Säteilyturvallisuus

Wikipedia

Säteilyturvallisuus kattaa kaikki ne toimet, joilla ehkäistään, torjutaan ja minimoidaan ionisoivan säteilyn haittavaikutuksia.

Sisällysluettelo

1 Säteilyn käytön oikeutus
2 Säteilyaltistus
- 2.1 Säteilytyö
- 2.2 Väestön säteilyaltistus
3 Säteilyltä suojautuminen
4 Säteilyvaara
5 Historia
6 Lähteet
7 Aiheesta muualla

[muokkaa] Säteilyn käytön oikeutus

Nykyaikaisen säteilyturvallisuudesta huolehtimisen eli säteilysuojelun perusperiaatteita ovat oikeutusperiaate, optimointiperiaate ja yksilönsuojaperiaate. Periaatteet perustuvat maailmanlaajuiselle säteilytutkimuksen ja lääketieteellisen fysiikan asiantuntijoiden konsensukselle. Alan kansainvälisistä suosituksista vastaa Kansainvälinen säteilysuojelukomissio ICRP (International Commission on Radiological Protection). Suomessa nämä periaatteet ovat sitovia sillä ne on kirjattu Säteilylakiin ([1]), jonka 2§ määrää säteilyn käytöstä seuraava:

Säteilyn käytön ja muun säteilyaltistusta aiheuttavan toiminnan tulee, ollakseen hyväksyttävää, täyttää seuraavat vaatimukset:

toiminnalla saavutettava hyöty on suurempi kuin toiminnasta aiheutuva haitta (oikeutusperiaate);
toiminta on siten järjestetty, että siitä aiheutuva terveydelle haitallinen säteilyaltistus pidetään niin alhaisena kuin käytännöllisin toimenpitein on mahdollista (optimointiperiaate);
yksilön säteilyaltistus ei ylitä asetuksella vahvistettavia enimmäisarvoja (yksilönsuojaperiaate).

Muunlainen säteilyn käyttö on Suomessa laitonta. Useimmissa maissa on vastaava lainsäädäntö perustuen ICRP:n suosituksille. Lainsäädännön seurauksena mm. 40- ja 50-luvuilla suhteellisen yleinen kenkien sovittaminen röntgenin avulla on kielletty: katsotaan, että säteilyn hyödyntämisestä ei saada tarpeeksi hyötyä käytön oikeuttamiseen, eli oikeutusperiaate ei toteudu. Optimointiperiaatteen seurauksena kun nykyisin otetaan lääketieteelliseen tarkoitukseen röntgenkuvia, tarvittava säteilyteho ja valotusaika lasketaan etukäteen tarkasti, jotta potilaan säteilyaltistus pidetään niin alhaisena kuin mahdollista. Yksilönsuojaperiaatteen mukaisesti röntgenhoitajille on määrätty suurin sallitu säteilyannos, jonka he voivat työssään saada.

[muokkaa] Säteilyaltistus

Kaikkialla luonnossa on ionisoivan säteilyn lähteitä, esimerkiksi avaruudesta tulee kosmista säteilyä ja maaperässä on luonnostaan radioaktiivisuutta. Kaikkien aineiden atomien joukossa on luonnostaan myös radioaktiivisia isotooppeja. Näin ollen kaikki aineet, eliöt ja myös ihmiset jatkuvasti altistuvat ionisoivalle säteilylle ja eliöt, ihminen mukaan lukien, ovat sopeutuneet säteilyyn. Säteilyannosta mitataan millisieverteissä, mSv. Luonnonsäteilystä saatavat vuosiannokset ovat pääasiassa välillä 2–20 mSv, mutta kaikkein korkeimpien luonnollisen taustasäteilyn alueilla annokset voivat olla jopa 100 mSv:n luokkaa vuosittain. Säteilyn biologisista vaikutuksista on tietoa artikkelissa ionisoiva säteily.

