Ochrona przed promieniowaniem opadu lokalnego

Największe zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi stwarzają bezpośrednie skutki wybuchu jądrowego, przede wszystkim podmuch i promieniowanie cieplne. Ochrona ludności przed tymi czynnikami rażenia jest mało skuteczna, gdyż wymaga przede wszystkim głębokich, odpowiednio przygotowanych i wyposażonych schronów. Także element zaskoczenia atakiem jądrowym może utrudnić ludziom dotarcie w porę do istniejących ukryć.

Powstający w wyniku naziemnych wybuchów jądrowych opad lokalny stanowi również zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi oraz funkcjonowania obiektów infrastruktury gospodarczej, komunalnej i społecznej. Jednak przed tym rodzajem zagrożenia można się skutecznie bronić.

Sumaryczna masa materiałów promieniotwórczych opadu lokalnego wraz z pyłem wessanym z gleby wynosi, w zależności od mocy wybuchu, od dziesiątków do setek tysięcy ton. Pył ten osiada na powierzchni ziemi, budynkach itp. w czasie od jednej do kilkunastu godzin od chwili wybuchu. Przy stałym kierunku i sile wiatru strefa terenu pokryta pyłem ma w przybliżeniu kształt elipsy, a jej oś podłużna jest zgodna z kierunkiem wiatru. Przykładowo, strefa skażeń po naziemnym wybuchu jądrowym o mocy 1 Mt może wynieść do 300 km w pasie o maksymalnej szerokości ok. 25 km (dla prędkości wiatru wynoszącej 25 km/h) lub 400 km w pasie o maksymalnej szerokości 30 km (dla prędkości wiatru wynoszącej 50 km/h)¹.

W strefie tej obszary położone bliżej epicentrum wybuchu są silniej skażone promieniotwórczo, jednak w całej strefie skażenie jest groźne dla zdrowia, a nawet życia – szczególnie w pierwszych godzinach po wybuchu jądrowym.

Lokalny opad promieniotwórczy zawiera ok. 300 izotopów o różnej energii promieniowania i różnych okresach połowicznego rozpadu. Izotopy te emitują promieniowanie gamma (g) lub beta (b). W chmurze lokalnego opadu znajdują się też cząstki uranu (U-235) lub plutonu (Pu-239), pochodzące z niewypalonego materiału rozszczepialnego, oraz produkty aktywacji pierwiastków wchodzących w skład materiału bomby (głowicy) i komponentów środowiska (powietrza, wody, gleby)¹.

Promieniowanie g jest zdolne przeniknąć nawet przez grubą warstwę materiału, a jego osłabienie zależy od grubości i ciężaru osłony. Promieniowanie b jest znacznie mniej przenikliwe, ulega ono pochłonięciu w kilkumilimetrowej warstwie materiału o średniej gęstości. Pochłanianie promieniowania przez ciało ludzkie polega na przekazaniu jego energii tkankom i na uszkodzeniu żywych komórek. Może to doprowadzić do ostrej choroby popromiennej, a nawet śmierci. Energię pochłoniętą przez napromienioną tkankę nazywamy dawką promieniowania. W rozważaniach przyjmujemy, że dawka ekspozycyjna, jaką jest rentgen (R), w przybliżeniu równa się dawce pochłoniętej (jest to niewielkie uproszczenie, pozwalające jednak na uniknięcie wprowadzania innych jednostek dawki promieniowania). Ponadto posługiwać się będziemy dobrze znanymi jednostkami, tradycyjnie używanymi przez wiele lat.

Przyjmuje się, że dawka jednorazowa do 50 R (rentgenów) nie stanowi istotnego zagrożenia dla zdrowia osoby napromieniowanej, natomiast otrzymana w ciągu kilku godzin do kilku dni dawka rzędu 600 R prowadzi do śmierci człowieka. Taka sama dawka otrzymana w ciągu wielu lat nie przyniesie poważniejszych skutków dla zdrowia człowieka, bowiem jego organizm posiada zdolność regeneracji uszkodzonych tkanek¹.

