רצף הפיצוצים בכור הגרעיני בפוקושימה שנפגע בעקבות רעידת האדמה החזקה שאירעה ביפן ב-11 במרץ 2011 מעורר דאגה ביפן ובמדינות נוספות. אני רוצה לעסוק באספקט אחד של הנושא ולספר על החומרים המסוכנים שאולי כבר דלפו מהכור ושעלולים לגרום לזיהום ארוך שנים באזורים נרחבים הסמוכים לכור.
חומר בקיע, דוגמת אורניום-235 (אורניום בעל 235 פרוטונים ונייטרונים בגרעין), משמש בכור גרעיני לקיום תגובת שרשרת גרעינית. כשנייטרון פוגע בגרעין של חומר בקיע, אותו חומר עובר ביקוע גרעיני, כלומר מתפצל לשני יסודות קלים יותר ופולט קרינה רדיואקטיבית. תוך כדי כך הוא משחרר נייטרונים נוספים שבתורם פוגעים בגרעינים נוספים של החומר הבקיע וממשיכים את תגובת השרשרת. החומרים שנוצרים בתהליך הביקוע הגרעיני ממשיכים לדעוך ותוך כדי כך משתחררת קרינה רדיואקטיבית נוספת.
כל עוד התהליך מתרחש בתוך הכור הגרעיני, הקרינה כמעט שלא יוצאת מתחום הכור ואינה מסוכנת עבור התושבים. אבל בעת תאונה גרעינית, הדלק הגרעיני ותוצרי הביקוע עלולים להיפלט החוצה ולהוות סיכון מיידי לכל מי שנחשף לחומרים הרדיואקטיביים וסיכון ארוך טווח לכל היצורים החיים שנמצאים באזור הזיהום, שמגיעים אליו אחר כך או שצורכים מזון שמקורו באזור המזוהם.
הסכנה בריכוז גבוה של חומרים רדיואקטיביים שחודרים לגוף או שנמצאים בסביבתנו היא אותה קרינה רדיואקטיבית הנפלטת מהם. האנרגיה של הקרינה הזו מספיק גבוהה על מנת ליינן אטומים, כלומר לשחרר מהם אלקטרונים ולהפוך אותם ליונים, ועל כן היא מסווגת בתור קרינה מייננת. קרינה מייננת עלולה לפגוע באטומים שונים בגוף האדם, ובפרט קרינה מייננת מסוגלת לפגוע באופן ישיר במולקולות דנ"א או ליצור רדיקלים חופשיים שאף הם מהווים סיכון גבוה לחומר הגנטי בגוף האדם. פגיעה בדנ"א באחד משני אופנים אלו עלולה להביא ליצירת כמות רבה של מוטציות בחומר הגנטי. המוטציות גורמות לייצור לא תקין של חלבונים ובמקרים מסוימים להתפתחות צורות שונות של סרטן או אפילו למוות מיידי אם מדובר בחשיפה לכמות גדולה של חומר רדיואקטיבי.
בעקבות תאונות גרעיניות בעולם, ובמיוחד לאחר האסון הנורא בצ'רנוביל, נאסף מידע רב על החומרים הרדיואקטיביים המסוכנים אשר משתחררים בעת דליפה רדיואקטיבית מכור גרעיני. הפרמטר החשוב ביותר הקובע את אופי הסכנה הוא זמן מחצית החיים של החומר, כלומר משך הזמן שבו מחצית מהאטומים הרדיואקטיביים יתפרקו. זמן מחצית החיים מגדיר את קצב ההתפרקות: זמן מחצית חיים קצר, משמעו שהחומר ידעך בקצב גבוה במשך זמן קצר; ואילו זמן מחצית חיים ארוך, משמעו שהחומר ידעך בקצב נמוך במשך זמן רב.
