(Ovaj tekst je adaptacija nekoliko odgovora na pitanja o sigurnosti nuklearne energije sa stanovišta genetike i molekularne biologije. Takođe sadrži neka razmišljanja o budućnosti energije; dotična nisu stručno mišljenje, autor je laik na tom polju.)
Stigao sam kući s posla nešto pre ponoći, i u sandučetu me dočekalo najnovije izdanje Science (24 Jul 2020). Tema broja je “Hiroshima Survivors – An Epic Medical Study Nears 75” (prevod: Preživeli iz Hirošime, epska medicinska studija dolazi u 75-tu godinu). U nizu tekstova u okviru ovog broja se obrađuje sve što smo naučili o nuklearnom oružju, posledicama radijacije, i dugoročnim efektima izlaganja.
Hirošima je zaista neverovatan izvor podataka: dvadeset i tri hiljade ljudi koje su bili u gradu na dan pada bombe su registrovani. Sa tipičnom Japanskom preciznošću, išli su na obavezne preglede svake druge godine, zajedno sa devetnaest hiljada registrovanih članova kontrolne grupe (jednaka populacija, birana da se preklapa po demografiji, ali koja nije bila izložena eksploziji). I tako zadnjih 75 godina, proizvodeći količinu podataka koja je retko viđena u medicini.
Ovo je omogućilo strahovito snažnu statističku analizu, u kojoj su efekti izlaganja razlučeni do veoma malih procentualnih razlika. Da ne bude nejasno, ovo su potpuno direktna merenja zdravlja; ne nekakva izračunavanja na osnovu bilo kakvih modela. Na to ćemo da dođemo na kraju ovog teksta.
Za svaku od tih osoba je zabeleženo tačno gde se nalazila u odnosu na epicentar kada se dogodila eksplozija, i unakrsno je izračunata primljena doza radijacije. Onda su praćeni efekti kroz godine i decenije, u jednom zaista epskom i fantastično detaljnom naučnom poduhvatu.
Rezultati su jasni – što je veća doza, to su veći i efekti. Ali za tačno praćenje statistike je potrebno vrlo pažljivo pratiti detalje.
Ljudi koji su primili >2 Gy radijacije su imali samo 134 slučaja raka. Ali to čini 56% povećanje nad normalom (tj. više od polovine rakova kod tih ljudi je uzrokovano izlaganjem radijaciji). Kako to onda da ih je umrlo samo 134? Pa… broj ljudi koji je dobio tu dozu je vrlo mali, zato što je većina koja je bila toliko blizu eksploziji poginula na licu mesta.
Kod ljudi koji su primili između 0.5 i 1 Gy, oko 25 % rakova je uzrokovano radijacijom. Kod ljudi koji su primili između 0.1 i 0.2, oko 7%. Konačno, za doze ispod 0.1 Gy, rizik je mali… ali merljiv, malo više od 1% kancera se može pripisati izlaganju. Otprilike u skladu sa svim onim drugim studijama o kojima smo nedavno pričali ovde.
Implikacija genomske nestabilnosti i akumulacije mutacija kao uzroka raka je vrlo direktna: rak se razvija kroz godine i decenije, klonalnom ekspanzijom mutiranih ćelija koje zatim skupljaju dalje mutacije. Ovo ima drastične implikacije za hronična izlaganja u poređenju sa jednokratnim. Kod hroničnih izlaganja mutagenima, brzina akumulacije i ekspanzije mutacija je u stalnom porastu. Ali u slučaju jednokratnog (ili vremenski ograničenog) izlaganja, nanesena šteta je dvostruka oštrica: povećava šansu da će potomci mutirane ćelije postati kancerozni – ali takođe i povećava šansu da će ti potomci izgubiti bitku sa akumuliranim mutacijama i izumreti. (Za više detalja, pogledajte tekst o biologiji raka.)
Što znači da je verovatnoća dobijanja raka utoliko veća ukoliko se izlaganje desi ranije u životu – jer, prvo, ima više vremena da neka ćelija ubode “dobitnu” kombinaciju mutacija; i drugo, ima više delova tela koji su i dalje u razvoju, i gde se ćelije aktivno dele.
