Современный этап в радиобиологии
Человечество стало сознавать, что ядерные взрывы не единственная опасность для его выживания. Еще более коварной и постоянной угрозой является все возрастающее техногенное загрязнение среды радионуклидами вследствие необдуманного применения атомной энергии в медицине, промышленности, сельском хозяйстве. Угрозой здоровью и жизни может быть не только острое (кратковременное и в больших дозах) облучение, но и хроническое (длительное, маломощное) воздействие радионуклидов, попавших внутрь организма. Несмотря на трудности в оценке механизмов поражения и вычленения доли радиационных нарушений в общей картине хронической болезни, стало ясно, что хроническое лучевое поражение принципиально отличается от острого, не только спецификой экологического воздействия, но и самим «набором» ответных реакций на облучение. Анализ особенностей последствий чернобыльской аварии позволил выделить три типа поражающих факторов, специфически воздействующих на здоровье людей:
1. Внешнее и внутреннее воздействие ионизирующих излучений в мало контролируемых диапазонах.
2. Неблагоприятное влияние полевых условий проживания в течение нескольких месяцев, особенно на группы лиц с хроническими заболеваниями внутренних органов.
3. Нервно-психологическое стрессовое состояние ввиду отсутствия своевременной информации об экстремальной ситуации и элементарных знаний радиобиологии, приводивших людей к радиоэйфории или к радиофобии. Стрессовая ситуация усугублялась часто неблагоприятными социально-бытовыми условиями.
Сейчас еще не совсем понятны механизмы обнаруженной недавно немонотонной, фазовой зависимости лучевых эффектов от возрастания доз (удивительно, но малые дозы радиации способны вызывать более сильный эффект, чем относительно высокие дозы) облучения; требуются глубокие дальнейшие исследования взаимного влияния ионизирующих и химических факторов загрязнения среды, когда сложная экологическая обстановка сочеталась со значительным психоэмоциональным и психоневротическим воздействием на контингенты радиационного риска и осложнялась действием других неблагоприятных экологических факторов (тяжелые металлы, пестициды, гербициды и т.п.), усиливающих эффект собственно радиации. В таких условиях происходит снижение общей устойчивости, ослабление иммунитета, повышается вероятность сердечно-сосудистых, респираторных, желудочно-кишечных заболеваний, психоневротических состояний, злокачественных новообразований, снижается средняя продолжительность жизни...
Перечисленные выше факторы явились причинами заболеваний, которые можно видеть из следующей таблицы 2.14.
Стало очевидно, что для решения проблем, возникших после чернобыльской катастрофы, имеющийся опыт традиционной радиобиологии и медицины оказался явно недостаточным и поэтому стали быстро развиваться новые направления в радиобиологии. К ним можно отнести исследования:
l биологического действия малых доз и отдаленных последствий облучения;
l изучение комбинированного действия широкого спектра радионуклидов с химическими загрязнителями среды;
l расшифровка механизмов поражающего и стимулирующего действия излучений низкой интенсивности:
l поиск принципиально новых средств защиты от хронического облучения.
Поскольку современный этап в радиобиологии начался недавно, разрешение возникших проблем находится еще в начальной стадии. Наряду с традиционными фундаментальными дисциплинами - общей и медицинской радиобиологией - быстрое развитие получила радиоэкология, изучающая ответные реакции биологических объектов на действие ионизирующей радиации в загрязненной среде.
Понятно, что современный период, связанный с проблемами радиоэкологического кризиса, диктует и новые подходы в разработке методов химической защиты от ионизирующей радиации. Появилась необходимость в исследованиях природных пищевых продуктов и препаратов, способных, не оказывая вредного побочного действия на организм, снижать или предотвращать эффекты хронического низкоинтенсивного облучения в сочетании с другими экстремальными природными и техногенными факторами. Большое внимание также уделяется исследованию средств, способствующих выведению радионуклидов из организма. Не менее актуальны и остры задачи проведения программ медицинской реабилитации облученного населения.
Накопив данные по изучению лучевой патологии, ученые обратились к идеям древней народной медицины: помочь организму мобилизовать образование собственных защитных ресурсов, способствующих повышению общей устойчивости к ионизирующей радиации и вредным факторам среды. Благодаря этим идеям уже сейчас используется значительное количество препаратов, пищевых добавок и веществ, многие из которых хорошо известны в народной медицине, но впервые применяются в целях защиты организма от вредных последствий хронического облучения. Нетрудно видеть, что и это актуальное радиоэкологическое направление получит в будущем дальнейший расцвет.
Таблица 2.15.
