Hyvä tietää säteilystä
Sisällysluettelo Säteily on energiaa ja hiukkasia... 3 Ionisoiva säteily... 5 Hiukkassäteily... 5 Sähkömagneettinen säteily... 6 Ionisoimaton säteily... 6 Säteilyn käsitteet, yksiköt ja mittaaminen... 7 Annosnopeus ja annos... 7 Säteilyn mittaaminen... 8 Annosrajat ja säteilyannoksen mittaaminen... 8 Säteilyn luonnolliset lähteet... 9 Radioaktiiviset aineet ympäristössämme... 9 Kosminen säteily... 9 Kehon sisäinen säteily... 9 Radon... 10 Säteily ihmisen käytössä... 11 Lääketieteellinen käyttö... 11 Teollisuus ja tutkimus... 12 Muut lähteet... 12 Ydinvoima... 15 Työntekijöiden säteilyturvallisuus... 16 Radioaktiiviset päästöt... 18 Radioaktiivisten jätteiden käsittely... 18 Säteilyn vaikutukset terveyteen... 19 Ionisoivan säteilyn vaikutukset solussa... 19 Säteilyn vaikutukset yksilössä... 19 Ionisoimaton säteily... 22 Säteilysuojelu ja lainsäädäntö... 22 Sanasto... 23 Energiateollisuus ry, Helsinki 2007 ISBN 978-952-5615-14-2 painettu julkaisu ISBN 978-952-5615-15-9 PDF-julkaisu Graficolor 2 Hyvä tietää säteilystä
Säteily on energiaa ja hiukkasia Säteily on energiaa, joka virtaa kaikkialla joko sähkömagneettisena aaltoliikkeenä tai hiukkasten liike-energiana. Säteilyä ovat esimerkiksi valo, lämpösäteily, radioaallot, röntgensäteily ja radioaktiivisten aineiden lähettämä säteily. Osa säteilylajeista, kuten valo ja lämpö, ovat välttämättömiä ihmiselle ja muulle elolliselle luonnolle. Säteilyä voidaan ajatella vaikkapa pieninä energiapaketteina, jotka tunkeutuvat aineeseen ja luovuttavat siihen energiansa. Erilaiset säteilylajit sisältävät erilaisia energiamääriä. säteily ionisoiva säteily Energian kuljettajat ionisoimaton säteily Riippuen säteilyn luovuttamasta energiamäärästä säteilyn ja ympäröivän aineen välille syntyy erilaisia vuorovaikutuksia. hiukkaset sähkömagneettiset aallot sähkömagneettiset aallot mekaaniset aallot neutronit protonit α-säteily β-säteily gammasäteily röntgensäteily ultraviolettisäteily valo infrapunasäteily (lämpö) ultraääni ääni Röntgensäteilyä tutkittiin jo 1800-luvulla Radioaktiivisuuden olemassaolo havaittiin ensi kertaa 1800-luvun lopulla. Vuonna 1895 saksalainen Wilhelm Röntgen huomasi katodisädeputkia tutkiessaan, että hänen kätensä luusto kuvastui fluoresoivalla aineella käsiteltyyn pahviin. Vuotta myöhemmin 1896 ranskalainen Henri Becquerel teki kokeita uraanisuolalla ja valokuvauslevyllä. Uraanisuolan alusena pidettyyn valokuvauslevyyn muodostui kehitettäessä mustia läiskiä, mutta Becquerel ei kyennyt selittämään ilmiön alkuperää. Röntgensäteily herätti heti löytymisensä jälkeen suurta mielenkiintoa tutkijoiden parissa. Becquerelin säteet sen sijaan jäivät aluksi ilman laajempaa huomiota. Uraanin synnyttämistä läikistä kiinnostui pian puolalaissyntyinen tutkija Marie Curie, joka oli naimisissa ranskalaisen fyysikon Pierre Curien kanssa. Marie Curie havaitsi nopeasti myös toriumin säteilevän uraanin lailla. Hän nimesi ilmiön radioaktiivisuudeksi. Curie päätteli, että radioaktiivisuus on atomin sisäinen ominaisuus. Marie Curie löysi pian muitakin radioaktiivisia aineita, muun muassa poloniumin ja radiumin. Vuonna 1903 hänet palkittiin fysiikan Nobelpalkinnolla yhdessä miehensä Pierre Curien ja Henri Becquerelin kanssa. Vuonna 1911 Marie Curie palkittiin toistamiseen Nobelilla, tällä kertaa radiokemian alalta. Vuonna 1897 Curieille syntyi ensimmäinen tytär Irene. Irene Curie jatkoi aikuisena vanhempiensa viitoittamalla tiellä radioaktiivisuuden tutkijana. Hän sai vuonna 1935 kemian Nobel-palkinnon yhdessä miehensä Frederic Joliot n kanssa. Marie ja Pierre Curie saivat myös toisen tyttären Even vuonna 1904. Eve Curie Labouisse kirjoitti myöhemmin äidistään suositun elämäkerran Madame Curie. Erilaiset säteilylajit havaitsi ensimmäistä kertaa uusiseelantilainen Ernest Rutherford vuonna 1898. Hän nimesi säteilyn osat alfa-, beta- ja gammasäteilyksi. Pierre ja Marie Curie jakoivat puolikkaan fysiikan Nobel-palkinnon vuonna 1903. Toisen puolikkaan palkinnosta sai Henri Becquerel. Vuonna 1911 Marie Curie palkittiin kemian Nobelilla. Hyvä tietää säteilystä 3
Aktiivisuus on suure, joka ilmaisee radioaktiivisessa aineessa tapahtuvien hajoamisten lukumäärän aikayksikköä kohden. Aktiivisuuden yksikkö on becquerel (Bq), joka tarkoittaa yhtä hajoamista sekunnissa. Erilaisista sähkömagneettisen säteilyn aallonpituuksista koostuu säteilyspektri. Pidemmillä aallonpituuksilla säteilyn taajuus ja energia ovat pienempiä kuin lyhyemmillä aallonpituuksilla. Eniten energiaa on siten esimerkiksi lyhytaaltoisessa röntgen- ja gammasäteilyssä, jotka läpäisevät ainetta tehokkaasti. Säteily on joko ionisoivaa tai ionisoimatonta sen perusteella, miten se vaikuttaa kohtaamaansa aineeseen. Ionisoiva säteily sisältää paljon energiaa. Se voi ionisoida atomin eli synnyttää siihen sähkövarauksen. Sähkövaraus voi aiheuttaa kemiallisia muutoksia kudoksessa. Ionisoimattoman säteilyn energia ei riitä ionisoimaan atomia eli aiheuttamaan siihen sähkövarausta. Ionisoimatonta säteilyä ovat muun muassa ultraviolettisäteily, näkyvä valo ja infrapunasäteily. Tässä esitteessä ei juurikaan käsitellä ionisoimatonta säteilyä. Radioaktiivisuus on aineen ominaisuus. Aktiivisuuden yksikkö on becquerel (Bq). Yksi beqcuerel tarkoittaa yhtä hajoamista sekunnissa. Tietyn aineen ytimessä on aina sama määrä protoneja. Lähes kaikilla alkuaineilla on erilaisia isotooppeja. Isotooppi vaihtelee sen mukaan, montako neutronia ytimessä on protonien lisäksi. Jotkut aineen isotoopeista saattavat olla radioaktiivisia. Jokaisella radioaktiivisella isotoopilla on sille ominainen puoliintumisaika, joka tarkoittaa että aineen aktiivisuus on siinä ajassa pienentynyt puoleen. Puoliintumisajat vaihtelevat sekunnin murto-osista miljardeihin vuosiin. näkyvä valo mikroaallot radioaallot gammasäteily röntgensäteily ultraviolettisäteily infrapunasäteily aallonpituus 10-11 m 10-8 m 4x10-7 m 7x10-7 m 10-1 m 10-3 m Sähkömagneettista säteilyä kuvataan aallonpituudella. Erilaisista aallonpituuksista koostuu säteilyspektri. Pidemmillä aallonpituuksilla säteilyn taajuus ja energia ovat pienempiä kuin lyhyemmillä aallonpituuksilla. Eniten energiaa on siten esimerkiksi lyhytaaltoisessa röntgen- ja gammasäteilyssä, jotka läpäisevät ainetta tehokkaasti. Jokaisella aineen radioaktiivisella isotoopilla on sille ominainen puoliintumisaika, joka tarkoittaa että aineen aktiivisuus on pienentynyt puoleen. Puoliintumisajat vaihtelevat sekunnin murto-osista miljardeihin vuosiin. 4 Hyvä tietää säteilystä