Monitorowanie zagrożenia promieniowaniem opadu lokalnego będą prowadzić formacje obrony cywilnej – w okresie największego zagrożenia z samolotów lub śmigłowców wyposażonych w odpowiednią aparaturę. One też będą nadawać komunikaty o sytuacji skażeń promieniowaniem większych obszarów. Także formacje samoobrony będą na miejscu rozpoznawać zagrożenie promieniowaniem opadu lokalnego i informować lokalne społeczności o możliwości czasowego lub stałego opuszczenia ukryć.

Na terenach skażonych lokalnym opadem promieniotwórczym nieukryci ludzie mogą otrzymać dawki rzędu setek, a nawet tysięcy rentgenów. Porównując obszar skażony lokalnym opadem z obszarem porażonym czynnikami bezpośredniego rażenia wybuchu jądrowego (patrz „Przegląd Komunalny” 11/2007), widzimy, jak wielką rolę w ocaleniu życia i zdrowia znacznej części zagrożonej ludności odgrywa ukrycie jej przed promieniowaniem pyłu.

Promieniowanie to, podobnie jak światło, rozchodzi się głównie po liniach prostych, jest też rozpraszane. Każdy materiał umieszczony pomiędzy źródłem promieniowania i człowiekiem stanowi osłonę. Dobrą barierą są materiały o dużej gęstości, np. promieniowanie będzie 10-krotnie osłabione warstwą o grubości: ziemi – 30 cm, cegieł – 35 cm, betonu – 20 cm, gazobetonu, siporeksu i pustaków – 50-80 cm oraz drewna – 90 cm².

Pył promieniotwórczy najsilniej promieniuje bezpośrednio po wybuchu, dlatego szczególnie ważne jest jak najszybsze ukrycie się i ograniczenie do minimum przebywania poza ukryciem w czasie, gdy pył opada, oraz w pierwszych godzinach po jego opadnięciu.

Ukryciami przed promieniowaniem będą przede wszystkim istniejące budowle odpowiednio przystosowane oraz zaopatrzone w miejsca do spania, niezbędną odzież i materiały pierwszej potrzeby (zapasowe źródło światła, podstawowe lekarstwa, środki opatrunkowe, przybory higieny, latarki, butle i kuchenki gazowe, grzejniki olejowe itp.) oraz żywność i wodę na co najmniej kilka dni. Ponadto powinno się tam znajdować radio zasilane bateriami, które umożliwi odbiór nadawanych przez formacje obronne komunikatów o sytuacji czy zaleceń dla ludności. Najlepszym ukryciem są piwnice bez okien, tak zagłębione w ziemi, że ich strop znajduje się poniżej powierzchni otaczającego terenu – natężenie promieniowania będzie tu nawet ponad tysiąc razy słabsze niż na otwartym terenie, a to całkowicie eliminuje niebezpieczeństwo groźnego dla zdrowia napromienienia ludzi, nawet na terenach najsilniej skażonych. Gdy jednak okna w piwnicach są, należy je zabezpieczyć warstwą cegieł, workami z piaskiem, cementem itp.

Dla ochrony przed promieniowaniem można też wykorzystać, po dodatkowym polepszeniu ochronności, istniejące budynki mieszkalne i gospodarcze. Przykładowo środkowe kondygnacje wysokich budynków również chronią przed promieniowaniem opadu, zwłaszcza pomieszczenia bez okien (łazienki, przedpokoje) oraz pomieszczenia z oknami osłoniętymi w miarę grubą warstwą ciężkiego materiału. Pomieszczenia te znajdują się bowiem z dala od pokrytych pyłem powierzchni, tj. otaczającego budynek terenu i dachu. Okna i drzwi pomieszczeń należy zamknąć, aby pył w większych ilościach nie dostał się w czasie opadania jego cząstek lub później, podczas np. wichury. Wietrzenie ukryć powinno odbywać się poprzez inne pomieszczenia.

