určitých genů se může tato buňka stát východiskem nebrzděného růstu svého potomstva, což znamená vznik maligního bujení, rakoviny. A pokud takové malé dávky postihnou varlata a vaječníky, může dojít k takovému zmutování pohlavních buněk, které se v nich vytvářejí, že to vede ke vzniku vývojových vad dětí, jež se ze zmutovaných buněk narodí. Živé buňky, počínaje bakteriemi, jsou na trvalý nápor na kvalitu genetické informace připraveny, a to od samého počátku své existence na Zemi. Organismy musejí snášet trvalé ozařování nízkými dávkami ze všudypřítomných a neodstranitelných příčin. Z kosmického prostoru dopadá na Zemi neustále intenzivní záření, radioaktivní izotopy jsou také běžně rozšířeny v horninách zemské kůry, dostávají se i do pitné vody a potravin a částečně se v těle zadržují. Zdrojem mutací je však už i sama látková výměna našich buněk.
Podstatou biologického účinku i malých dávek záření je poškození DNA, i když je jiného druhu než v případě dávek vysokých. Ne všechny malými dávkami vyvolané změny DNA jsou kritické. Buňky jsou vybaveny velice účinným kontrolním systémem, který pásku genetické informace neustále prohlíží, zjištěné odchylky („bodové mutace“) opravuje a neopravitelné buňky usmrcuje. Tento kontrolní systém snižuje počet nežádoucích změn DNA o několik řádů. Přesto některá ze změn opravě unikne, a jestli postihne některé z několika desítek genů souvisejících se vznikem zhoubného bujení, může dojít k nastartování rakovinného procesu. K nástupu nádorového onemocnění dochází u člověka až po různé, dost dlouhé době po ozáření: po 2–20 letech od ozáření se rozvíjí leukemie, některé pevné nádory vznikají třeba až po 35–40 letech.
Náhodnost radiačního postižení právě popsaného druhu vedla k označení těchto účinků jako nedeterministických. Maligní zvrat buňky, který unikl všem kontrolním a reparačním mechanismům těla, je naštěstí velmi vzácná událost. Není možné předpovědět, kdo při stejné dávce onemocní a kdo ne. Naopak u nemocných, například nádorem štítné žlázy, není možné říct, jestli za vznikem jejich nemoci stojí radioaktivní spad; v praxi je tato pravděpodobnost jen nepatrná. U nedeterministických účinků nezáleží na tom, jak velká dávka danou poruchu vyvolala, což je naopak charakteristická vlastnost akutní nemoci z ozáření. Samozřejmě že ti, kdo obdrželi velkou dávku (třeba jen na část těla u léčebného ozařování), jsou zároveň vystaveni i možnosti vzniku pozdních, nedeterministických účinků. I akutní nemoc z ozáření může mít své pozdní důsledky (leukemie a zákaly čočky).
Velkým problémem nedeterministických účinků je zdravotní význam úplně nejmenších dávek záření. Bylo by velmi důležité vědět, jestli už i nejmenší pohlcené dávky záření zvyšují pravděpodobnost zhoubného bujení a vrozených vad. Zde jsme bohužel stále odkázáni na dohady – především na extrapolace z oblasti vyšších dávek do oblasti malých dávek. Experimenty v oblasti několika mSv jsou prakticky neproveditelné a kromě toho – co platí pro myši, nemusí platit pro člověka. Stejně tak neprůkazné jsou v této oblasti i statistické studie na velkých ozářených skupinách lidí. Radiační hygiena proto zásadně vychází z předpokladu „bezprahového“ lineárního účinku záření, tj. že už i nejmenší dávky (navíc přijaté kdykoli za život a sečtené) úměrně zvyšují pravděpodobnost onemocnění. Naprostá většina uveřejněných odhadů zdravotních důsledků ozáření z bezprahové lineární hypotézy vychází; to může znamenat jisté nadhodnocení, ale stěží podhodnocení rizika malých dávek. Dávky mají být udržovány na úrovni tak nízké, jak je to jen rozumně dosažitelné s přihlédnutím k sociálním, ekonomickým a lékařsko-diagnostickým hlediskům (tzv. princip ALARA).
Lineární bezprahová hypotéza však zůstává jen hypotézou a existují ověřená pozorování a pokusy, které jí odporují. Stranou veřejné pozornosti zůstává jev zvaný „horméze“. Na jeho základě fakticky fungují lázně, které léčí s využitím radioaktivního plynu radonu, u nás lázně Jáchymov. Je možné citovat několik tisíc odborných publikací, podle kterých mohou mít malé dávky záření dokonce převážně příznivý účinek na „vitalitu“, plodnost, délku života, dokonce i na průběh rakoviny samé. Příčinou hormetických účinků by mohla být jakási předběžná adaptace na hrozící velké dávky. To je známo i u jiných druhů zátěže; v případě záření by mohly být malými dávkami nastartovány opravné mechanismy DNA.