Ionisoiva säteily Ionisoiva säteily vaikuttaa aineen yksittäisiin atomeihin tai molekyyleihin. Säteily ionisoi sähköisesti neutraalin atomin tai molekyylin irrottamalla siitä elektronin tai antamalle sille elektronin. Atomi tai molekyyli saa näin sähköisen varauksen ja muuttuu ioniksi. Ionisoivaa säteilyä ovat esimerkiksi alfa-, beta-, gamma-, neutroni- ja röntgensäteily. Alfa-, beta- ja neutronisäteily ovat pienten hiukkasten liikettä. Gamma- ja röntgensäteily ovat sähkömagneettista aaltoliikettä. Hiukkassäteily Alfasäteily Alfahajoamisessa atomin ytimestä lähtee alfahiukkanen, joka on rakenteeltaan samanlainen kuin alkuaine heliumin ydin. Alfahajoaminen tapahtuu useimmiten raskaissa ytimissä, joiden sidosvoimat eivät enää riitä pitämään ydintä koossa. Irrottamalla itsestään alfahiukkasen ydin pyrkii stabiiliin tilaan. Stabiilin tilan saavuttamiseksi ytimessä saattaa tapahtua lukuisia radioaktiivisia hajoamisia, jolloin puhutaan hajoamisketjusta. Alfahiukkasilla on suuri massa verrattuna niiden kohtaamiin muihin hiukkasiin, esimerkiksi elektroneihin. Alfahiukkaset lentävät lyhyen matkaa ja pysähtyvät nopeasti kohtaamaansa väliaineeseen. Esimerkiksi ilmassa ne kulkevat vain muutaman senttimetrin etäisyydelle ja ihossa vain joitakin millimetrin kymmenesosia. Ulkoiselta alfasäteilyltä suojautuminen on helppoa. Jo ihon pintasolukko pystyy pysäyttämään alfahiukkasen. Esimerkiksi kallioperässä syntyvä radonkaasu säteilee alfahiukkasia ja on hengitettynä haitallista. Betasäteily Betahajoamisessa ytimestä lähtee elektroni tai vastaava positiivisen varauksen omaava hiukkanen. Virittyneessä tilassa olevan ytimen massaluku ei muutu. Betasäteily muodostuu pienen pienien betahiukkasten liikkeestä, joiden massa on yleensä paljon pienempi kuin niiden kohtaamat atomit tai molekyylit. Ne poukkoilevat ja törmäilevät edetessään niin kauan, että niiden energia on kulunut loppuun. Betasäteily kantaa ilmassa joitakin metrejä, mutta kudoksessa tyypillisesti vain joitakin millimetrejä. Betasäteilyltä suojaudutaan esimerkiksi muovilla. Myös vaatteet voivat riittää pysäyttämään betasäteilyn. Neutronisäteily Neutronit ovat atomiytimen osia, joilla ei ole sähkövarausta. Neutronisäteily tunkeutuu syvemmälle väliaineeseen kuin alfa- tai betasäteily. Atomin rakenne ydin neutroni protoni elektroni Tietyn aineen ytimessä on aina sama määrä protoneja. Lähes kaikilla alkuaineilla on erilaisia isotooppeja. Isotooppi vaihtelee sen mukaan, montako neutronia ytimessä on protonien lisäksi. Jotkut aineen isotoopeista saattavat olla radioaktiivisia. Alfasäteily tytärydin Betasäteily emäydin α hiukkanen (helium-ydin) tytärydin emäydin β-hiukkanen Hyvä tietää säteilystä 5
Gammasäteily Betasäteily Alfasäteily Paperi Keho Metalli Gammasäteily Alfa- ja betasäteily pysähtyvät helposti väliaineeseen, mutta gammasäteilyllä on suuri läpäisykyky. α-hiukkanen emäydin tytärydin gammasäteilyä Gammasäteilyä esiintyy usein alfa- tai betasäteilyn yhteydessä. Emäytimestä irtoaa ensin hiukkanen, jonka jälkeen siitä lähtee vielä gammasäteilyä. Gammasäteily etenee paksujenkin ainekerrosten läpi. Säteilyn voimakkuus vähenee sitä enemmän, mitä raskaamman ainekerroksen läpi se on kulkenut. Sähkömagneettinen säteily Ionisoiva sähkömagneettinen säteily voidaan jakaa kahteen tyyppiin: gamma- ja röntgensäteilyyn. Gammasäteily on nopeaa sähkömagneettista aaltoliikettä, jolla ei ole massaa eikä sähköistä varausta. Se on läpitunkevaa, ja esimerkiksi ilmassa se etenee satoja metrejä. Hyvän suojan gammasäteilyltä antavat esimerkiksi vesi, betoni, teräs ja lyijy. Mitä raskaampi eristekerros on, sitä paremmin se säteilyltä suojaa. Röntgensäteily on läpitunkevaa sähkömagneettista säteilyä, jota voidaan tuottaa myös keinotekoisesti muun muassa röntgenputkilla. Röntgensäteily ei ole yhtä läpitunkevaa kuin gammasäteily. Röntgensäteilyltä suojaudutaan samalla tavoin kuin gammasäteilyltä. Ionisoimaton säteily Ionisoimaton säteily on sähkömagneettista aaltoliikettä, jonka energia ei riitä ionisoimaan kohtaamaansa ainetta. Se saa kuitenkin väliaineen atomin värähtelemään, josta seuraa aineen lämpeneminen. Ionisoimattoman säteilyn käyttösovelluksia ovat esimerkiksi matkaviestimet, valaistus, lämmitys, tutkat, televisio, radio ja mikroaaltouunit. Ionisoimattoman säteilyn vaikutuksia tutkitaan muun muassa Maailman terveysjärjestön (WHO) toimesta. Tutkimusprojektin tulosten pitäisi valmistua viimeistään vuonna 2005. 6 Hyvä tietää säteilystä
Säteilyn käsitteet, yksiköt ja mittaaminen Säteilyn vaikutus perustuu säteilyn aiheuttamiin atomi- ja molekyylitason muutoksiin. Säteilyä ei voida aisteilla havaita, mutta sitä voidaan mitata luotettavasti ja helposti. Seuraavassa on esitelty muutamia säteilyn peruskäsitteitä. Annosnopeus ja annos Säteilyannos kuvaa säteilyn ihmiselle aiheuttamaa haittaa. Sen yksikkö on sievert (Sv). Säteilyannosta laskettaessa huomioidaan kudokseen absorboituneen eli imeytyneen säteilyn määrä ja laatu. Säteilyannos voi olla kehon ulkoista tai sisäistä. Säteilyannoksen vaarallisuuteen vaikuttaa myös kudos, mihin annos on absorboitunut. Laskettaessa koko kehon saamaa säteilyannosta eri elimillä on omat painotuskertoimensa. Suurimmat painotuskertoimet ovat tärkeillä kudoksilla, kuten sukurauhasilla, punaisella luuytimellä, keuhkoilla ja mahalaukulla. Yksi sievert on suuri määrä säteilyä. Useimmiten puhutaankin sievertin tuhannesosista (msv) tai miljoonasosista (μsv). Annosnopeus kertoo, kuinka suuren säteilyannoksen ihminen saa tietyssä ajassa. Annosnopeuden yksikkö on sievertiä tunnissa (Sv/h). Useimmiten käytetään pienempiä yksikköjä millisievertiä tunnissa (msv/h) tai mikrosievertiä tunnissa (μsv/h). Esimerkiksi luonnollisen taustasäteilyn annosnopeus vaihtelee Suomessa 0,04-0,30 μsv/h. Säteilyn käyttö lääketieteessä 15 % Luonnon taustasäteily 30 % Maailman keskimääräinen säteilyannos henkilöä kohden vuonna 2000 YK:n alaisen UNSCEARin arvioiden mukaan Säteilyn alkuperä Keskimääräinen yhden vuoden efektiivinen annos maailmassa (msv) Luonnon taustasäteily 2,4 Säteilyn lääketieteellinen käyttö 0,3 Ilmakehän ydinasetestaukset 0,005 Tshernobylin onnettomuus 0,002 Ydinvoiman tuotanto 0,001 Lähde: UNSCEAR Tshernobyl 1 % Radon 54 % Suomalaisen saama keskimääräinen säteilyannos vuodessa on noin 4 milllisievertiä, josta ydinvoiman osuus on noin 0,0002 millisievertiä. Kolme vuotta reaktorissa ollut polttoainenippu säteilee voimakkaasti. Sininen hehku on Tsherenkovin säteilyä, jota syntyy kun varatut hiukkaset kulkevat väliaineessa valoa nopeammin. Hyvä tietää säteilystä 7