Czas przebywania w ukryciach, niezbędny dla zachowania zdrowia, zależy od stopnia skażenia terenu. O możliwości czasowego lub stałego opuszczenia ukryć ludność będzie powiadamiana dostępnymi środkami informacji, także przez służby pomiarowe lokalnych formacji samoobrony.

Zupełnie niedopuszczalnym, a wręcz zgubnym w skutkach sposobem postępowania byłyby próby opuszczenia skażonego terenu w pierwszym okresie po wystąpieniu opadu. Przebywanie w tych warunkach w terenie skażonym spowodowałoby otrzymanie przez ludzi dawek promieniowania szkodliwych dla zdrowia, a nawet życia. Ewentualna ewakuacja ludzi z terenów skażonych może odbywać się jedynie w sposób zorganizowany, pod kierunkiem formacji samoobrony.

Trzeba też wyraźnie zdać sobie sprawę z faktu, że możliwości zorganizowania akcji ratowniczej na terenach skażonych promieniotwórczo będą bardzo ograniczone. Wynika to z charakteru zagrożenia, które wyklucza możliwość wkroczenia ekip ratowniczych na tereny silnie skażone i ewakuacji ludności. Ewentualne podjęcie takiego działania byłoby równoznaczne z narażeniem zdrowia i życia zarówno członków ekip ratowniczych, jak i ludności. I jedni, i drudzy muszą w tym czasie przebywać w ukryciach. Ewakuacja może natomiast być konieczna w przypadku zagrożenia życia ludzi przebywających w okryciach, np. przez pożar lub powódź. Trzeba ją wówczas przeprowadzić w jak najkrótszym czasie do bezpiecznych, najbliżej położonych ukryć.

Jeśli pył promieniotwórczy pokryje powierzchnię ciała, po pewnym czasie wystąpią oparzenia skóry. Dlatego pył ten trzeba jak najszybciej usunąć przez otarcie, zmycie, wyczesanie z włosów, a także zmienić (w ostateczności wytrzepać) ubranie i oczyścić buty. Należy tego dokonać poza pomieszczeniem stałego pobytu ludzi, aby dodatkowo nie skażać jego wnętrza. W przypadku gdy opad promieniotwórczy zastanie nas poza miejscem stałego pobytu, należy się ukryć w możliwie najbliższym dostępnym ukryciu do czasu zmniejszenia się zagrożenia jego promieniowaniem.

Na terenach skażonych lokalnym opadem promieniotwórczym powinno się dążyć do obniżania otrzymywanych przez ludzi dawek, m.in. poprzez zapobieganie skażeniom wewnętrznym organizmu. Skuteczną ochroną przed skażeniami drogą inhalacyjną jest schowanie się w omówionych wcześniej ukryciach przeciwopadowych, zanim rozpocznie się opadanie pyłu. Maska lub ubiór ochronny chroni przed skażeniami wewnętrznymi, ale nie upoważnia do przebywania poza ukryciem¹. Zapobieganie skażeniom wewnętrznym drogą pokarmową dotyczy przede wszystkim ograniczenia spożywania skażonej żywności. Również woda w otwartych zbiornikach i pozostające na polach płody rolne i owoce będą pokryte pyłem. Dawka promieniowania, pochodząca od pyłu spożytego wraz z nieumytymi owocami lub warzywami, będzie jednak nieznaczna w porównaniu z dawką, jaką otrzyma człowiek udający się na teren silnie skażony w celu zebrania tych produktów. Pył można stosunkowo łatwo usunąć z powierzchni warzyw, owoców i opakowanych produktów żywnościowych przez umycie ich, otarcie, obranie, tj. stosowanie zwykłych wymagań higieny. Fakt, że były one wcześniej pokryte pyłem i działało na nie promieniowanie, nie stanowi żadnego zagrożenia.