Korkeimmankaan luonnollisen taustasäteilyn ei ole havaittu aiheuttaneen terveyshaittoja väestössä. Tavalliselta luonnonsäteilyltä ei siis katsota olevan järkevää eikä tarpeellista suojautua. Poikkeuksena ovat tilanteet, joissa ihmisen toiminta voi kasvattaa luonnosta peräisin olevia säteilyannoksia. Esimerkiksi alueilla, joissa kalioperästä luonnostaan erittyy radioaktiivista radon-kaasua, saattaa sitä kertyä riittämättömällä ilmanvaihdolla varustettuihin rakennuksiin. Tällöin rakennuksen asukkaiden säteilyannokset voivat kohota yli 100 mSv:n vuodessa. Huoneilman radon-pitoisuuden voi selvittää yksinkertaisella ja edullisella mittauksella (Suomessa mittareita voi kysyä Säteilyturvakeskuksesta) ja mikäli merkittäviä määriä radonia löytyy on suositeltavaa parantaa ilmanvaihtoa.

[muokkaa] Säteilytyö

Säteilytyössä, eli työssä jossa on mahdollista altistua ionisoivalle säteilylle (esim. röntgenhoitaja), työntekijöiden suojelemisessa noudatetaan säteilylaissa määrättyjä periaatteita, eli oikeutus-, optimointi- ja yksilönsuojaperiaatetta. Yksilönsuojaperiaatteen mukaisesti säteilytyössä noudatetaan ICRP:n suositusten mukaisia Säteilyasetuksen ([2]) 3§:ssä määrättyjä annosrajoja, joiden mukaan "säteilytyöstä työntekijälle aiheutuva efektiivinen annos ei saa ylittää keskiarvoa 20 millisievertiä (mSv) vuodessa viiden vuoden aikana eikä minkään vuoden aikana arvoa 50 mSv." Annosrajat on säädetty niin tiukaksi, että niitä noudattamalla pysytään kaukana (alle 5%) annoksista, jollaisia tarvittaisiin että työntekijällä voisi ilmetä akuutteja terveyshaittoja.

Tavallisesti säteilytyössä saatavat annokset ovat vielä paljon alhaisempia. Esimerkiksi ydinvoimalaitoksissa säteilytyötä tekevien keskiannos on Suomessa alle 5 mSv vuodessa. Näin ollen asuinpaikka vaikuttaa säteilytyötä tekevien vuosiannokseen enemmän kuin työ. Kuitenkaan asuinpaikan ja säteilytyön ei ole havaittu vaikuttavan mitään säteilyn aiheuttamaa sairautta lisäävästi ihmisissä. Itse asiassa eri maissa tehdyissä tutkimuksissa säteilytyötä tekevät yleensä sairastuvat harvemmin ja elävät pidempään kuin maan asukkaat keskimäärin. Tämän ei kuitenkaan uskota johtuvan säteilytyöstä, vaan kyseessä on esimerkki tilastotieteellisessä ilmiöstä nimeltä korrelaatio ilman syy-seuraus-suhdetta. Oikean syyn arvellaan olevan siinä, että säteilytyötä tekevät ovat keskimäärin korkeammin koulutettuja ja paremmin palkattuja kuin muu väestö, minkä arvellaan johtavan terveempiin elämäntapoihin.

[muokkaa] Väestön säteilyaltistus

Säteilyn normaalikäyttö ei aiheuta väestölle merkityksellistä säteilyannosta. Esimerkiksi Suomessa ydinvoimalaitosten toiminta aiheuttaa eniten altistuvalle väestöön kuuluvalle yksilölle alle 0,05 mikrosievertin vuosiannoksen, mikä on alle 0,05 % viranomaisten määrittelemästä 100 mikrosievertin rajasta ja noin 0,0001 %:n lisäys säteilyannokseen, jonka keskivertosuomalainen saa luonnollisita säteilylähteistä vuositain. Muu osa väestöä saa vielä pienemmän annoksen. Näin vähäpätöiset säteilyannokset paitsi alittavat taustasäteilyssä esiintyvän luonnollisen vaihtelun, niin täysin katoavat siihen. On selvää, että mitään terveysvaikutuksia ei näin pienillä muutoksilla säteilyssä ole koskaan havaittu.

[muokkaa] Säteilyltä suojautuminen

Heliumytimistä koostuvan alfasäteilyn pysäyttää paperiarkki, elektroneista koostuvan betasäteilyn alumiinilevy ja gammasäteily vaimenee väliaineessa.