הגורמים העיקריים הנוספים שבעזרתם ניתן להעריך את מידת הסכנה מהחומר הם הכמות היחסית שלו כתוצר דעיכה של החומר הבקיע בכור (fission product yield) והאנרגיה של הקרינה הרדיואקטיבית המשתחררת ממנו. מידת ההשפעה של החומר הרדיואקטיבי על בני אדם תלויה באופי החומר: גז יכול לסכן אותנו רק אם אנו נושמים אותו, חומר נדיף עוזב את הכור ויכול להתפזר על פני הקרקע בקרבת הכור או לנדוד לאורך מרחקים ארוכים, ואילו חומר לא-נדיף יישאר בכור ההרוס ולא יהווה סכנה מחוצה לו. החומרים הנדיפים נבדלים זה מזה ביכולת ההתמוססות שלהם - חומרים שמתמוססים היטב במים יזהמו מקווי מים ואילו חומרים שכושר ההתמוססות שלהם נמוך יישארו בקרקע. גורם חשוב לא פחות הוא יכולת הספיגה של החומרים השונים בצמחים ובגופם של בעלי חיים.
בין האיזוטופים הרדיואקטיביים קצרי החיים, המסוכן ביותר הוא כנראה יוד-131. זהו חומר נדיף, בעל זמן מחצית חיים של 8 ימים, אשר נוצר בכור גרעיני בכמויות גדולות. יוד נספג בגוף ויש לו תפקיד חשוב בתפקוד בלוטת התריס. מכאן נובעת הסכנה העיקרית בחשיפה ליוד רדיואקטיבי - הוא עלול לגרום להתפתחות סרטן בלוטת התריס. האמצעי הטוב ביותר להקטין את מידת הספיגה של יוד רדיואקטיבי בגוף הוא שימוש בטבליות אשלגן יודי המכילות יוד-127 שהוא איזוטופ יציב ולא רדיואקטיבי. כשיש בבלוטת התריס כמות רבה של יוד יציב, היא תספוג פחות מהיוד הרדיואקטיבי שחודר לגוף. כאמור, זמן מחצית החיים הקצר של יוד-131 מצביע על כך שהחומר מהווה סכנה לאנשים שהיו קרובים לכור בעת התאונה, אך הוא כבר לא מהווה סכנה למי שמגיע לאזור מספר שבועות אחר האירוע.
חומרים בעלי זמן מחצית חיים של אלפי שנים ומעלה אינם מהווים בדרך כלל גורם סכנה משמעותי בטווח השנים של חיי אדם. חומרים בעלי זמן מחצית חיים של שנים בודדות עד עשרות שנים הם הסכנה הראשית עבורנו, וביניהם יש שניים שנחשבים למסוכנים במיוחד: סטרונטיום-90 וצסיום-137. שניהם חומרים נדיפים, בעלי זמן מחצית חיים של כ-30 שנה, נוצרים בכמויות גדולות בכורים גרעיניים, פולטים קרינה אנרגטית בעת הדעיכה שלהם ומסוגלים להיספג בקלות יחסית בגופם של יצורים חיים. סטרונטיום דומה במבנה הכימי שלו לסידן, ולכן הוא עלול להחליף את הסידן בגוף, וצסיום דומה לאשלגן.
מקרב שני החומרים הללו, צסיום מסוכן יותר בדליפות שמקורן בכורים גרעיניים - הוא נדיף יותר ומתפזר בטווח מרחקים גדול יותר. הוא היווה את הסכנה העיקרית לתושבי אוקראינה לאחר אסון צ'רנוביל, והוא אף הגיע לשטחים נרחבים באירופה יחד עם ענני החומרים הרדיואקטיביים שהשתחררו באירוע. עד היום הקרקע במרחק של עשרות קילומטרים מהכור בצ'רנוביל מזוהמת בצסיום-137 והחומר ממשיך להוות סכנה.
צסיום שנמצא בקרקע נספג בצמחים ובפטריות ובסופו של דבר עלול להגיע לגופנו לאחר כמה שלבים של שרשרת המזון. לחיות משק באזור צ'רנוביל סופק פיגמנט בשם כחול פרוסי שיכול להיקשר לצסיום במעיים ולשאת אותו אל מחוץ לגוף. זו שיטה יעילה גם בטיפול באנשים שבלעו כמות גדולה יחסית של צסיום. כחול פרוסי ואמצעים נוספים יכולים להקטין את כמות מקרי הסרטן המתפתחים באזור האסון, אולם טיפול יסודי בזיהום המסיבי וארוך הטווח הנוצר בעקבות דליפה גרעינית עדיין לא פותח.