Wyjątkiem jest skażenie mleka, które powstaje wówczas, gdy krowy karmione są paszą skażoną świeżym opadem promieniotwórczym. Z organizmu krowy bardzo szybko przenika do mleka jod promieniotwórczy, bardzo groźny, w szczególności dla zdrowia dzieci. Izotop ten szybko ulega jednak promieniotwórczemu rozpadowi i mleko takie, np. sproszkowane, przerobione na masło czy sery, może być wykorzystane po miesiącu lub dwóch, licząc od momentu skażenia. Należy przygotować większą ilość mleka w proszku, w szczególności dla niemowląt, ponieważ w okresie przebywania w ukryciu, a także później, nieskażonego mleka może nie być.

Do wody z zakrytych studni i ujęć głębinowych pył promieniotwórczy się nie przedostanie. Natomiast skazi on otwarte zbiorniki i cieki wodne. Jest on bardzo słabo rozpuszczalny w wodzie, ponadto osiada stosunkowo szybko na dnie zbiornika, a niewielka ilość rozpuszczonych w wodzie substancji promieniotwórczych jest częściowo kumulowana przez osady denne i rośliny wodne. Pozostała ich część będzie rozcieńczona w olbrzymich masach wody, przez co skażenia wody nie będą decydowały o zagrożeniu człowieka. Ponadto woda pobierana z otwartych zbiorników do sieci wodociągowej jest poddawana różnym procesom uzdatniającym i oczyszczającym, które dodatkowo usuwają z niej znaczną część substancji promieniotwórczych. Bezpieczniej jest zatem spożywać nieznacznie skażoną wodę z sieci wodociągowej niż wyjść z ukrycia w okresie zagrożenia w poszukiwaniu wody nieskażonej. Stąd bardzo istotne jest zapewnienie funkcjonowania stacji wodociągowych w okresie przebywania ludzi w ukryciach, szczególnie w dużych miastach, gdzie całkowity brak wody w okresie kilku dni mógłby przynieść groźne skutki sanitarne.

Omówione sposoby ochrony dotyczą zarówno ogółu mieszkańców miast i wsi, jak i załóg zakładów przemysłowych i komunalnych oraz urzędów i instytucji użyteczności publicznej. Konkretne sposoby przystosowania ich do przetrwania w okresie zagrożenia promieniowaniem opadu lokalnego zależą od spełnianych funkcji, np. profilu produkcji, pracy w ruchu ciągłym, potrzeby kontaktowania się z otoczeniem zewnętrznym, tak aby zapewnić bezpieczeństwo załogi oraz w miarę możliwości ciągłość funkcjonowania. Będzie to szczególnie ważne w takich zakładach jak wodociągi, ciepłownie, elektrownie, stacje radiowe i telewizyjne czy szpitale. Po spełnieniu odpowiednich warunków wszystkie te obiekty mogą pracować bez przerwy. Jeśli jednak w niektórych z nich nie będzie takiej możliwości w okresie największego zagrożenia, trzeba pamiętać, by były one przygotowane do jak najwcześniejszego rozpoczęcia pracy. Powinno to być zawarte w szczegółowych planach ich ochrony i funkcjonowania w okresie zagrożenia opadem promieniotwórczym, akceptowanych przez właściwe organy obrony cywilnej.

Promieniowanie pyłu szkodzi również zwierzętom. Praktycznie nie ma możliwości zapewnienia im tak dobrych ukryć przed opadem promieniotwórczym jak ludziom. Jednak większe szanse przeżycia będą miały zwierzęta przebywające w budynkach gospodarskich niż te pozostałe na pastwiskach. Mimo że ściany takich budynków są na ogół cienkie, stanowią jednak pewną osłonę przed promieniowaniem opadu. Ponadto zwierzęta nie zostaną posypane pyłem promieniotwórczym i nie będą zjadały skażonej paszy (świeżej trawy, koniczyny itp.). Jeśli sytuacja na to pozwoli, budynki należy zabezpieczyć dodatkowymi osłonami, np. workami z piaskiem, oraz pozamykać drzwi i okna dla ograniczenia przenikania do ich wnętrza pyłu. Ponadto warto spłukiwać z dachów pył lub wcześniej przykryć go folią, a następnie ściągnąć ją razem z pyłem. Najlepszą osłonę dają miejsca znajdujące się pośrodku budynków i tam należy umieścić zwierzęta najbardziej wartościowe oraz bardzo młode, a bliżej ścian te przeznaczone na ubój. Niezbędne jest też zgromadzenie zapasu paszy i wody dla zwierząt. Fermy hodowlane powinny być wyposażone w agregaty prądotwórcze dla umożliwienia uruchomienia dojarek (w przypadku przerw w zasilaniu elektrycznym), a także zasilania pomp zapewniających zaopatrzenie w wodę. W fermach hodowlanych należy zapewnić minimalny personel dla obsługi zwierząt. Powinien on przebywać w pomieszczeniach przygotowanych tak jak ukrycia przeciwopadowe.