Säteilyä voidaan mitata helposti ja luotettavasti erilaisilla mittareilla. Jokaisella säteilyn kanssa tekemisiin joutuvalla työntekijällä on lain mukaan oltava henkilökohtainen säteilyannosmittari. Ydinvoimalaitoksessa on erikoiskoulutettu säteilysuojeluhenkilöstö, joka valvoo ja huolehtii kaikkien työntekijöiden säteilysuojelusta ja annostarkkailusta. Kaikkea säteilyn käyttöä Suomessa valvoo Säteilyturvakeskus (STUK). Säteilyn mittaaminen Säteilyä voidaan mitata helposti ja luotettavasti. Säteily aiheuttaa mittalaitteiden väliaineessa vuorovaikutuksia, jotka voidaan havaita. Väliaine voi olla kiinteää, nestemäistä tai kaasumaista. Säteily synnyttää väliaineeseen sähköisesti varautuneita varauksenkuljettajia, jotka saavat aikaan sähkövirtaa. Säteily voi saada aikaan myös viritystilan, joka purkautuu näkyvänä valona. Valo rekisteröidään herkillä ilmaisimilla ja muutetaan sähkövirraksi. Ilmaisimesta riippuen säteilystä voidaan selvittää sen määrää ja laatua tai sen kulkemaa rataa. Yksinkertainen säteilymittari koostuu kaasun täyttämästä tilasta kahden elektrodin välisessä sähkökentässä. Ionisoiva säteily aiheuttaa kaasussa ionipareja, jotka kerätään elektrodille. Sähkökentän voimakkuudesta riippuen erilaisia ilmaisimia kutsutaan ionisaatiokammioiksi, verrannollisuuslaskuriksi tai Geiger-Müller -ilmaisimeksi. Geiger-Müller -laskuri on eräs vanhimmista säteilyn ilmaisimista, mutta sitä käytetään yhä yleisesti säteilyvalvonnassa. Säteilyä mitataan myös tuikeilmaisimilla, puolijohdeilmaisimilla ja termoloisteilmaisimilla. Henkilöannosmittareissa saatetaan yhä käyttää myös valokuvausfilmiä, jota jo Henri Becquerel käytti aikoinaan säteilyn tutkimiseen. Annosrajat ja säteilyannoksen mittaaminen Eri väestöryhmille määritellyt säteilyn enimmäisannosrajat löytyvät säteilyasetuksesta. Säteilyturvakeskus määrää tarkemmat toimenpiteet enimmäisarvojen soveltamisesta ja säteilyannoksen laskemisesta. Säteilytyöntekijöiden annoksia seurataan jatkuvasti. Säteilylain ja -asetuksen mukaan jokaisella säteilyn kanssa tekemisiin joutuvalla työntekijöillä on henkilökohtainen säteilyannosmittari. Säteilytyöntekijä saa viidessä vuodessa saada enintään 100 msv säteilyannoksen. Yhden vuoden enimmäisannos on 50 millisievertiä. Mittausjärjestelmien tarkkuutta ja toimivuutta valvoo Säteilyturvakeskus. 8 Hyvä tietää säteilystä
Säteilyn luonnolliset lähteet Säteily on luonnollinen osa ihmisen ympäristöä. Radioaktiivisia aineita esiintyy maa- ja kallioperässä sekä rakennusmateriaaleissa. Maaperä ja muun muassa betoniseinät säteilevät, samoin osa ihmisen syömistä, juomista ja hengittämistä aineista. Suomalainen saa luonnollisesta taustasäteilystä, mukaan lukien kosminen taustasäteily muttei maaperän radonia, noin yhden millisievertin säteilyannoksen vuodessa. Tähän annokseen ei voi itse kovinkaan paljon vaikuttaa. Radioaktiiviset aineet ympäristössämme Luonnosta löytyy muun muassa uraanin, toriumin ja kaliumin radioaktiivisia isotooppeja. Suomalaisen vuosittaisesta säteilyannoksesta yli puolet tulee radonista, jota syntyy kallioperässä uraanin radioaktiivisessa hajoamisketjussa. Maaperän radioaktiivisten aineiden aiheuttama annos on keskimäärin 0,5 millisievertiä vuodessa suomalaista kohti. Vaihtelu eri paikkakuntien välillä on 0,17-1 millisievertiä vuodessa. Ilmakehän ydinkokeiden ja Tshernobylin onnettomuuden seurauksena ympäristöön on levinnyt radioaktiivisia aineita, mutta niiden aiheuttama säteilyannos suomalaisille on pieni. Kosminen säteily Kosmiseksi säteilyksi kutsutaan avaruudesta tulevia hiukkasia, joista valtaosa on protoneja ja alfahiukkasia. Hiukkaset tunkeutuvat ilmakehään ja joutuvat vuorovaikutukseen ilma- Kaakkois-Suomen graniittinen kallioperä sisältää keskimääräistä enemmän uraania, jonka hajoamisketjussa syntyy radonia. Suomessa keskimääräistä korkeampia radonpitoisuuksia esiintyy myös Etelä-Suomen harjuilla. kehän ytimien kanssa. Vuorovaikutuksessa syntyy ydinreaktioita, joiden radioaktiiviset tuotteet säteilevät ilmakehässä. Suomalaiset saavat kosmisesta säteilystä noin 0,3 millisievertin säteilyannoksen vuodessa. Kosmisen säteilyn määrä kasvaa, mitä ylemmäksi ilmakehää mennään. Yli kahden kilometrin korkeudella sijaitsevan Mexico Cityn asukkaat saavat vuosittain kosmisesta säteilystä noin 0,8 millisievertin säteilyannoksen. Kosminen säteily aiheuttaa myös ylimääräistä säteilyannosta lentomatkustajille ja -henkilökunnalle. Lentohenkilöstön arvioidaan saavan kosmisesta säteilystä enimmillään 4 millisievertin vuosiannoksen. Kosmiselta säteilyltä ei voi juurikaan suojautua. Kehon sisäinen säteily Kehon luonnollinen sisäinen säteilyannos on suomalaisella noin 0,3 millisievertiä vuodessa. Pääasiallisin säteilylähde meissä on luuston kalium- 40 -isotooppi, jonka osuus annoksesta on noin 0,2 millisievertiä. Ravinnossa ja hengitysilmassa kehoon kulkeutuu luonnossa esiintyvän uraanin ja toriumin hajoamistuotteita, joita esiintyy myös maaperässä. Muita radioaktiivisia aineita kehossa esiintyy pieniä määriä. Kosmisesta säteilystä syntyy radioaktiivista hiilen isotooppia hiili-14:ää, joka sitoutuu kaikkeen elolliseen. Hiili-14:n ihmiselle aiheuttama säteilyannos on vähäinen, 0,012 millisievertiä vuodessa, mutta sen ansiosta pystytään esimerkiksi ajoittamaan elollisten eliöiden arkeologisia jäännöksiä ja arvioimaan niiden ikää. Hyvä tietää säteilystä 9
