Радиация и радиофобия (продолжение беседы)

Продолжение беседы Бориса Штерна с докт. хим. наук, зав. радиоизотопным комплексом в Институте ядерных исследований РАН Борисом Жуйковым [1]. Видео дискуссии — youtube.com/watch?v=6AUJAv7A4GI на канале «Троицкого варианта» youtube.com/channel/UCwAVYR-BmFt1bCyCA68Tbbg.

Б. Ш. Продолжаем дискуссию про радиацию и радиофобию. Сегодня начнем с единиц измерения радиации — как и в чем она измеряется, потом пара слов про Чернобыльскую зону — это все-таки основная площадка, где изучают влияние радиации на биосферу. Потом поговорим про влияние радиации на человека и другие организмы. Не забудем и про радиофобию.

Итак, единицы. Я, как человек старой школы, привык к рентгенам и бэрам. Сейчас они уже не используются?

Б. Ж. Действительно, официально они не используются, их заменили на грей и зиверт, но тех, кто этим давно занимается, уже не переучишь, поэтому старые единицы по-прежнему в ходу. Что такое бэр? Это «биологический эквивалент рентгена». Понятно, что разные виды излучения действуют по-разному, но давайте в первом приближении считать, что рентген и бэр — одно и то же для гамма-излучения.

— Если организм в одном случае получил один рентген от гамма-излучения, в другом — тоже рентген от альфа-распадчика, например полония, то бэры для этих случаев будут сильно различаться?

— Сильно, альфа-активность очень опасна, когда попадает внутрь человека. А когда вне человека, даже на коже, — гораздо менее опасна.

— То есть если человек съел полоний, то при той же дозе в рентгенах доза в бэрах будет гораздо больше, чем от облучении гамма-квантами.

— Да, эквивалентная доза будет раз в 20 больше. А если полоний просто лежит на столе, то ничего не будет.

— Что такое грей и зиверт и кто такие Грей и Зиверт?

— Это современная система измерения дозы. Да, кстати, что касается радиоактивности: там тоже есть устаревшие исторически сложившиеся единицы — кюри. В начале ХХ века всё привязывали к радию, а теперь активность измеряют в беккерелях (Бк) — распад в секунду. Сейчас всюду применяют систему СИ, грей и зиверт — как раз для измерения дозы в единицах СИ. Грей (Гр) примерно в 100 раз больше рентгена, он соответствует поглощению энергии 1 джоуль ионизирующего излучения на килограмм. Зиверт (Зв) аналогичен бэрам, но тоже примерно в 100 раз больше, причем в этих единицах учтено влияние на определенные органы. В первом приближении можно считать, что греи и зиверты — стократные рентгены и бэры соответственно. Кстати, из-за привычки использовать рентгены и бэры сейчас в ходу сантизиверты, которые соответствуют бэру.

— При каких дозах начинается реальный вред? Если человек получил 1 грей, это плохо?

— Это плохо: очень и очень приличная доза, хотя обычно не смертельная, но надо обследовать или лечить.

— Перейдем к Чернобылю. Там была выброшена огромная активность, огорожена огромная запретная зона. Каков остаток от катастрофы в настоящее время? Читая репортажи о Чернобыльской зоне, убеждаешься, что там гуляют всякие животные «невиданной красы»: волки, олени, дикие лошади. Они с виду очень здоровые, прекрасно выглядят. Значит, там можно жить?

— Я думаю, если речь идет о человеке, то гулять там можно, работать можно, а жить не стоит.

— Но звери-то живут.

— Живут, но нет уверенности, что всем им там хорошо. Всё имеет вероятностный характер. В Чернобыльской зоне, как и в Фукусиме, загрязнение распределено очень неравномерно — пятнами. Зверь может ходить очень долго и так и не лизнуть что-нибудь «горячее». Очень важно не внешнее излучение, которое довольно просто измерить счетчиками Гейгера, которые можно купить где угодно, а то, что попадает внутрь человека или животного. После аварии остаются изотопы, некоторые из которых на расстоянии не заметишь — альфа-активные, стронций-90 тоже плохо виден. Но если попадут внутрь…

— То есть в зону ходить можно, но в рот ничего не брать?