Ionisoivalta säteilyltä suojautuminen onnistuu yleensä varsin yksinkertaisin toimin. Koska säteilyn biologiset vaikutukset riippuvat säteilyannoksesta, suojelutoimien tavoitteena on rajoittaa sitä. Pääasialliset keinot säteilyltä suojautumiseen ovat:

Aika Säteilyannos riippuu ajasta joten säteilylle altistumisaikaa tulee rajoittaa
Suoja Säteilylähteen ja ihmisen välissä oleva väliaine suojaa säteilyltä
Etäisyys Säteilylähteen ja ihmisen välisen etäisyyden kasvattaminen vaimentaa säteilyä

[muokkaa] Aika suojakeinona

Rajoittamalla oleskelua säteilevässä paikassa rajoitetaan säteilyannosta. Säteilytöissä tämä tarkoittaa, että säteilylähteen luona suoritettavan työtehtävän kestoa vähennetään valmisteluilla ja suunnittelulla.

[muokkaa] Väliaine suojakeinona

Ionisoiva säteily läpäisee heikosti väliaineita. Suurienergiaisimman ja siten vahingollisimman alfasäteilyn pysäyttämiseen riittää paperiarkki tai vaatteiden kangas. Seuraavaksi energisimmän betasäteilyn pysäyttää täysin esimerkiksi lasi, pelti tai seinä. Matalaenergiaisin gammasäteily läpäisee väliainetta jonkin verran, mutta vaimenee siinä. Säteilylähteet eristetään ympäristöstään rakentamalla niiden ympärille suojarakennelmia. Laboratoriotyöskentelyssä käytetään usein "lyijylinnaa", lyijytiilistä säteilylähteen ympärille rakennettua sylinterimäistä rakennelmaa. Käytetyn ydinpolttoaineen säteilyä voidaan vaimentaa esim. säilyttämällä sitä vesialtaassa.

[muokkaa] Etäisyys suojakeinona

Säteilylähteen vaikutus vaimenee etäisyyden kasvaessa kuten esimerkiksi nuotion lämmön vaikutus. Vaimeneminen on verrannollinen etäisyyden neliöön: etäisyyden kaksinkertaistuessa vaikutus heikkenee neljäsosaan. Energisimmät alfa- ja betasäteily vaimenevat vielä enemmän sillä niihin jo pelkkä ilma väliaineena vaikuttaa huomattavasti. Säteilytöissä säteilylähteen luota siirrytään pois aina kun mahdollista. Liikuteltaessa säteilevää kappaletta pidetään se etäällä kehosta.

[muokkaa] Säteilyvaara

Ydinaseen räjähdys tai merkittävä radioaktiivisten aineiden päästö voi aiheuttaa säteilyvaaratilanteen. Tällöin tulee tarpeelliseksi suojella väestöä vaaralliselta säteilyannokselta tai sellaisen vaaran mahdollisuudelta. Säteilyvaaran aikana toteutettavat väestönsuojelutoimet ovat tärkeitä ja oikein tehtyinä niillä on yleensä mahdollista ehkäistä lähestulkoon kaikki säteilyn aiheuttamat terveysvaikutukset, joita muutoin voitaisin myöhemmin havaita.

Säteilyvaaratilanteet ovat äärimmäisen harvinaisia: Suomen historia ei tunne yhtään tapausta. Tarkempi kuvaus ydintekniikan käyttöön liittyvästä riskistä on artikkelissa ydinturvallisuus. Tässä turvallisuusaiheisessa artikkelissa keskitytään poikkeuksellisen vakavien ydinonnettomuuksien seurauksiin, vaikkakin ydinräjähteen aiheuttamaan säteilyvaarankin artikkelin tiedot pätevät soveltuvin osin. Ydinsodasta lisää omassa artikellissaan.

[muokkaa] Vaaran luonne

Länsimaisissa voimalaitoksissa onnettomuuden mahdollisuus on hyvin vähäinen ja laitokset on suunniteltu siten, että onnettomuuksien vaikutukset jäävät laitoksen sisälle. Sattuneiden onnettomuuksien perusteella tiedetään, että näin myös on: yksikään länsimaissa sattunut ydinvoimalaitosonnettomuus ei ole aiheuttanut vaaraa väestölle.