Sosiaali- ja terveysministeriön päätöksen mukaan asunnon huoneilman radonpitoisuus ei saisi ylittää 400 becquereliä kuutiometrissä (Bq/m 3 ). Uusi asunto tulee suunnitella ja rakentaa siten, että radonpitoisuus ei ylittäisi arvoa 200 Bq/m 3. Kartan värit kuvaavat kuinka monta prosenttia mittausten mukaan uusien asuntojen radon-tavoitearvo (200 Bq/m 3 ) ylittyy eri alueilla. 25 % 10-25 % 1-10 % 1 % 10 mittausta Lähde: STUK Radon Radon on hajuton, mauton ja näkymätön radioaktiivinen kaasu, jota ei voi aistia. Sitä syntyy jatkuvasti kallioperässä ja kiviaineksessa uraanin hajoamisketjussa. Ulkoilmassa se laimenee vaarattomaksi, mutta tiiviisti rakennetuissa taloissa radonia saattaa esiintyä paljon. Radon voidaan havaita vain mittaamalla. Radonista ei voi saada esimerkiksi allergisia reaktioita, huimausta tai väsymystä. Radon hajoaa kiinteiksi hajoamistuotteiksi, jotka takertuvat hengityksen mukana keuhkojen sisäpintaan. Radonin hengittäminen kasvattaa riskiä sairastua keuhkosyöpään. Suomessa sairastuu vuosittain 2000 ihmistä keuhkosyöpään, joista 200 tautitapausta on arvioitu radonin aiheuttamiksi. Suurin radonannos saadaan rakennusten alla olevasta maaperästä. Kaasumainen radon nousee maanpinnalle kallion murtumista ja halkeamista ja pääsee rakennusten sisäilmaan epätiiviisti rakennettujen perustuksien kautta. Pieniä määriä radonia tulee sisäilmaan myös rakennusmateriaaleista ja talousvedestä. Radonpitoisilla alueilla kaasua vapautuu huoneilmaan herkästi muun muassa suihkun, pyykinpesun ja astioiden pesun yhteydessä. Radonpitoisuutta voidaan vähentää oikeanlaisilla rakennusratkaisuil- la, rakennusten perustuksen tiivistämisellä sekä hyvin toimivalla ilmastoinnilla. Talousvedestä radonia on mahdollista poistaa ilmastamalla tai aktiivihiilisuodattimella. Suomalainen saa vuodessa keskimäärin 2 millisievertin säteilyannoksen radonista. Radonista muodostuu yli puolet säteilyn vuosittaisesta kokonaisannoksesta. Asuntojen, työpaikkojen ja porakaivoista saatavan talousveden radonpitoisuudet ovat Suomessa maailman korkeimpia. Oman asunnon radonpitoisuuden mittaaminen on helppoa. Mittauksen voi tehdä itse tilaamalla Säteilyturvakeskukselta mittauspurkit. Asunnon tai veden radonmittausta voi tiedustella myös kunnan terveystarkastajalta. 10 Hyvä tietää säteilystä
Säteily ihmisen käytössä Lääketieteellinen käyttö Lääketieteessä säteilyä käytetään lukuisiin tutkimuksiin ja hoitomuotoihin. Tutuin säteilyn lääketieteellisistä hyödyntämismuodoista lienee röntgenkuvaus. Säteilyn käyttö harkitaan aina tarkkaan. Siitä aiheutuvan hyödyn on oltava suurempi kuin siitä aiheutuva haitta. Suomalainen saa röntgenlaitteista keskimäärin noin 0,5 millisievertin säteilyannoksen vuodessa. Yhdestä röntgentutkimuksesta saa keskimäärin 0,6 millisievertin annoksen. Tilastollisesti määrä aiheuttaa 100-200 syöpäkuolemaa vuodessa. Yksittäisen ihmisen riski sairastua on hyvin pieni. Röntgentutkimusten lisäksi säteilyä käytetään esimerkiksi isotooppitutkimuksessa, jossa radioaktiivista lääkeainetta saatetaan ihmisen verenkiertoon. Radioaktiivinen aine hakeutuu aineenvaihdunnassa tutkittavaan elimeen ja sen kertymistä seurataan gammakameralla. Isotooppitutkimuksilla tutkitaan muun muassa luustoa, keuhkoja, munuaisia sekä verenkiertoelimistön ja kilpirauhasen toimintaa. Kilpirauhasen liikatoimintaa ja kilpirauhassyöpää hoidetaan radioaktiivisella jodi-131:llä. Jodi hakeutuu kilpirauhaseen ja tuhoaa ylimääräistä kudosta tai kasvainta. Syövän sädehoitoa saa vuosittain noin 10 000 potilasta. Puolet syöpään sairastuneista saa sairautensa jossakin vaiheessa sädehoitoa, usein leikkaus- ja lääkehoidon lisänä. Sädehoidolla voidaan poistaa sellaista kasvainkudosta, jota ei voida poistaa kirurgisesti. Tietokonetomografiassa potilaasta otetaan useita vierekkäisiä poikkileikkauskuvia. Kuva: STUK Eräiden röntgentutkimusten määriä ja keskimääräisiä potilasannoksia Suomessa. Tutkimus Hammasröntgenkuvaus (tavanomainen) Kallo Keuhkot Mammografia (rintojen röntgentutkimus) Lanneranka Vatsan tietokonetomografiatutkimus (TT-tutkimus) Verisuoniston tutkimus Radiologiset toimenpiteet (esim. verisuonitukosten avaus) Lähde: STUK Tutkimusmäärät 1 300 000 33 000 1 400 000 160 000 130 000 16 000 46 000 - Efektiivinen annos millisievert (msv) 0,01 0,1 0,1 0,1 2,3 12 20 (3-150) 60 (3-450) Sädehoidosta aiheutuvat annokset ovat suuria. Joskus niistä aiheutuu potilaille jopa säteilysairaus tai ihon ohimenevä vamma. Sädehoidon haitat ovat kuitenkin pienemmät kuin sairauden hoitamatta jättäminen. Säteilyn käyttöä lääketieteellisissä tutkimuksissa voidaan osittain korvata esimerkiksi ultraäänikuvauksilla tai magneettikuvauksilla. Hoitohenkilökunnan saamia säteilyannoksia valvotaan jatkuvasti. Ne eivät saa ylittää Säteilyturvakeskuksen määrittelemiä ylärajoja. Säteilytyöntekijän vuosiannos saa enimmillään olla 50 millisievertiä. Viidessä vuodessa enimmäisannos ei saa ylittää 100 millisievertiä, joten pidemmällä aikavälillä säteilyannos on vuodessa enimmillään 20 millisievertiä. Potilaita, joilla on pahanlaatuinen pitkälle edennyt aivokasvain, voidaan hoitaa boorineutronikaappausterapialla (BNCT). BNCT:tä on tutkittu Suomessa yli kymmenen vuoden ajan Otaniemen tutkimusreaktorilla. Hyvä tietää säteilystä 11
Säteilyn käyttö on hyväksyttävää, jos seuraavat perusperiaatteet täyttyvät: Oikeutusperiaate Säteilyn käytöstä saatavan hyödyn on oltava suurempi kuin siitä aiheutuva haitta. Optimointiperiaate Säteilyn käytöstä aiheutuva säteilyaltistus on pidettävä niin pienenä kuin kohtuudella on mahdollista. (ALARA-periaate, As Low As Reasonably Achievable) Yksilönsuojaperiaate Työntekijöiden ja väestön yksilön säteilyaltistus ei saa ylittää vahvistettuja enimmäisarvoja, annosrajoja. Kasvilannoitteiden tehokkuutta voidaan tutkia radioaktiivisilla merkkiaineilla. Kun kasvi tai eläin aikanaan kuolee, siinä oleva hiili-14 -pitoisuus alkaa vähentyä. Radioaktiivisen isotoopin hiili-14 perusteella arkeologit pystyvät ajoittamaan muinaisten kasvien tai eliöiden jäänteitä. Teollisuus ja tutkimus Teollisuudessa säteilyn avulla voidaan mitata kohteita, joiden olosuhteet ovat liian vaikeat tavallisille mittalaitteille. Hankalat olosuhteet saattavat johtua esimerkiksi korkeasta lämpötilasta, korkeasta paineesta tai syövyttävistä aineista. Säteilyn avulla voidaan mitata aineen paksuutta ja siinä mahdollisesti esiintyviä murtumia. Mittauksia voidaan suorittaa putkistoissa niiden toimintaa häiritsemättä, sillä säteilymittauksen takia virtausta ei tarvitse keskeyttää. Säteilyn avulla voidaan myös tappaa mikrobeja. Sillä pystytään parantamaan muun muassa elintarvikkeiden säilyvyyttä ja steriloimaan sairaalassa käytettäviä työvälineitä. Tutkimuksessa säteilyä voidaan hyödyntää valmistamalla luonnossa yleisesti esiintyvälle alkuaineelle radioaktiivinen isotooppi. Radioaktiivisella isotoopilla korvataan saman alkuaineen pysyvä isotooppi, jolloin aineen kemialliset ominaisuudet eivät muutu. Radioaktiivinen isotooppi toimii merkkiaineena, jonka avulla voidaan seurata aineen kulkeutumista. Merkkiaineilla voidaan selvittää esimerkiksi lannoitteiden tehokkuutta, teollisten prosessien etenemistä ja koneen osien kulumista. Arkeologiassa radioaktiivisuus mahdollistaa vanhojen esineiden ajoittamisen. Ajoitus perustuu hiilen isotooppiin hiili-14, jota esiintyy kaikessa elollisessa. Hiili-14:n puoliintumisaika on 5730 vuotta. Hiili-14 -pitoisuus pysyy eliöissä vakiona niin kauan, kuin eliö on vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa. Kuoleman jälkeen hiiltä ei enää kerry eliöön ja radioaktiivisen hiilen määrä alkaa vähentyä. Hiilen radioaktiivisella isotoopilla voidaan seurata myös muurilaastin kovettumista, vaikka siinä ei orgaanista hiiltä olekaan. Muurilaasti sitoo kovettuessaan ilmakehän hiilidioksidia ja muodostaa karbonaattikiteitä. 12 Hyvä tietää säteilystä