לקריאה נוספת:
Introduction to Radiation Health Effects and Radiation Status at Fukushima
מקור למפה: http://www6.ufrgs.br/favet/imunovet/molecular_immunology/physicalcauses.htm
הכור הגרעיני בפוקושימה בימים טובים יותר
חומר בקיע, דוגמת אורניום-235 (אורניום בעל 235 פרוטונים ונייטרונים בגרעין), משמש בכור גרעיני לקיום תגובת שרשרת גרעינית. כשנייטרון פוגע בגרעין של חומר בקיע, אותו חומר עובר ביקוע גרעיני, כלומר מתפצל לשני יסודות קלים יותר ופולט קרינה רדיואקטיבית. תוך כדי כך הוא משחרר נייטרונים נוספים שבתורם פוגעים בגרעינים נוספים של החומר הבקיע וממשיכים את תגובת השרשרת. החומרים שנוצרים בתהליך הביקוע הגרעיני ממשיכים לדעוך ותוך כדי כך משתחררת קרינה רדיואקטיבית נוספת.
כל עוד התהליך מתרחש בתוך הכור הגרעיני, הקרינה כמעט שלא יוצאת מתחום הכור ואינה מסוכנת עבור התושבים. אבל בעת תאונה גרעינית, הדלק הגרעיני ותוצרי הביקוע עלולים להיפלט החוצה ולהוות סיכון מיידי לכל מי שנחשף לחומרים הרדיואקטיביים וסיכון ארוך טווח לכל היצורים החיים שנמצאים באזור הזיהום, שמגיעים אליו אחר כך או שצורכים מזון שמקורו באזור המזוהם.
הכור הגרעיני בפוקושימה לאחר סדרת הפיצוצים שאירעה בו
הסכנה בריכוז גבוה של חומרים רדיואקטיביים שחודרים לגוף או שנמצאים בסביבתנו היא אותה קרינה רדיואקטיבית הנפלטת מהם. האנרגיה של הקרינה הזו מספיק גבוהה על מנת ליינן אטומים, כלומר לשחרר מהם אלקטרונים ולהפוך אותם ליונים, ועל כן היא מסווגת בתור קרינה מייננת. קרינה מייננת עלולה לפגוע באטומים שונים בגוף האדם, ובפרט קרינה מייננת מסוגלת לפגוע באופן ישיר במולקולות דנ"א או ליצור רדיקלים חופשיים שאף הם מהווים סיכון גבוה לחומר הגנטי בגוף האדם. פגיעה בדנ"א באחד משני אופנים אלו עלולה להביא ליצירת כמות רבה של מוטציות בחומר הגנטי. המוטציות גורמות לייצור לא תקין של חלבונים ובמקרים מסוימים להתפתחות צורות שונות של סרטן או אפילו למוות מיידי אם מדובר בחשיפה לכמות גדולה של חומר רדיואקטיבי.
בעקבות תאונות גרעיניות בעולם, ובמיוחד לאחר האסון הנורא בצ'רנוביל, נאסף מידע רב על החומרים הרדיואקטיביים המסוכנים אשר משתחררים בעת דליפה רדיואקטיבית מכור גרעיני. הפרמטר החשוב ביותר הקובע את אופי הסכנה הוא זמן מחצית החיים של החומר, כלומר משך הזמן שבו מחצית מהאטומים הרדיואקטיביים יתפרקו. זמן מחצית החיים מגדיר את קצב ההתפרקות: זמן מחצית חיים קצר, משמעו שהחומר ידעך בקצב גבוה במשך זמן קצר; ואילו זמן מחצית חיים ארוך, משמעו שהחומר ידעך בקצב נמוך במשך זמן רב.
הגורמים העיקריים הנוספים שבעזרתם ניתן להעריך את מידת הסכנה מהחומר הם הכמות היחסית שלו כתוצר דעיכה של החומר הבקיע בכור (fission product yield) והאנרגיה של הקרינה הרדיואקטיבית המשתחררת ממנו. מידת ההשפעה של החומר הרדיואקטיבי על בני אדם תלויה באופי החומר: גז יכול לסכן אותנו רק אם אנו נושמים אותו, חומר נדיף עוזב את הכור ויכול להתפזר על פני הקרקע בקרבת הכור או לנדוד לאורך מרחקים ארוכים, ואילו חומר לא-נדיף יישאר בכור ההרוס ולא יהווה סכנה מחוצה לו. החומרים הנדיפים נבדלים זה מזה ביכולת ההתמוססות שלהם - חומרים שמתמוססים היטב במים יזהמו מקווי מים ואילו חומרים שכושר ההתמוססות שלהם נמוך יישארו בקרקע. גורם חשוב לא פחות הוא יכולת הספיגה של החומרים השונים בצמחים ובגופם של בעלי חיים.