Huolimatta ympäristölle vaaraa aiheuttavan onnettomuuden äärimmäisen pienestä todennäköisyydestä sellaiseen on kuitenkin hyvä varautua koska varsin yksinkertaisin väestönsuojelutoimin on mahdollista torjua onnettomuuden mahdollisia terveysvaikutuksia.

Ydinlaitoksessa sattuvan poikkeuksellisen vakavankaan onnettomuuden tapauksessa ei akuutteja terveysvaikutuksia pidetä realistisena uhkana koska päästö laimenisi ympäristöön päästessään nopeasti niin, ettei sen aiheuttama annosnopeus riitä vähänkään kauempana onnettomuuspaikasta akuutisti uhkaamaan terveyttä. Ydinonnettomuuden aiheuttamassa säteilyvaaratilanteessa ei siis terveys ole välittömässä vaarassa, saati sitten että kukaan joutuisi hengenvaaraan. Sen sijaan säiteilyvaaratilanteessa ryhdytään toimenpiteisiin väestön säteilyannoksen minimoimiseksi. Tämä on hyödyllistä koska säteilyaltistus voi vaikuttaa syöpäriskiin. Vaikka yksilön kannalta suurenkin säteilyannoksen vaikutus on tässä mielessä vähäinen koska todennäköisyyden muutos on pieni verrattuna sairastumisriskiin, joka on olemassa muutenkin, saattaa syöpätapausten esiintyminen yleistyä väestössä havaittavasti jo pienelläkin todennäköisyyden muutoksella. Suojelutoimet siis tähtäävät säteilyaltistuksen minimoimiseen myöhemmin ilmenevien syöpätapausten torjumiseksi. Tarkempi kuvaus säteilyn biologisista vaikutuksista on artikkelissa ionisoiva säteily.

Säteilyvaaratilanteessa säteilylähteenä ovat yleensä ilmassa olevat radioaktiiviset hiukkaset, jotka liikkuvat tuulen mukana. Näin ollen kunkin paikan säteilyaltistus on hetkellinen koska säteilylähde siirtyy tuulen mukana ja vähitellen heikkenee hiukkasten laskeutuessa yleensä sateen mukana maahan tai mereen. Näin kävi esimerkiksi Tshernobylin onnettomuudessa. Tuulen mukana levitessään hiukkaset harvenevat ja säteilyn paikallinen voimakkuus laskee. Maahan laskeutuessaan hiukkasten tiheys pilvessä on jo huomattavasti pienentynyt. Sade huuhtoo aktiivisia aineita maaperään ja asutuilla alueilla viemäreihin. Toisaalta maassa ollessaan hiukkaset eivät yleensä joudu nielun tai hengityksen kautta elimistöön. Näistä syistä maahan laskeuduttuaan aktiiviset hiukkaset eivät aiheuta enää välitöntä vaaraa. Suojautuminen on siis tehtävä sinä aikana kun radioaktiivisista hiukkasista koostuva pilvi on vielä ilmassa ja kohdalla.

[muokkaa] Väestönsuojelutoimet

Oikein toteutettu väestönsuojelu vähentää selkeästi väestön säteilyannosta säteilyvaaratilanteessa. H/t-akseli kuvaa annosnopeutta eli "säteilyn voimakkuutta", t-akseli aikaa. alussa luonnollinen taustasäteily on tasolla x. Radioaktiivisen päästön saapuessa alueelle säteilytaso nousee nopeasti ja laskee vähitellen hieman alkuperäistä korkeammalle tasolle pilven kuljettua ohi. Tehokkaalla väestönsuojelulla, mm. sisälle suojautumalla, väestön saama annosnopeus rajoitetan hieman tavallista suuremmalle tasolle y ja väestö saa valkoisella merkityn kokonaisannoksen H_B. Tällöin vältetään ilman suojelua saatava oranssilla merkitty annos H_A. Sininen viiva näyttää väestönsuojelutoimien tehon alun, ja punainen lopun. Jos väestöannos ei kasva huomattavasti, myös muutoin myöhemmin havaittavat terveysvaikutukset torjutaan.