Muut lähteet Jokaisesta kodista löytyy heikkoja ionisoivan säteilyn lähteitä. Radioaktiivisuutta hyödynnetään tarkoituksellisesti muun muassa palovaroittimissa. Niissä on kapseloituna pieni määrä amerikium-241:tä. Normaalisti varoittimessa kulkee jatkuva virta. Virtapiirin osana on alfasäteilyn ionisoima ilma. Jos ilma täyttyy savusta, alfasäteily pysähtyy ja virtapiiri katkeaa. Virtapiirin katketessa varoitin alkaa hälyttää. Palovaroittimesta ei aiheudu ihmiselle säteilyvaaraa, sillä radioaktiivista ainetta on siinä niin vähän. Varoitin voidaan myös hävittää muiden kotitalousjätteiden mukana. Kotona on monia pikkuesineitä, joiden ominaisuuksista osa perustuu säteilyyn. Kellojen ja kompassien valoväreissä käytetään usein tritiumia. Vanhoissa kellotauluissa saattaa olla vielä jopa gammasäteilevää radiumia. Tritium säteilee kapseloituna kaasuna myös itsevalaisevien navigointilaitteiden näytöissä ja lentokoneitten exit-kilvissä. Loisteputkien sytyttimien nopeutta ja kestävyyttä voidaan parantaa pienillä määrillä krypton- 85:tä, tritiumia tai toriumia. Radioaktiivinen torium parantaa linssien optisia ominaisuuksia ja sitä saattaakin löytyä pieniä määriä kameroista, silmälaseista ja kiikareista. Säteilytyksellä saadaan jalokivistä värit paremmin esille. Säteilytys tehdään yleensä muutama kuukausi ennen myyntiä, jolloin suuri osa radioaktiivisuudesta on ehtinyt hävitä pois. Luonnon radioaktiivisia aineita uraania, toriumia ja kaliumia saattaa olla tavallista suurempina pitoisuuksina esimerkiksi fosfaattilannoitteissa ja rakennusmateriaaleissa. Ionisoimaton säteily on olennainen osa päivittäistä elämää. Sitä hyödynnetään muun muassa kodinkoneissa, viihde-elektroniikassa ja matkaviestimissä. Mikroaaltouunien käyttö on turvallista, mikäli niitä käytetään ohjeiden mukaisesti. Käyttäjä saattaisi saada palovammoja, mikäli uunin luukku jäisi auki uunin toimiessa. Uunin luukku on suunniteltu kestämään vuosien käyttöä ja siinä olevilla turvajärjestelmillä estetään uunin kytkeytyminen päälle luukku avoinna. Matkapuhelinten säteilyvaikutuksia tutkitaan paljon. Toistaiseksi on saatu ristiriitaisia tuloksia matkapuhelinten lähettämän mikroaaltosäteilyn vahingollisista lämpövaikutuksista tai niiden aiheuttaman sähkömagneettisen kentän yhteydestä syöpään. Voimajohtojen ja sähkölaitteiden aiheuttamille sähkö- ja magneettikentille on olemassa sosiaali- ja terveysministeriön antamat suositusarvot, joilla pyritään rajoittamaan niiden aiheuttamaa altistusta väestölle. Väestötutkimuksissa on ollut vaikea osoittaa tieteellisesti, että magneettikenttien ja terveyden välillä olisi yhteyttä. Riski sairastua on pieni, jos sitä on lainkaan. Jokaisesta kodista löytyy useita säteilylähteitä. Kodinkoneet, tietokoneet, cd-soittimet, mikroaaltouunit, matkaviestimet ja kauko-ohjaimet säteilevät. Ne aiheuttavat ympärilleen heikkoja magneettikenttiä, jotka kuitenkin vaimenevat nopeasti etäisyyden kasvaessa. Palovaroittimesta ei aiheudu ihmiselle säteilyvaaraa, sillä radioaktiivista ainetta on siinä niin vähän. Varoitin voidaan myös hävittää muiden kotitalousjätteiden mukana. Hyvä tietää säteilystä 13
Ydinkokeet sissä on seurattu 1960-luvun alkupuolelta lähtien. Suomalaisten cesium-määrien muuttumista on seurattu myös kokokeholaskurilla tehdyin mittauksin. Ennen Tshernobylin onnettomuutta cesium-peräiset keskimääräiset säteilyannokset olivat vuodessa millisievertin kymmenesosia. Suomessa ydinkoelaskeuma aiheutti suurimman säteilyannoksen Lapin poronkasvattajille. Cesium rikastuu tehokkaasti ravintoketjussa, joka kul- kee jäkälästä poroon ja ihmiseen. Vuosina 1955-1985 poromiehet saivat cesium-137:stä 13 millisievertiä eli keskimäärin 0,4 msv:ä vuodessa. Ydinkokeista peräisin olevista muista aineista he saivat säteilyannosta yhteensä 0,3 millisievertiä eli 0,01 msv:ä vuodessa. Nykyäänkin poromiehet saavat säteilyannosta ydinkoelaskeumasta peräisin olevasta cesiumista noin 0,04 msv:ä vuodessa. Tshernobyl nettomuuden takia säteilysairauteen sairastui 134 potilasta. Heistä 28 kuoli seuraavien viikkojen aikana. Akuuttiin säteilysairauteen ei sairastunut kukaan laitosalueen ulkopuolella. Joidenkin arvioiden mukaan erittäin radioaktiivista materiaalia poistaneet työntekijät olisivat saaneet yli 250 msv:n säteilyannoksia, kun vuosittainen säteilynannoksen enimmäisraja Suomessa on 50 msv. Puhdistustöihin osallistuneiden saama säteilyannos ei aiheuta säteilysairautta, mutta lisää syöpäriskiä. Puhdistustyöntekijöillä on rekisteröity 145 leukemiatapausta, joka on 50 tapausta enemmän kuin vertailuryhmällä. Normaaliväestön tietoja on kuitenkin kritisoitu epäluotettaviksi. Vuoden 1990 jälkeen lasten kilpirauhassyöpien osuus kasvoi saastuneella alueella muuta Neuvostoliittoa huomattavasti suuremmaksi. Hyvin Ilmakehässä on tehty yli 500 ydinräjäytystä ympäri maailman. Valtaosa ydinkokeista tehtiin vuosina 1945-1963. Räjäytyksissä syntyi runsaasti radioaktiivisia aineita, jotka laskeutuivat maahan vuosien kuluessa. Eniten ydinkoelaskeumaa tuli 1960-luvun alkupuolella. Säteilyannosten kannalta tärkeimmät radioaktiiviset aineet ovat cesium ja strontium. Niiden esiintymistä maaperässä, elintarvikkeissa ja ihmi- Tshernobylin ydinvoimalaonnettomuudessa arviolta noin 4 prosenttia reaktorin polttoaineesta pääsi ulos laitoksesta. Päästöt kestivät kymmenen päivää. Voimalapalon takia heti onnettomuuden jälkeen ilma kuumeni voimakkaasti ja päästöt nousivat jopa yli 2 kilometrin korkeuteen. Radioaktiivinen pilvi ylsi Suomeen vuorokaudessa ja sen vaikutus kesti viisi vuorokautta. Enimmillään säteilytaso oli 30-50 kertainen normaaliin