— Да. Поэтому если человек там ходит с экскурсией или работает, это нормально.

— Я был на конференции по радиобиологии [2], где Чернобыльская зона была одной из основных тем. Мне показалось, что хороших данных из зоны по влиянию на биосферу просто нет. И очень противоречивые данные по влиянию на людей, которые живут рядом с Чернобыльской зоной, — непонятно, есть ли вообще там какие-то эффекты. И по поводу числа жертв Чернобыля. Оценки колеблются от десятков или сотен до сотен тысяч человек. Где правда?

— Начнем с данных о числе жертв. Четко зарегистрировано количество смертей в результате самой аварии — это десятки человек, в основном пожарные и некоторые работники станции. Дальше начинаются спекуляции: человек получил какую-то дозу, умер. Спрашивается: из-за чего он умер? Более-менее признанная оценка числа жертв аварии — две-четыре тысячи человек. Называют и гораздо более высокие цифры. Откуда они взялись? Из так называемой линейной беспороговой теории (по-английски LNT), которая гласит: риск для стохастических заболеваний — злокачественных новообразований, наследственных эффектов линейно растет с дозой радиации. Эта теория предполагает, что любая радиоактивность вредна и что от малых доз вероятность заболеть маленькая, но значимая. Эта теория возникла еще в начале 1950-х годов как первое приближение, когда данных было мало. Сейчас данных гораздо больше, но их трудно интерпретировать, трудно подобрать контрольную группу людей, которые бы точно так же жили, болели бы точно теми же болезнями. Я участвовал во многих конференциях, где это обсуждалось. Считается общепризнанным, что LNT — это слишком грубое приближение, которое дает совершенно неправильную оценку риска стохастических эффектов для малых доз.

— На твоей картинке (рис. 1) — число заболеваний раком жителей Хиросимы в зависимости от полученной ими дозы облучения. Видно понижение риска при небольших дозах: при больших дозах точки уверенно идут вверх, а при малых точка заметно опустилась вниз.

— Да, например, на недавно состоявшейся конференции в США [3] этот вопрос обсуждался, и профессионалы разделились на три группы в оценке влияния радиации. Первая группа считает, что линейную беспороговую теорию стоит оставить на всякий случай, чтобы перестраховаться, — лучше перебдеть, чем недобдеть. И вообще в последнее время тенденция — отвергать всякие новации, которые могут привести к увеличению риска, и принимать меры, только усиливающие безопасность. Основываясь на этом принципе, эта группа предлагает оставить эту LNT-гипотезу для малых доз: дескать, да, она здесь подвирает — завышает риск, но лучше ее оставить, подальше от греха.

Вторая группа предлагает сохранить эту теорию, но начиная с какого-то порога, еще не договорились, с какого именно. Например, многие предлагают использовать порог значимого вреда — 10 сантизивертов (10 бэр): в данном случае, при таких малых дозах, всё равно — однократное облучение или растянутое на год.

Есть и третья группа, которая настаивает, что нужно считать всё аккуратно и что есть такой эффект, когда при небольших дозах вероятность стохастических заболеваний даже уменьшается. Эта точка зрения основывается на ряде исследований, в том числе на исследованиях жителей Хиросимы и Нагасаки (рис. 1), эта картинка из полупопулярной статьи А. Д. Сахарова и Ю.А Трутнева. Я таких картинок видел довольно много, но привел именно эту, чтобы не было сомнений в адекватности источника. Тут видно, что у тех жителей, которые получили меньше 10 сЗв, риск заболевания даже снизился. Правда, здесь есть контраргумент, что за этими людьми лучше наблюдают, чем за контрольной группой, их вовремя лечат, у них лучше условия. Но есть и множество других данных, где виден тот же эффект, например на работниках атомной промышленности. Явление, когда радиация не ухудшает, а улучшает здоровье, называется радиационным гормезисом. Эта теория до сих пор не считается общепризнанной, поскольку хороших данных мало. А данных мало потому, что действует много различных факторов. Но то, что радиация может помогать жизнедеятельности, это должно быть понятно биологу или химику. Дело вот в чем. Действительно, радиация даже в малых дозах разрушает молекулы, но там есть и другие процессы, которые радиация стимулирует. Всё вредно или полезно в определенных количествах. Многие химические и биохимические реакции, необходимые для организма, плохо идут, когда радиации нет совсем и некоторые важные радикальные реакции подавлены.