Säteilytilannetta valvotaan jatkuvasti automaattisilla mittareilla. Säteilymittaukset ovat nähtävissä Internetissä ([3]). Mikäli säteilytaso nousisi niin, että vaaran mahdollisuus on, viranomaiset tiedottavat siitä ja aloittavat tarpeelliset väestönsuojelutoimet. Vaikka suojelua ei järjestettäisi, ei pahankaan ydinonnettomuuden aikana synny annosnopeuksia jotka uhkaisivat ihmisten henkeä onnettomuusalueen ulkopuolella tai edes aiheuttaisivat akuutteja terveysvaikutuksia. Suojelutoimet tähtäävät väestön säteilyaltistuksen minimoimiseen myöhemmin ilmenevien syöpätapausten torjumiseksi. Oikein tehtynä väestönsuojelutoimet onnistuvat tässä tavoitteessa hyvin suurella todennäköisyydellä lähes täydellisesti, sillä tehtävät toimet ovat varsin yksinkertaisia.

Säteilyvaarasta ilmoitetaan radiossa, televisioissa ja tarvittaessa kaiutinkuulutuksin. Suojautumista koskevat ohjeet antaa viranomainen. Ohjeet suojelutoimenpiteistä ovat myös puhelinluetteloissa ja netissä ([4]).

Yleisin merkittävän radioaktiivisten aineiden päästön jälkeen havaittava terveyshaitta on kilpirauhassyövän yleistyminen altistuneessa väestössä. Koska tämän aiheuttaa radioaktiivisen jodin biologinen kertyminen kilpirauhaseen, on syöpätyyppi tehokkaasti ehkäistävissä nauttimalla joditabletteja juuri ennen altistusta. Tällöin saatava suuri annos tavallista jodia ehkäisee jodin radioaktiivisen isotoopin kertymistä kilpirauhaseen. Tarvittaessa viranomaiset jakavat joditabletteja ennen päästöä ja päästöpilven saapumista vaara-alueelle. Tablettien nauttiminen tulee tehdä vasta viranomaisen ohjeesta koska niiden teho riippuu suuresti oikea-aikaisesta toiminnasta.

Tehokkain tapa suojautua säteilyvaaralta on rajoittaa säteilyannosta. Tämä tapahtuu rajoittamalla oleskelua säteilevässä paikassa. Koska säteilyvaaratilanteessa säteilyn lähde on ulkoilmassa tuulen mukana kulkevat hiukkaset, on yksinkertaisinta suojautua menemällä sisälle. Ikkunat, ovaet ja ilmastointi tulee sulkea ja raot joista ilma vaihtuu (ikkunan pielet ym.) teipata. Sisäilman vaihtuminen kestää niin kauan, että säteilevä pilvi ehtii ohittaa paikan hiljaisellakin tuulella.

Sisälle suojautumisella yhdistetään kaikki kolme suojakeinoa - aika, suoja ja etäisyys - tehokkaasti. Säteilyannos pienenee murto-osiin verrattuna suojaamattomaan oleskeluun ulkona. Tarvittava suojautumisaika on yleensä korkeintaan vuorokausi. Tarvittaessa viranomaiset voivat lisäksi järjestää evakuoinnin.

Omatoiminen evakuointi ei ole tarpeen – välittömältä säteilyvaikutukselta sisälle suojautuminen tarjoaa parhaan suojan – mutta siitä voi olla suurta haittaa jos kulkuväylät tukkeutuvat altistaen tiellä olijat vaaralle, estämällä hälytysajoneuvojen liikkumisen ja haittaamalla organisoitua evakuointia, jos sellaista tarvitaan.

Yhdessä väestönsuojelutoimet ovat erittäin tehokas ja yksinkertainen tapa torjua säteilyvaaraa. Oikein toteutetuilla suojelutoimilla on mahdollista ehkäistä lähestulkoon kaikki säteilyn aiheuttamat terveysvaikutukset, joita muutoin voitaisin myöhemmin havaita.