taustasäteilyyn verrattuna. Säteilyturvakeskus on arvioinut, että suomalainen saa 50 vuodessa keskimäärin 2 msv annoksen Tshernobylin onnettomuudesta johtuen. Saman määrän suomalainen saa puolessa vuodessa normaalista taustasäteilystä. Tshernobylin puhdistustöihin osallistuneiden saamia säteilymääriä on ollut vaikea arvioida. Välittömästi onhoidettuna lasten kilpirauhassyöpä ei yleensä johda kuolemaan ja suurin osa tapauksista olisi vältytty ripeästi annetuilla joditableteilla sekä kieltämällä paikallisen maidon juonti. Muiden terveysvaikutusten yhteyttä säteilyyn ei ole voitu tieteellisesti osoittaa. Tilastollisesti tarkasteltuna puhdistustyöntekijöiden kaikista tulevista syöpäkuolemista noin 2-3 prosenttia johtuu säteilystä. Kiinteiden syöpäkasvainten riski alkaa nousta vasta 10 vuotta altistuksesta, joten työntekijöiden terveydentilan rekistereistä saadaan uutta tietoa vielä pitkään. YK:n tieteellinen komitea UNSCE- AR on tutkinut ja raportoinut Tshernobylin onnettomuuden seurauksia. Raportit ovat luettavissa komitean internet-sivuilta www.unscear.org. 14 Hyvä tietää säteilystä
Ydinvoima Työskentely ydinvoimalaitoksessa muistuttaa pitkälti työskentelyä missä tahansa energiantuotantolaitoksessa. Kuuma höyry johdetaan turbiinille, joka pyörii höyryvirrassa ja pyörittää samalla sähkögeneraattoria. Turbiinissa höyry menettää energiansa ja lauhtuu vedeksi. Vesi kiertää jälleen prosessin alkuun, jolloin se kuumennetaan taas höyryksi. Merkittävä ero tavallisen ja ydinvoimalaitoksen välillä on tapa, jolla voimalaitoksen vesi- ja höyrypiireissä liikkuva vesi kuumennetaan. Tavallisessa höyryvoimalaitoksessa vesi kuumennetaan kattilassa. Ydinvoimalaitoksessa vesi sen sijaan kuumenee uraanipolttoainesauvojen lomassa reaktoripaineastiassa. Uraa- nista vapautuu energiaa atomiytimien ketjureaktioiden kautta ja sivuvaikutuksena syntyy myös radioaktiivisia hajoamistuotteita ja säteilyä. Fissioreaktiossa säteilyä syntyy aina, mutta huolellisella suunnittelulla ja täsmällisellä työllä se voidaan tehokkaasti eristää ympäristöstä. Säteilysuojelussa noudatetaan yleisesti ALARA-periaatetta, joka tulee sanoista As Low As Reasonably Achievable. Periaatteen mukaan turhaa altistumista säteilylle on vältettävä. Säteilyannokset on kohtuullisin toimenpitein pidettävä niin pieninä kuin mahdollista. Voimalaitoksen radioaktiivisia aineita sisältävät järjestelmät kuten reaktori ja primääripiiri puhdistusjärjestelmineen ovat eristetty valontaalueelle. Suurin osa valvonta-alueen tiloista ei ole aktiivisia, mutta niissä on varauduttu aktiivisuuden nousuun. Niiden säteilytasoa myös tarkkaillaan huolellisesti. Pääasiallinen syy voimalaitoksen reaktoriin liittyvän primääripiirin aktivoitumiseen on radioaktiivinen lika eli kontaminaatio. Kontaminaatiota irtoaa primääripiirin veteen paineastian seinämistä ja putkistoon kertyvistä aktivoitumistuotteista. Uraanipolttoaine on eristetty metallivaippaisten polttoainesauvojen sisään. Joskus metallivaippaan saattaa tulla pieniä säröjä, joiden kautta primääripiirin veteen pääsee myös kulkeutumaan radioaktiivisia aineita. ALARA - As Low as Reasonably Achievable Ydinvoimalaitoksen valvonta-alueelle on eristetty kaikki radioaktiivisia aineita sisältävät järjestelmät. Valvonta-alueella suoritetaan jatkuvasti kattavaa säteilymittausta ja siellä on varauduttu aktiivisuuden nousuun. Valvonta-alueelta poistuttaessa kaikki, sekä ihmiset että materiaalit, mitataan kontaminaation varalta. Ydinvoimalaitoksessa säteilyä esiintyy kolmessa eri muodossa 1. Ulkoinen säteily suljetusta lähteestä: säteilyä tulee putken tai laitteen seinämän läpi 2. Pintakontaminaatio: radioaktiivista ainetta on vuotanut pinnalle, josta se saattaa tarttua ja kulkeutua muualle. 3. Ilmakontaminaatio: radioaktiivisia pölyhiukkasia, vesipisaroita tai kaasua esiintyy hengitysilmassa. Valvonta-alue Kenkäraja Hyvä tietää säteilystä 15
Kenkärajapenkin ylittäminen on tarkkaa puuhaa. Kenkäsuojat laitetaan omien kenkien päälle niin, etteivät omat kengät tai kengänsuojat kosketa väärää puolta. Työntekijöiden säteilyturvallisuus Valvonta-alueen huonetilat on luokiteltu säteilyolosuhteiden perusteella kolmeen eri luokkaan: vihreä, keltainen ja punainen. Värikoodi kertoo huoneessa vaikuttavan säteilyn annosnopeuden. Normaalisti missään huoneessa ei esiinny radioaktiivista likaa eli kontaminaatiota ilmassa tai huonepinnoilla. Jos huoneessa on erityisen säteilevä kohde, siitä ilmoitetaan vielä erikseen säteilyvaarakylteillä. Ydinvoimalaitoksen työntekijöiden säteilysuojelu perustuu kansainvälisiin suosituksiin sekä Suomen lakiin ja asetuksiin. Voimalaitoksessa säteilysuojelusta vastaa erikoiskoulutettu säteilysuojeluhenkilökunta, joka valvoo laitoksen ja henkilökunnan säteilyturvallisuutta sekä säteilyohjeiden noudattamista. Säteilysuojeluhenkilöstö vastaa myös annostarkkailusta, suojavarusteista ja niiden oikeasta käytöstä. Kaikille voimalaitoksella työskenteleville työntekijöille annetaan säteilykoulutus heti tulokoulutuksen yhteydessä. Työntekijöiden mennessä valvonta-alueelle he pukeutuvat haalareihin ja suojakypärään. Valvonta-alueen haalareissa ei saa liikkua muualla kuin valvonta-alueella. Valvonta-alue alkaa kenkärajasta, joka erottaa valvonta-alueen laitoksen muista tiloista. Kenkärajalla jokainen laittaa kenkiensä päälle kenkäsuojat. Kenkäraja estää kontaminoituneen pölyn kulkeutumisen kenkien mukana muualle voimalaitokseen. Henkilökohtaisiin suojavarusteisiin kuuluu myös säteilyannosmittari eli dosimetri. Ilman dosimetriä valvonta-alueelle ei pääse ja sen saamiseksi on läpäistävä tulokoulutuksen tentti. Dosimetriä kannetaan haalarei- den rintataskussa silloin, kun liikutaan valvonta-alueella. Muulloin dosimetriä säilytetään sille varatussa telineessä. Dosimetrin lisäksi työntekijät kantavat mukanaan elektronista työdosimetriä. Valvonta-alueelle siirtyessään työntekijä kirjautuu sisään järjestelmään, jonne näppäillään oma henkilönumero ja tiedot suoritettavasta tehtävästä. Työn valmistuttua työntekijä kuittaa itsensä ulos valvontaalueelta ja järjestelmään tallentuu tiedot työntekijän saamasta säteilyannoksesta. Elektroninen työdosimetri hälyttää hyvissä ajoin, jos työntekijän saama kokonaisannos alkaa nousta lähelle hyväksyttävää kokonaisannosrajaa. Hälytys tapahtuu myös, jos säteilytaso nousee ympäristössä liian korkeaksi. Säteilyturvakeskuksen valvoma virallinen annosvalvonta tehdään kuitenkin dosimetrin perusteella. 16 Hyvä tietää säteilystä