Nieco inny charakter może mieć zagrożenie promieniowaniem po awarii w elektrowni jądrowej. Prześledźmy je na przykładzie awarii bloku energetycznego elektrowni jądrowej w Czarnobylu³.

Pochodzenie skażeń promieniotwórczych, które napłynęły do Polski w końcu kwietnia 1986 r., było nieznane, gdyż Związek Radziecki przekazał informację o awarii z kilkudniowym opóźnieniem. Dopiero przeprowadzona analiza spektrometryczna zebranych na filtrze aerozoli powietrza wykazała, że są to produkty rozszczepienia pochodzące z awarii reaktora.

Skażenia promieniotwórcze po awarii w Czarnobylu dotarły do Polski wyłącznie poprzez powietrze. Szybkość ich osadzania na powierzchni ziemi w okresie bezdeszczowym jest proporcjonalna do ich stężenia w przyziemnej warstwie powietrza. Zależy to od takich czynników jak rodzaj pierwiastka (izotopu) promieniotwórczego, jego postać fizyczna i chemiczna, wielkość aerozoli, warunki turbulencji czy rodzaj powierzchni. Szczególne znaczenie dla skażeń terenu, roślin i gleby ma wymywanie ich przez deszcz. Zależy to od zawartości substancji promieniotwórczej w całej warstwie powietrza objętego opadem oraz od intensywności opadu. W końcu kwietnia 1986 r. miały miejsce nieliczne i tylko lokalne niewielkie deszcze, stąd też różne rejony Polski zostały skażone nierównomiernie. Maksymalna moc dawki promieniowania wynosiła wówczas 0,45 mR/h (milirentgena na godzinę) i uległa szybkiemu obniżeniu: na początku maja wartość średnia wynosiła 0,02 mR/h. Pozwoliło to ustalić, że jej sumaryczna roczna wartość będzie znacznie niższa od wartości dopuszczalnej dla ludności. W tej sytuacji nie było potrzeby przebywania ludzi w ukryciach przeciwopadowych³. Natomiast należało określić zagrożenie organizmu skażeniami wewnętrznymi drogą inhalacyjną oraz od spożywania skażonej żywności. W szczególności dotyczyło to izotopów jodu, których udział w pierwszym okresie po awarii w mieszaninie produktów rozszczepienia wynosił ponad 80%. Więcej szczegółów na ten temat zostanie podanych w następnym artykule, dotyczącym problemów normalizacji życia na terenach skażonych promieniotwórczo.

 

1. Praca zbiorowa (Rabiej S. – współaut.): Ochrona przed skażeniami w obronie cywilnej. T. I i II. MON. Warszawa 1981.

2. Praca zbiorowa (Rabiej S. – współaut.): Materiały instruktażowe do serialu filmowego „W pogodny dzień”. CLOR. 1976.

3. Żarnowiecki K. (Rabiej S. – wprowadzenie): Analiza skażeń promieniotwórczych i zagrożenia radiologicznego w Polsce po awarii elektrowni jądrowej w Czarnobylu. Raport CLOR NR 120/D. 1988.

 

dr hab. inż. Stanisław Rabiej