— Чем это может объясняться? Я слышал такой довод: биологическая эволюция, механизм репликации начинались при гораздо большем радиационном фоне. Миллиарды лет назад фон был в несколько раз выше, многие радиоактивные элементы еще не распались, было гораздо больше калия-40, и космический фон был, скорее всего, выше. Поэтому мы и приспособлены к более высокому фону.

— Вполне возможно. Это одна из гипотез, пока недоказанная, но вполне правдоподобная. Более того, я слышал гипотезу, тоже не подтвержденную, что человек появился из-за повышенной радиации — на юге Африки, где много урана: высокий темп мутаций ускорил эволюцию.

— Есть места, где люди постоянно живут в условиях повышенного фона. Там наблюдаются эффекты от повышенной радиации. Где эти места и почему возникает повышенный фон?

— Таких мест много. Наибольший фон в Гуарапари в Бразилии. Там есть монацитовые пески, которые содержат уран и торий, они и повышают фон. Это курортное место, где отдыхает много людей. Более того, многие ездят туда именно для того, чтобы подлечиться. А фон там кое-где, ни много ни мало, в 60 раз выше нашего естественного фона. Но важно понимать, что они на этом песочке не лежат круглый год…

— Да, они просто подзаряжаются!

— Вот именно! Еще в Иране есть Рамсар, кстати, тоже курортное место. Там, кроме курортников, есть постоянные жители. Никакого ухудшения здоровья у них нет, но всё это довольно сложно интерпретировать, потому что трудно подобрать контрольную группу. Это же курортное место, может быть, там всё остальное настолько хорошо, что весь вред от радиации компенсируется. Или, наоборот, в Норильске радиационный фон в некоторых местах повышен, и действительно повышенная заболеваемость. Но там плохая экология, кроме радиации уйма других вредных выбросов, например SO₂, H₂S и т. д. Так что сравнивать трудно, но из тех данных, что есть, вырисовывается такая картина, что при малых дозах, меньше 10 бэр (сантизивертов), воздействия либо нет вообще, либо оно положительное. А что такое 10 бэр? Это примерно в сто раз больше, чем человек получает от обычного естественного фона за год.

— Такое впечатление, что с данными в области воздействия радиации полный бардак. Или у меня неправильное ощущение, потому что не умею искать?

— Нет, с данными не полный бардак. Дело в том, что эти данные допускают разную интерпретацию. Никто такие эксперименты, чтобы так брать и специально облучать людей, не ставил. Все собирают данные, где существуют разные случайные обстоятельства, где действуют десятки других факторов, и компоновать и интерпретировать такие случайные данные можно совершенно по-разному. Тут-то и возникает бардак. И на последней онлайн-конференции Американского ядерного общества, в которой я участвовал, ведущему специалисту в этой области поставили вопрос в лоб: «Вы можете определить пороговый эффект?» И он очень уклончиво ответил: «Нет, такой утвержденной цифры нет, но 10 сЗв можно считать безопасной дозой». Хотя опять же: внешнее облучение — одно дело, а если вдохнул или проглотил радионуклид — другое. Там другие нормы, и всё более жестко регулируется. Поэтому еще раз говорю: спокойно можно гулять вблизи Фукусимы или Чернобыля, если нет сильного ветра и много пыли не надышаться, а вот жить там не стоит.

— Хорошо, мы это обсудили. А что касается космоса? Там ведь только внешнее излучение, человек его есть не будет. Последние данные: на поверхности Марса фон вдвое выше, чем на МКС. Я не помню цифры, надо будет обсудить это отдельно.

— На МКС живут по году, видимо, и на Марсе можно жить, особенно если зарыться. Вообще, существующие нормы очень жесткие. Когда в Чернобыле работали ликвидаторы, была установлена полуофициальная норма — 20 бэр можно получать: риск если вообще и есть, то очень небольшой.

— Но люди получали там сотни рентген!

— Это несанкционированно. Вообще-то во время самой аварии схватили до тысячи рентген и выше.