[muokkaa] Käytännön kokemukset

Säteilyvaaratilanteet ovat äärimmäisen harvinaisia: Suomen historia ei tunne ainoatakaan tapausta. Myöskään missään muussa länsimaassa ei ydinvoimalaitoksessa ole ikinä sattunut onnettomuutta, joka olisi aiheuttanut vaaraa väestölle. Sen sijaan Neuvostoliitossa sattui Tšernobylin onnettomuus, joka aiheutti säteilyvaaran ympäristössään. Tšernobyliä pidetään laajalti osoituksena siitä kuinka tärkeitä oikeanlaiset suojelutoimenpiteet säteilyvaaratilanteessa ovat. Käytännössä kaikki myöhemmin havaitut terveysvaikutukset olisivat olleet torjuttavissa yksinkertaisin väestönsuojelutoimin.

Tšernobylin onnettomuudessa väestönsuojelutoimia ei toteutettu kuin vasta radioaktiivisen pilven ohitettua alueen asukkaat. Säteilytaso ei silti noussut missään vaiheessa niin paljoa, että akuutteja terveysvaikutuksia väestössä olisi esiintynyt. Sen sijaan väestönsuojelun epäonnistuminen aiheutti sen, että myöhemmin alueen väestössä on ilmennyt sairaustapauksia. Tarkemmin sanoen kilpirauhassyöpien määrä on lisääntynyt, mikä on tähän mennessä aiheuttanut noin 10–20 kuolemantapausta. Tšernobylin onnettomuus osoitti väestönsuojelun merkityksen säteilyvaaratilanteessa: hyvin yksinkertaisin toimin olisi ollut mahdollista välttää käytännössä kaikki myöhemmin ilmenneet terveysvaikutukset. Ainoa sairaus, jonka väestön säteilyaltistuksen vuoksi on havaittu lisääntyneen, eli kilpirauhassyöpä olisi ollut helposti ennaltaehkäistävissä joditableteilla. Lisäksi asukkaiden säteilyannosta olisi merkittävästi pienentänyt sisälle rakennuksiin suojautuminen, jota olisi voitu täydentää evakuoinnilla. (mm. UNSCEAR, 2000)

[muokkaa] Historia

Säteilyturvallisuuteen ei aluksi kiinnitetty kovin suurta huomiota, sillä ionisoivan säteilyn biologisia vaikutuksia ei tunnettu. Tieto suurten säteilyannosten vaarallisuudesta saatiin röntgenlaitteiden käyttökokemuksista. Ensimmäisenä tunnistettiin säteilysairaus ja säteilypalovammat, joita syntyy erittäin suuren säteilyannoksen seurauksena. Varhaisin dokumentoitu säteilyn aiheuttama oire oli amerikkalaisen sähköinsinöörin Elihu Thomsonin vuonna 1896 suorittamasta kokeesta, jossa hän tarkoituksella altisti sormensa röntgensäteilylle ja julkaisi hyvin täsmällisen ja seikkaperäisen kuvauksen saamistaan palovammoista. Thomson onnekseen toipui terveeksi ja tuli samalla aloittaneeksi säteilysuojelun nykyään yli satavuotiaan tieteen.

Kesti jonkin verran pidempään ennen kuin ionisoivan säteilyn vaikutukset geeneihin ja siten syöpäriskiin opittiin ymmärtämään. Vasta vuonna 1927 selvisi, että säteilyllä on geneettisiä vaikutuksia, kun amerikkalainen tutkija Hermann Joseph Muller julkaisi tutkimuksensa röntgensäteiden vaikutuksista kromosomeihin. Vuonna 1947 hänelle myönnettiin tästä uraauurtavasta tutkimuksesta Nobelin palkinto.

Kun 20-luvulla tiedot säteilyn vaikutuksista lisääntyivät, perustettiin Kansainvälinen röntgen- ja radiumturvallisuuskomitea, joka on nykyisen ICRP:n edeltäjä. Se antoi vuonna 1931 ensimmäisen tieteelliselle tutkimukselle perustuvan kansainvälisen suosituksen säteilyannosrajoista, joita sovellettaisiin säteilytöissä. Siitä edes säteilyturvallisuudesta on huolehdittu tieteelliselle yhteistyölle perustuvalla menettelyllä ja nykyisin annosrajat ovat yleensä osa lainsäädäntöä.