Tačno to vidimo i u podacima iz Hirošime. U stvari, fantastično je koliko se oni poklapaju sa podacima koji su skupljeni za druge mutagene, recimo za duvanski dim. Za cigarete važi *potpuno isto* ovo što vidite na grafikonu u vezi izlaganja radijaciji: što ranije čovek počne da puši u životu, to je veća šansa da će ga to ubiti. Ali ako prestane da puši, njegova verovatnoća polako opada kroz vreme, ne ostaje ista. Drugim rečima, ako ste pušač, i ako ste svesni koliko je to nezdravo, imajte u vidu da su vam šanse da izbegnete rak pluća utoliko bolja ukoliko što ranije (po mogućstvu odmah) ostavite duvan.
Dalje, koje vrste raka se mogu videti u populaciji iz Hirošime? Jednokratno izlaganje radijaciji najviše, kao što se može očekivati, povećava verovatnoću leukemije. Zatim slede, redom, kanceri želuca, pluća, jetre, creva, dojki, žučne kesice, jednjaka, bešike, i ovarija.
Vrlo zanimljivo, nema merljivog efekta na rakove pankreasa, rektuma, materice, prostate, i bubrega. Za neke od ovih je očekivano – rakovi materice, prostate, i bubrega su mnogo ograničeniji od većine drugih na razne načine (previše komplikovana priča za ovaj tekst). Ali postoji nešto što nedovoljno razumemo u pogledu uzroka raka rektuma i pankreasa, i što dovodi do njihove specifične otpornosti na izlaganje radijaciji. Ja svakako ne bih očekivao takvu obzervaciju iz prvih principa.
Mutacije izazvane radijacijom ne dovode samo do raka, naravno. Tu su srčani i moždani udari usled oštećenja krvnih sudova; astma i bronhitis; i razne gastrointestijalne bolesti su viđene u povećanom broju kod izloženih. Kod ljudi koji su primili visoke doze, oko 16% smrti iz drugih uzroka je rezultat pokupljene štete.
Kod ljudi koji su primili niske doze, ovi efekti su mnogo manji, i praktično nevidljivi u agregatu. Ali! Izgleda postoje podgrupe koje su posebno osetljive, i koje imaju značajne efekte čak i kod manjih izlaganja (moje nagađanje: verovatno zbog urođenih mana u sistemima za homolognu rekombinaciju, i/ili NHEJ – ćelijskim procesima koji popravljaju oštećenja DNK koja nastaju usled izlaganja vrsti radijacije koja je bila dominantna u Hirošimi).
Nema dokaza za povećan broj infekcija ili drugih spoljnih uzroka bolesti – što je veoma važna obzervacija. Ovo znači da su i imuni sistem i mozak visoko otporni na oštećenja koja radijacija izaziva, čak i u visokim jednokratnim dozama. (Pacijenti koji imaju višekratne terapije radijacijom za rak mozga dosta često razviju neurološke probleme; ali oni su uglavnom nuzefekt zapaljenja i oticanja tkiva na lokalnom nivou, ne genetskih oštećenja samih neurona.)
Radi poređenja, mnoge druge stvari povećavaju takozvani “all cause mortality,” tj. smrtnost iz svih uzroka. Ovo je kategorija koja uključuje stvari kao što su saobraćajne nesreće, padovi, ili čak smrt u sukobima sa drugim ljudima.
Izgleda neobično da se ova kategorija uopšte i posmatra kod bolesti, zar ne? Ali nije besmisleno. Uzmite u obzir recimo ljude koji uzimaju suplemente vitamina A. Kod njih, ovo dovodi do prejake aktivacije određenih delova imunog sistema, što dovodi do poremećaja u mnogim organskim sistemima. Ništa ne radi onoliko dobro kao što bi trebalo; mozak radi sporije, reakcije su sporije, čovek u proseku postaje više sklon iritaciji, više stvari ga boli i nervira, san postaje poremećen… i sve to ukupno povećava šansu da se desi bilo koja od bezbroj mogućih nezgoda. Otud, ljudi koji uzimaju vitamin A imaju povećan “all cause mortality” – imaju veću šansu da umru od raznih razloga, uključujući i smrti u tuči ili automobilskoj nesreći – nego ljudi koji ne uzimaju taj vitamin! Ma koliko to čudno zvučalo.