— Они все погибли?

— Не все. По крайней мере, я знаю один случай, когда человек выжил, получив тысячу рентген. Это носит случайный характер, поскольку все люди разные и воздействие тоже разное. Еще зависит, какие части тела облучены. По существующим нормам, ты можешь получать на ступни и кисти рук в 10 раз большую дозу, чем на всё тело.

— Сменим тему. Сейчас в Германии выводят из эксплуатации четыре энергоблока АЭС, что составляет половину атомной энергетики Германии. Это рациональный расчет или радиофобия?

— Дело в следующем. АЭС, которые используются в Германии, достаточно безопасны. Но какой-то минимальный риск есть, безопасность не может быть абсолютной. Причем риск может быть не связан с работой самой станции: например, вывозили отходы и попали в аварию, или самолет упал на реактор. Но действительно — элемент радиофобии здесь тоже есть, и очень существенный. Надо понимать, что риск для здоровья людей гораздо больше от угольных электростанций, на втором месте нефть, затем газ…

— Об этом мы говорили в прошлой дискуссии [1]. Но они сокращают не угольные, а атомные?

— Нет, угольные они тоже сокращают. Но радиофобия существует, и люди больше боятся атома, чем угля.

— Но ведь и риск от дорожного движения есть, причем на порядки больший. Так давайте запретим дорожное движение. От такой меры безопасности погибнет гораздо больше народа, вообще рухнет цивилизация — это я довожу мысль до абсурда.

— Да, но в Германии интенсивно развивается зеленая энергетика — ветряки, солнечные панели. Это всё пока дорого, но дешевеет. Может быть, через десятки лет возобновляемые источники смогут заменить традиционную энергетику.

— Конечно, возобновляемые источники — хорошо, но у них слишком маленькая плотность, в смысле генерируемая мощность на единицу площади, и неравномерная генерация. Тоже свои проблемы по сравнению с атомной энергетикой, выливающиеся в цену и экологический ущерб. Мне так кажется. Поэтому радиофобия наносит нам большой экономический, да и экологический, вред.

— Люди абстрагируются от простой арифметики по дозам облучения. А эту арифметику нужно понимать. Даже по явно завышенным оценкам, которые основаны на линейной беспороговой теории, при удвоении естественного фона (по существующим нормам — предельная доза для всего населения при постоянном облучении) как-то могут пострадать всего лишь 50 человек на миллион, в то время как, например, от ковида — не просто пострадали, а умирают — на порядки больше людей в год. Это не значит, что к радиации нужно относиться наплевательски. Но чтобы схватить действительно большую дозу облучения, надо попасть в радиационную аварию, даже не такую, как в Фукусиме, а такую, как в Чернобыле. В Фукусиме от радиации не погиб ни один человек, по крайней мере, нет ни одного доказанного случая — кто-то погиб под развалинами, но не от радиации. Конечно, следуя беспороговой теории, можно взять избыточную дозу, помножить вероятность заболевания на 100 миллионов человек и получить большое число пострадавших. Но это чепуха — нельзя так делать.

— На этом предлагаю закруглиться. Это не последняя дискуссия, связанная с радиацией. Следующую я хотел бы провести в контексте освоения космоса. Там радиация — тоже проблема. При этом я считаю, что освоение космоса нам, как биологическому виду, совершенно необходимо, а иначе нечего было так развиваться по части интеллекта.

P. S. Вопросы, обсуждаемые в беседе, детально освещены в статье Рафаэля Арутюняна «Стоит ли спотыкаться о пороги?» в журнале «Росэнергоатом», № 7, 2012 год. Также для дальнейшего чтения предлагается статья M. Doss. Are we approaching the end of the Linear No-Threhsould Era? J. Nucl. Med. 2018, V.59, p.1786-1793.

1. ТрВ-Наука № 1 (345) от 11.01.2022. trv-science.ru/radiaciya-i-radiofobiya/

2. indico.jinr.ru/event/1056/

3. W. Munn. The low-dose radiation Grand Challenge: Moving forward. Nuclear News, June 2019, pp. 24-28 (American Nuclear Society-Health Physics Society conference on low-dose radiation exposure).