ASE säteilyä vastaa: Aika Suoja Etäisyys Ulkoista säteilyä vastaan suojauduttaessa on hyvä muistaa kirjainyhdistelmä ASE. ASE tulee sanoista Aika, Suoja ja Etäisyys. Ulkoinen säteily leviää huoneessa samalla tavoin kuin valo. Se on voimakkainta säteilevän kohdan lähellä ja heikkenee välimatkan kasvaessa. Ulkoisen säteilyn vaikutus loppuu heti, kun sen piiristä poistutaan. Säteilylähteen vaikutuspiirissä ei pidä oleilla turhaan. Jos säteilylähteen lähellä joudutaan kuitenkin tekemään työtä, annosnopeutta voidaan laskea suojautumalla oikeanlaisella säteilysuojalla. Säteilysuojana toimivat kiinteät rakenteet ja esimerkiksi tilapäiset lyijymatoista rakennetut säteilysuojat. Kontaminaatiota eli radioaktiivista likaa vastaan suojaudutaan haalareilla ja tarvittaessa kertakäyttöisillä lisähaalareilla. Kun voimalaitoksella tehdään huolto- tai korjaustöitä, säteilysuojeluhenkilöstö tarkastaa aina työkohteiden säteilytason. Jos työkohteessa on kontaminaatiovaara, sinne perustetaan lisäkenkäraja. Lisäkenkärajalla työkohde eristetään muusta ympäristöstä. Lisäkenkärajalle asetetaan kyltti, jossa säteilysuojeluhenkilökunta määrää tarvittavat lisäsuojavarusteet. Lisäsuojavarusteita ovat muun muassa lisäkenkäsuojat, kertakäyttöiset lisäkenkäsuojat, erilaiset hengityssuojaimet ja hanskat. Työkohteesta poistuttaessa lisäkenkärajalla riisuudutaan ylimääräisistä suojavarusteista ja ne jätetään niille varattuihin säkkeihin. Suojavarusteita riisuttaessa noudatetaan tiettyä järjestystä, jolloin kontaminaatio ei pääse leviämään huolimattomuuden takia. Laitoksella valvotaan säteilytasoja jatkuvasti erilaisten mittareiden avulla. Osa niistä on kiinteästi asennettuja. Säteilysuojeluhenkilöstö käy säännöllisin väliajoin mittaamassa ja tarkistamassa huonetiloja ja säteilymittareiden toimintaa. Monitorit on varustettu myös hälyttimillä, jotka ilmaisevat laitteen vikaantumisen. Valvonta-alueelta ei tuoda mitään ulos ilman aktiivisuus- ja kontaminaatiomittausta. Henkilöt poistuvat valvonta-alueelta aina ja ehdottomasti henkilömonitorien kautta. Henkilömonitori mittaa kontaminaatiota kaikkialta henkilön suojavaatetuksesta, jalkineista, käsistä ja päästä. Kaikki tavara, pakkausmateriaalit, työkalut ja vastaavat tarkastetaan säteilymittareilla, ennen kuin ne voidaan viedä pois. Mikäli henkilömonitorit hälyttävät kontaminaatiosta, työntekijän on peseydyttävä ja mahdollisesti vaihdettava ylleen puhdas suojavaatetus. Valvonta-alueelta ei pääse pois, ennen kuin alittaa kontaminaation säädetyt raja-arvot. Sisäinen kontaminaatio tarkoittaa sitä, että ihmisen elimistöön on joutunut ylimääräisiä radioaktiivisia aineita esimerkiksi hengitysilman kautta. Ydinvoimalaitoksen työntekijät mitataan säännöllisesti myös sisäisen kontaminaation varalta. Jos työkohteessa on kontaminaatiovaara, sinne perustetaan lisäkenkäraja ja määrätään tarvittavat lisäsuojavarusteet. Lisäsuojavarusteita ovat muun muassa lisäkenkäsuojat, kertakäyttöiset lisäkenkäsuojat, erilaiset hengityssuojaimet ja käsineet. Ydinvoimalaitoksen asennus-, huoltoja korjaustöitä joudutaan ajoittain tekemään paikoissa, joissa työntekijöille kertyy nopeasti säteilyannosta. Säteilyn annosnopeutta voidaan pienentää lyijymatoilla, joilla säteilevä lähde eristetään. Kuvassa lyijymattoja roikkuu reaktoripolttoaineen latauskoneen kaiteessa. Hyvä tietää säteilystä 17
Suomen ydinvoimalaitosten radioaktiiviset päästöt ilmaan 2002 Loviisa, GBq Olkiluoto, GBq Jalokaasut 5 000 30 (0,02 % sallitusta raja-arvosta) (0,0002 % sallitusta raja-arvosta) Jodit 0,001 0,01 (0,0005 % sallitusta raja-arvosta) (0,009 % sallitusta raja-arvosta) Hiili-14 400 1 000 Suomen ydinvoimalaitosten radioaktiiviset päästöt veteen 2002 Loviisa, GBq Olkiluoto, GBq Fissio- ja 0,085 0,8 aktivoitumistuotteet (0,01 % sallitusta raja-arvosta) (0,3 % sallitusta raja-arvosta) Tritium 13 000 1 000 (9 % sallitusta raja-arvosta) (6 % sallitusta raja-arvosta) Säteilyturvakeskus kerää ydinvoimalaitosten ympäristöstä vuosittain noin 300 näytettä, joista tutkitaan alueella esiintyviä radioaktiivisia aineita. Havaitut radioaktiivisten aineiden määrät olivat vuonna 2002 pieniä, eikä niillä ollut merkitystä säteilyaltistuksen kannalta. Ydinvoimalaitosten ympärille on myös asetettu säteilyannosmittareita ulkoisen säteilyn havaitsemiseksi eri etäisyyksillä voimalaitoksista. Kuva on Olkiluodosta. Radioaktiiviset päästöt Säteilyturvakeskus (STUK) määrittelee radioaktiivisten päästöjen rajat, joiden noudattamista valvotaan jatkuvasti kattavilla mittaus- ja näytteenottomenetelmillä. STUK kerää voimalaitosten ympäristöstä vuosittain satoja näytteitä ilmasta, sadevedestä, maaperästä, kasveista, elintarvikkeista, merivedestä ja kaloista. Olkiluodon lähiympäristössä asuvalle henkilölle aiheutui vuonna 2002 radioaktiivisista päästöistä 0,07 mikrosievertin vuosiannos, joka oli alle 0,1 prosenttia viranomaisen sallimasta 100 mikrosievertin yhden vuoden säteilyannoksesta. Loviisan voimalaitoksen päästöjen perusteella laskettu säteilyannos oli vuonna 2002 ympäristön eniten altistuneelle asukkaalle noin 0,05 mikrosievertiä eli alle 0,1 prosenttia asetetusta rajasta. Loviisan ja Olkiluodon ydinvoimalaitosten ympäristössä kasvatetuissa ravintoaineissa, esimerkiksi maidossa, kalassa, lihassa, viljassa tai metsämarjoissa ei esiintynyt säteilyaltistuksen kannata merkityksellistä voimalaitosperäistä aktiivisuutta. Radioaktiivisten jätteiden käsittely Ydinvoimalaitoksessa syntyy monenlaisia radioaktiivisia jätteitä. Runsasaktiivista jätettä syntyy käytetystä polttoaineesta. Käytetty polttoaine varastoidaan väliaikaisvarastoihin odottamaan loppusijoitusta. Polttoainetta vaihdetaan vuosittain huoltoseisokkien yhteydessä ja runsasaktiivisen käytetyn polttoaineen käsittely tapahtuu aina kauko-ohjattavilla koneilla ja laitteilla usein veden alla. Vähä- ja keskiaktiiviset jätteet käsitellään laitoksessa ja ne loppusijoitetaan laitosalueella sijaitsevaan voimalaitosjäteluolaan. Voimalaitoksen valvonta-alueelle vietävän tavaran ja pakkausmateriaalin määrä pyritään pitämään mahdollisimman pienenä. Kaiken valvontaalueelta poistettavan tavaran säteilytaso mitataan. Säteilyrajat ylittävä radioaktiivinen materiaali jää valvontaalueelle ja se viedään jätepakkaamoon. Jätteestä mitataan säteilytaso ja sen tiedot kirjataan tietojärjestelmään. Jätteet pakataan tynnyreihin ja puristetaan mahdollisimman tiiviiksi ja pieneen tilavuuteen jätepuristimessa. Tynnyreiden sisältö analysoidaan gammaspektrometrillä. Analyysin tulosten perusteella aktiivinen jäte viedään loppusijoitettavaksi voimalaitosalueen loppusijoitusluoliin. Tynnyrit numeroidaan ja luetteloidaan. Jokaisen pakatun tynnyrin sisältö ja pakkausajankohta tunnetaan. Valvonta-alueelta poistettavan materiaalin säteilytaso ei saa ylittää elintarvikkeilta vaadittavaa rajaa. Periaatteena voi siis muistaa, että ulos sallittu materiaali olisi säteilyarvojensa puolesta syömäkelpoista. 18 Hyvä tietää säteilystä