No, jednokratno izlaganje radijaciji nema takav efekt, što nam pokazuje da su genetska oštećenja, iako difuzna, ipak ograničena u sistemskim efektima.
Šta nam ovo govori o modelima radijacije?
Naš svet se nalazi pred velikom pretnjom globalnog zagrevanja, koje zahteva da napustimo fosilna goriva kao glavni izvor energije. Pored ugljen dioksida koji zagreva planetu, ova goriva takođe oslobađaju mnogo mikročestica i drugih zagađivača u okolinu, sa teškim posledicama po zdravlje; kao i teške metale koji negativno utiču na razvoj dece i zdravlje odraslih.
Ali povrh svega toga termoelektrane na ugalj oslobađaju u okolinu više radioaktivnosti nego nuklearne elektrane (zbog radioaktivnih elemenata koji se iskopaju zajedno sa ugljem). Ukupno, više radijacije stiže do ljudi iz uglja, nego iz nuklearnih elektrana čak i ako uključimo tu sve nuklearne nesreće.
| Izvor energije | Broj izazvanih smrti po TWh |
| Ugalj | 24.6 |
| Nafta | 18.4 |
| Gas | 2.8 |
| Biomasa | 4.6 |
| Hidroenergija | 0.02 |
| Nuklearna energija | 0.07 |
| Vetar | 0.04 |
| Sunce | 0.02 |
Otud, jako je važno tačno razumeti koji su rizici povezani sa radioaktivnim materijalima, i otud pravilno proceniti kako pristupiti pitanju buduće proizvodnje energije. Ne samo da bi smo procenili rizik nuklearki, već i pravi rizik korišćenja fosilnih goriva.
U proračunu rizika radijacije, najčešće se koristi takozvani LNT (linear no-threshold) model, o kome na internetu možete naći mnogo rasprava. U ovom modelu, ne postoji “sigurna” doza radijacije, i negativni efekti rastu postepeno zajedno sa dozom. Čim se pomaknete od nule, kako doza raste, tako se povećava i rizik. Ovo ima ogromne mane, pošto ne uzima u obzir da mali rizici nisu neophodno direktno aditivni – po LNT, mala šansa pomnožena sa milionima ljudi proizvodi velike cifre povređenih i umrlih, koje se onda uzimaju ozbiljno. Što zatim vodi do besmislica, kao što je na primer kalkulacija po kojima je Černobilska nesreća proizvela 600,000 i više smrti u Evropi.
Mnoga merenja uticaja radijacije su pokazala da ovo ne stoji. U mestima sa malim ali povećanim nivoima pozadinske radijacije nema povećanja u nivou raka. U nekim oblastima čak postoji i smanjenje, što je dovelo do modela “hormeze,” po kome radijacija aktivira sisteme za popravku gena u ćelijama, koji zatim dovode do smanjene šanse raka. Kako naći istinu u celoj ovoj priči?
Kotaro Ozasa i kolege su pokušale da iz podataka Hirošima studije izvedu najbolji model koga su mogli. Ovo su uradili tako što su uzeli ogroman spektar mogućih matematičkih modela, i u njih pokušali slepo da ubace brojeve dobijene od preživelih izloženih ljudi. Što se bolje podaci uklope u model, to je model tačniji.
Rezultat je bio sledeći:
“The estimated lowest dose range with a significant ERR for all solid cancer was 0 to 0.20 Gy, and a formal dose-threshold analysis indicated no threshold; i.e., zero dose was the best estimate of the threshold.”
Ili, u prevodu: “Procena najnižeg opsega doza sa značajnim dodatnim relativnim rizikom je između 0 i 0.20 Gy, a formalna analiza granične doze je pokazala da granice nema. Tj. doza od nula je najbolja procena sigurne granice.”
Trećim rečima, ako se odbaci LNT, i počne računica iz prvih principa bez ikakvih predrasuda ili unapred traženih zaključaka – matematički se dobija da je sigurna doza otprilike negde oko nule, i da sve iznad toga ima merljiv dodatni rizik.
Ova analiza je urađena još pre osam godina, ali i dalje stoji. Podaci iz zadnjih osam godina unose još dodatnih razlika između preživelih Hirošimljana i kontrolne grupe, i čine ovaj zaključak još čvršćim. Sve u životu ima rizik, pa i radijacija. I od toga se ne može pobeći.