Je možné uvést zajímavé příklady „horméze“: pokusný prvok Paramecium ztrácí schopnost se dělit, když byl olovem odstíněn od přírodního radiačního „pozadí“. Deset tisíc obyvatel zářením zamořených bytů (z kontaminované oceli) vykázalo po deseti letech podstatně nižší úmrtnost na rakovinu, než by to vyplývalo z lineárního bezprahového modelu; horméze je samozřejmě s bezprahovou hypotézou v zásadním sporu. Nejnovější experimentální výsledky však naznačují složitost situace. Byl např. zjištěn prudký pokles počtu buněk po nejmenších dávkách, který je teprve potom vyrovnán zvýšenou reparační aktivitou. Někdy vyvolávají malé dávky efekty známé jako epigenetické. Za této ne zcela vyjasněné situace zůstává zásada lineárního bezprahového účinku malých radiačních dávek stále vědecky doporučovaným základem hygienických norem pro záření (mimo Francii). Hygienické normy jsou tedy pravděpodobně spíš tvrdší než měkčí.
Čísla hovoří
Jakákoli diskuse o „jaderném nebezpečí“ se musí dřív nebo později obrátit k číslům. Vyjděme z odhadů oficiální zprávy Záření, účinky a zdroje, kterou vydal Program OSN pro ochranu životního prostředí roku 2016. Potravou přijímáme dávku 0,29 mSv/rok, kosmické záření nás zatěžuje dávkou 0,39 mSv, půda 0,48 mSv, radioaktivní plyn radon 1,3 mSv. (celkem 2,4 mSv ročně). A umělé zdroje? Jaderné elektrárny 0,0002 mSv ročně, spad izotopů z havárie v Černobylu 0,002 mSv, spad z testů jaderných zbraní 0,005 mSv, nukleární medicína 0,03 mSv, lékařská diagnostika (rtg atd.) 0,62 až 1,00 mSv/rok, umělé zdroje tedy celkem okolo 1,00 mSv/rok. Lékařská diagnostika je zdaleka největší zdroj umělé radiační zátěže (například komputerová tomografie zatěžuje pacienta dávkou 1–10 mSv), přičemž všechny umělé zdroje dohromady nedosahují zátěže z přírodních zdrojů. Zvýšené riziko vzniku rakoviny bylo prokázáno až od dávky zhruba 100 mSv. Je zřejmé, že jaderná energetika je pro obecnou populaci naprosto zanedbatelným rizikem (nemluvíme o profesích, které jsou s jadernou energetikou spojeny a pro které platí zvláštní předpisy).
Havárie atomových elektráren působí smrt hlavně nepřímo. V případě fukušimské elektrárny více než 1000 evakuovaných obyvatel zemřelo kvůli stresu způsobenému evakuací, ať již kvůli pokročilému věku, nebo z důvodu chronických onemocnění. Z předběžných průzkumů vyplývá, že pouze 1 % okolního obyvatelstva bylo vystaveno záření vyššímu než 10 mSv.
Současná technická opatření atomových elektráren snížila pravděpodobnost katastrofálních havárií (s významným rozptylem radioaktivního materiálu do okolí) na exrémně vzácné případy. Při tak nízké pravděpodobnosti už lidská společnost riskuje řadu jiných příhod: protržení přehrad, pády letadel do středu velkoměst.
„Nadstandardní“ ozáření obyvatel Německa z havárie v Černobylu činilo asi 1 mSv, tj. bylo ekvivalentní jedné přirozené roční dávce navíc (bez radonu!), to znamená méně než 20 nových případů maligních onemocnění za rok při obvyklých 150 tisících případů. Srovnejme si uvedená čísla s rizikem ostatních civilizačních faktorů. Pro Německo (tehdy západní) to bylo v roce 1989 okolo 10 000 úmrtí ročně při dopravních nehodách, 16 000 mrtvých v důsledku kouření, 50 000 lidí umírajících o 10 let dřív v důsledku přejídání. Samotná letecká doprava zatěžuje lidskou populaci – v důsledku zvýšené radiace ve velkých výškách – přibližně stejnou sumární dávkou jako celosvětová produkce jaderných elektráren.
Hromadný ústup od atomové energie, který v Německu prosadili Zelení, byl nepochybně předčasný. Atomová energie je dnes tak výraznou alternativou vůči fosilním palivům, že je možné ji považovat za podstatnou součást boje s oteplováním Země. Německo si dosud mohlo „dovolit“ vyřadit atomovou energii jen proto, že je obklopeno státy, které atomovou a uhelnou energii vyrábějí a se kterými Německo čile obchoduje. Věcná diskuse zdravotních rizik ionizačního záření by měla vést k odideologizování nukleární energetiky a přispět k racionálním politickým rozhodnutím.
Jiří Vácha, v letech 1963-1991 radiobiolog v Biofyzikálním ústavu Akademie věd