Säteilyn vaikutukset terveyteen Ionisoivan säteilyn vaikutukset solussa Aikuisella ihmisellä on noin 60 biljoonaa solua. Solun toimintaa ohjaavat geenit eli perintötekijät. Ihmisellä on noin 30 000 geeniä. Niiden sisältämän informaation avulla solut uudistuvat ja erikoistuvat oikeisiin tehtäviin. Solujen aineenvaihdunta pitää yllä elämää. Solut myös jakautuvat koko ajan. Päivittäin lukuisien solujen jakautuessa kaikki ei suju aina täydellisesti. Aineenvaihdunnassa ja jakautumisprosesseissa syntyy silloin tällöin myös pieniä vaurioita. Osa vaurioista syntyy solun ulkopuolisten tapahtumien seurauksena ja osa itsestään normaalin soluaineenvaihdunnan tuloksena. Ulkopuolisia syitä geenivaurioihin ovat esimerkiksi ionisoiva säteily, UVsäteily ja kemikaalit. Pelkästään luonnollinen taustasäteily aiheuttaa solussa sen elinaikana lukuisia vaurioita. Vaurioita vastaan solut ovat kehittäneet tehokkaita korjausmenetelmiä. Säteilyn aiheuttamat terveyshaitat syntyvät, kun solujen uudistumiseen tarvittava DNA-molekyyli vaurioituu. Tämä voi johtaa solun kuolemaan tai vaurioitumiseen. DNA-vaurio voi myös korjautua itsestään, jolloin solun toiminta jatkuu normaalisti. Jos DNA-vaurio ei korjaudu tai se korjautuu väärin, solun jakautumisen yhteydessä vaurio periytyy jälkeläissoluille. Tämän kaltaisia mutaatioita tapahtuu solussa koko ajan myös ilman ulkopuolista aiheuttajaa. Yksittäisen solun perimän vaurioituminen ei vielä aiheuta haittaa terveydelle. Terveyshaitta voi syntyä vasta, kun solu monistuu ja jokaisessa kloonisolussa on sama muutos. Yleensä terveyshaittojen syntyminen edellyttää useampia perimämuutoksia, jotka saattavat tapahtua eri aikoina. Säteilyn vaikutukset yksilössä Yksilötasolla säteilyn vaikutus voidaan jakaa kahteen ryhmään: suoriin vaikutuksiin ja satunnaisiin haittoihin. Suorat eli deterministiset vaikutukset syntyvät suurista säteilyn kerta-annoksista. Satunnaiset eli stokastiset haittavaikutukset ovat havaittavissa tilastollisesti, ja niitä ilmenee myös pienillä säteilyaltistuksilla. Säteilyn vaikutukset riippuvat säteilylajista, annoksesta ja annoksen jakautumisesta kehossa. Säteilyn suorat vaikutukset Suorien vaikutusten syntyminen edellyttää, että säteily ylittää tietyn kynnysarvon. Säteilyn suorat vaikutukset johtuvat laajasta solutuhosta, joka syntyy erittäin suurilla säteilyn kertaannoksilla. Suuria säteilyn kerta-annoksia voi saada vakavissa onnettomuuksissa tai lääketieteellisen hoidon yhteydessä. Säteilyn seurauksena solun vesimolekyyleistä syntyy vapaita radikaaleja, jotka ovat erittäin reaktiivisia ympäristönsä kanssa. Vapaat radikaalit katkovat molekyylien sidoksia ja synnyttävät solulle vaarallisia molekyylejä ja uusia vapaita radikaaleja. Erittäin haitallisia vapaat radikaalit ovat osuessaan solun perimään eli DNAmolekyyliin. Kuvassa hydroksyyliradikaali on iskemässä DNA:n sokeriosaan. Lähde: Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory Hyvä tietää säteilystä 19
Piirros kuvaa säteilyä, joka halkaisee vesimolekyylin ja tuottaa näin vetyatomin (H) ja hydroksyyliradikaalin. Radikaali (OH) pystyy katkaisemaan DNA-juosteen. Lähde: Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory Suurista annoksista puhuttaessa yksilölliset erot eivät vaikuta merkittävästi haittavaikutusten ilmenemiseen. Mitä enemmän ja nopeammin yksilö saa säteilyannosta, sitä vakavampia sen vaikutukset ovat. Säteily voi aiheuttaa suurina annoksina säteilysairauden, ihovammoja, harmaakaihia tai sikiövaurioita. Säteilysairaus on erittäin harvinainen, sillä se vaatii kehittyäkseen erittäin mittavan säteilyannoksen. Säteilysairauden alkuoireita ovat väsymys, pahoinvointi ja ripuli. Oireet ilmenevät muutaman tunnin kuluttua altistuksesta. Lievässä tapauksessa säteilysairaus on ohimenevä ja ihminen toipuu siitä ilman pysyviä seurauksia. Lievätkin oireet vaativat syntyäkseen mittavan säteilyannoksen, joka esimerkiksi laskeuman kautta saatuna on erittäin epätodennäköinen. Säteilyperäiset alkuoireet muistuttavat pelon, järkytyksen ja monen ar- kipäivän sairauden aiheuttamia oireita. Varsinaisesta säteilysairaudesta on kuitenkin kysymys vasta, jos säteilyn kynnysarvo on ylittynyt. Säteilysairaus voidaan havaita verikokeilla. Mitä suurempi kerta-annos on, sitä nopeammin ja voimakkaammin oireet ilmenevät. Alkuoireiden jälkeen olo asettuu. Mikäli kerta-annos on ollut erittäin suuri, varsinainen säteilysairaus kehittyy parissa viikossa. Tämä johtaa erityisesti luuytimen ja suoliston limakalvon vaurioihin. Vakavaa säteilysairautta hoidetaan luuydin- tai kantasolusiirrolla. Säteilyn satunnaishaitat Säteily voi pieninäkin annoksina aiheuttaa solun perimään vaurioita ja mutaatioita. Yksi mutaatio eli solun perimäkoodin muutos ei vielä välttämättä aiheuta syöpää. Jos mutaatioita kertyy soluperimään useita, solusta saattaa kehittyä syöpäkasvain vuosienkin kuluttua altistuksesta. Satunnaishaittojen riskiä voidaan arvioida väestön kokonaisannoksen avulla. Yksilötasolla syöpäriski saattaa olla pieni, vaikka säteilyannos olisi suurikin. Väestötasolla riski voi sen sijaan olla merkittävä: pienempienkin säteilyannosten vaikutukset kertautuvat, jos altistuneita on suuri joukko. Syövän syntymisen ja säteilyannoksen välistä riippuvuutta on tutkittu jo vuosikymmeniä. Suurista gamma- ja röntgensäteilyannoksista on vuosien saatossa kertynyt runsaasti tutkimusaineistoa muun muassa Hiroshiman ja Nagasakin atomipommituksista, Tshernobylin voimalaonnettomuudesta sekä sädehoitopotilaiden säteilyannoksista ja niiden vaikutuksesta. Ennen kuin liiallisen säteilyannoksen vaarallisuus huomattiin, säteilylle altistui turhaan suuri joukko työntekijöitä. 1900-luvun alussa röntgenlääkäreillä ei ollut annosrajoja eikä 20 Hyvä tietää säteilystä