בין האיזוטופים הרדיואקטיביים קצרי החיים, המסוכן ביותר הוא כנראה יוד-131. זהו חומר נדיף, בעל זמן מחצית חיים של 8 ימים, אשר נוצר בכור גרעיני בכמויות גדולות. יוד נספג בגוף ויש לו תפקיד חשוב בתפקוד בלוטת התריס. מכאן נובעת הסכנה העיקרית בחשיפה ליוד רדיואקטיבי - הוא עלול לגרום להתפתחות סרטן בלוטת התריס. האמצעי הטוב ביותר להקטין את מידת הספיגה של יוד רדיואקטיבי בגוף הוא שימוש בטבליות אשלגן יודי המכילות יוד-127 שהוא איזוטופ יציב ולא רדיואקטיבי. כשיש בבלוטת התריס כמות רבה של יוד יציב, היא תספוג פחות מהיוד הרדיואקטיבי שחודר לגוף. כאמור, זמן מחצית החיים הקצר של יוד-131 מצביע על כך שהחומר מהווה סכנה לאנשים שהיו קרובים לכור בעת התאונה, אך הוא כבר לא מהווה סכנה למי שמגיע לאזור מספר שבועות אחר האירוע.
חומרים בעלי זמן מחצית חיים של אלפי שנים ומעלה אינם מהווים בדרך כלל גורם סכנה משמעותי בטווח השנים של חיי אדם. חומרים בעלי זמן מחצית חיים של שנים בודדות עד עשרות שנים הם הסכנה הראשית עבורנו, וביניהם יש שניים שנחשבים למסוכנים במיוחד: סטרונטיום-90 וצסיום-137. שניהם חומרים נדיפים, בעלי זמן מחצית חיים של כ-30 שנה, נוצרים בכמויות גדולות בכורים גרעיניים, פולטים קרינה אנרגטית בעת הדעיכה שלהם ומסוגלים להיספג בקלות יחסית בגופם של יצורים חיים. סטרונטיום דומה במבנה הכימי שלו לסידן, ולכן הוא עלול להחליף את הסידן בגוף, וצסיום דומה לאשלגן.
מקרב שני החומרים הללו, צסיום מסוכן יותר בדליפות שמקורן בכורים גרעיניים - הוא נדיף יותר ומתפזר בטווח מרחקים גדול יותר. הוא היווה את הסכנה העיקרית לתושבי אוקראינה לאחר אסון צ'רנוביל, והוא אף הגיע לשטחים נרחבים באירופה יחד עם ענני החומרים הרדיואקטיביים שהשתחררו באירוע. עד היום הקרקע במרחק של עשרות קילומטרים מהכור בצ'רנוביל מזוהמת בצסיום-137 והחומר ממשיך להוות סכנה.
נשורת רדיואקטיבית של צסיום-137 אחרי אסון צ'רנוביל
צסיום שנמצא בקרקע נספג בצמחים ובפטריות ובסופו של דבר עלול להגיע לגופנו לאחר כמה שלבים של שרשרת המזון. לחיות משק באזור צ'רנוביל סופק פיגמנט בשם כחול פרוסי שיכול להיקשר לצסיום במעיים ולשאת אותו אל מחוץ לגוף. זו שיטה יעילה גם בטיפול באנשים שבלעו כמות גדולה יחסית של צסיום. כחול פרוסי ואמצעים נוספים יכולים להקטין את כמות מקרי הסרטן המתפתחים באזור האסון, אולם טיפול יסודי בזיהום המסיבי וארוך הטווח הנוצר בעקבות דליפה גרעינית עדיין לא פותח.
לקריאה נוספת:
Introduction to Radiation Health Effects and Radiation Status at Fukushima
מקור למפה: http://www6.ufrgs.br/favet/imunovet/molecular_immunology/physicalcauses.htm