Šta ovo znači za raspravu o energiji?
Mi moramo napustiti fosilna goriva. A ako ne uspemo u vrlo kratkom roku da razvijemo fuziju kao izvor energije, makar deo budućih izvora mora biti nuklearan. Nuklearna energija je prosto čistija od sagorevanja uglja, i mnogo manje rizična. Kina je ovo prepoznala, i tamošnji plan za popravku kvaliteta vazduha se velikim delom zasniva na otvaranju čitavog niza nuklearnih elektrana. I to je dobar plan, koga treba podržavati.
Ali u analizi ovih alternativa, moramo uključiti realne rizike. Radioaktivnost je deo rizika i termoelektrana i nuklearnih elektrana. Kod nuklearki, u toku rada, taj rizik je minimalan; ali potrebno je obezbeđenje i pravilna funkcija, jer ako se radioaktivni materijal oslobodi, posledice nisu naivne niti se mogu olako ignorisati.
Konkretno, tri klase problema dominiraju: politika pozicije elektrana; obezbeđenje proizvodnje goriva; i obezbeđenje i skladištenje otpada.
Ljudi koji žive pored termoelektrana su izloženi značajnim negativnim zdravstvenim posledicama. Ove posledice se mogu umanjiti na razne načine (bolje prečišćavanje dima, recimo), ali se ne mogu eliminisati. Međutim, ove posledice imaju i maksimalnu gornju granicu: termoelektrana ne može da dovede do situacije da mora čitav grad da se evakuiše. Nuklearne elektrane, ma koliko sigurne, uvek dolaze sa tom mogućnošću, i zato je uvek politički problem ubediti ljude da dopuste da se one grade u blizini njihovog mesta života. Najbolji način da se ovo postigne je uporna edukacija: ne sakrivanje ili preskakanje mogućih problema, već realan pogled, i realna analiza alternativa (i rizika koje te alternative nose). Određen broj ljudi ništa ne može ubediti da pristanu na izvor nuklearne energije; ali većina želi da ima struju, i ne voli da udiše izduvne gasove sagorelog uglja.
Proizvodnja nuklearnog goriva zahteva bogaćenje veoma siromašnih ruda, za šta su potrebni ogromni centrifugalni postroji koje malo država može sebi da priušti. Otud, manje države bi morale da budu zavisne od proizvodnje goriva u bogatijim zemljama, i prenos goriva bi morao da bude obezbeđen i pod stalnim međunarodnim inspekcijama. Ovo samo po sebi predstavlja veliki politički problem, jer stavlja države bez ovakvih postrojenja u potčinjenu situaciju. Za razliku od nafte, broj takvih postrojenja je ograničen, i zavisnost od izvora je mnogo veća.
Konačno, nuklearni otpad je trenutno problem bez rešenja. Mada se mnogo priča o “reciklaži,” to zapravo nije moguće (Francuska reklamira reciklažu; ali u stvari, radi se o reprocesiranju korišćenog goriva, što je proces koga sve države sa nuklearnim elektranama rade). Amerika već decenijama ne uspeva da izgradi skladište otpada, jer niko neće da prihvati da to bude u njihovom komšiluku. Kanada ima sličan problem, upravo ove godine su morali da odbace decenijske planove, i da počnu da traže novo mesto ispočetka. Francuska planira da izgradi probno mesto za skladištenje, po ogromnoj ceni (više milijardi evra), ali se ne zna gde i kada će moći da izgradi nešto stalnije. Itd. Nuklearni otpad se otud mora dugoročno obezbeđivati, što postaje politički i ekonomski problem kada nuklearna elektrana završi svoj životni vek i prestane da sama finansira to skladištenje i obezbeđenje.
Preko svih ovih problema možemo dodati i cenu. Srbija bi recimo morala da potroši petinu ukupnog budžeta tokom sledeće decenije da bi izgradila jednu nuklearnu elektranu koja bi onda sledećih 40 godina proizvodila 17% ukupnih potreba nacije. To prosto nije ekonomski verovatno.
Da ponovim: nuklearna energija će skoro sigurno morati da bude deo rešenja. Ali ovo nije problem koji je jednostavan, niti su nove generacije nuklearki realistično rešenje za većinu država.