Сравнение показателей заболеваемости по основным классам болезней для ликвидаторов и для населения России в целом на 10 тыс. человек (на 1993 г.).
| Ликвидаторы | Население России | Отношение показателей | |
| Новообразования | 0,9 | ||
| Злокачественные новообразования | 1,6 | ||
| Болезни крови и кроветворных органов | 3,6 | ||
| Болезни органов пищеварения | 3,7 | ||
| Болезни органов кровообращения | 4,3 | ||
| Психические расстройства | 9,6 | ||
| Болезни эндокринной системы | 18,4 | ||
| Все классы болезней | 1,5 |
ВЗГЛЯД НА БУДУЩЕЕ
Нет сомнений что, перейдя в следующее столетие, радиобиологи продолжат исследования по традиционным направлениям фундаментальной общей и медицинской радиобиологии, а также по злободневным вопросам современной радиоэкологии.
Основная цель этих исследований и в дальнейшем будет направлена на всестороннее изучение закономерностей ответных реакций биологических объектов и систем на действие ионизирующих излучений для получения возможности влиять на лучевые реакции организма.
Еще одно важное направление с большим трудом пробивало дорогу - это радиобиология неионизирующих излучений (электромагнитных полей ЭМП и излучений ЭМИ оптического и радиоволнового диапазонов волн). Основная трудность заключалась в том, что в отличие от коротковолновой, высокочастотной ионизирующей радиации, ЭМП и ЭМИ в силу своих физических параметров (большая длина и меньшая частота волн) имеют малую энергию излучений и не способны поэтому ионизировать молекулы и вызывать в них химические реакции. Поэтому казалось невероятной возможность каких-либо заметных радиобиологических эффектов при действии малоизученных тогда ЭМП и ЭМИ на живые организмы.
В последнее десятилетие, в связи с интенсивным развитием электронной и радиопромышленности, появились убедительные данные, что облучение различных биологических объектов радиоизлучениями способно оказывать как повреждающее, так и благоприятное (стимулирующее и лечебное) на них действие.
Среди всего спектра ЭМП и ЭМИ радиоволнового диапазона заметным действием обладают микроволны. В медицинской практике используется, например, тепловой эффект микроволн, который имеет существенные преимущества по сравнению с обычным тепловым нагревом, т.к. микроволновой нагрев можно осуществить локально, на больном участке ткани, достаточно равномерно и быстро на необходимых объемах и глубине. Наряду с тепловым микроволны оказывают и иной эффект, в основе которого лежит "резонансный" механизм - избирательное действие на те структуры (например, на биологические мембраны нервных клеток) - "осцилляторы", колебательные процессы молекул которых оказываются синхронны с частотными и другими параметрами воздействующего излучения.
Резонансным эффектом обладают также и другие, например, инфразвуковые модулированные ЭМИ, способные, по-видимому, вступать в резонанс с биоритмами нервных клеток головного мозга, оказывая как положительное, так и отрицательное действие на психическую деятельность человека. Эти работы требуют дальнейшего продолжения. Однако и сейчас можно предположить, что перед учеными-радиобиологами в будущем открываются широкие возможности влиять с помощью модулированных электромагнитных волн на состояние и функцию головного мозга, а также, по-видимому, и других органов живых организмов и человека.
Здесь нашей фантазии открываются необозримые просторы... Хотелось бы, чтобы новые открытия в радиобиологии служили только на благо человеку.
Глава II
НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОСЛЕ ЧЕРНОБЫЛЯ
ИЩИТЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ.
ЕЩЕ РАЗ О КАТАСТРОФЕ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС
Новиков И.И.,
академик Российской академии наук.
Ананьев Е.П.,
доктор технических наук (ВНИИАЭС).
Карковский Е.В.,
научный сотрудник Института физики Земли РАН.
Яницкий И.Н.,
кандидат геолого-минералогических наук (Институт минерального сырья).
Егоров Ю.В.,
кандидат технических наук (ВНИИАЭС).
Прошло пятнадцать лет с тех пор, как произошла авария на 4-м блоке Чернобыльской атомной электростанции. Эта страшная катастрофа привела не только к гибели людей, к огромным материальным потерям, в частности к выводу из землепользования подвергшейся радиационному заражению территории, но и к психологическому шоку общественного мнения. Зародилось и дало глубокие корни сомнение в безопасности атомной энергетики, в необходимости и целесообразности атомных электростанций, возможности создания совершенных конструкций оборудования АЭС, которые отвечали бы всем требованиям безопасности. Общественное мнение стало склоняться в сторону ограничения числа действующих станций, что отрицательно сказалось на темпах строительства сооружаемых атомных блоков.
К тому же за рубежом стало распространяться мнение, что наши АЭС несовершенны, не соответствуют мировым стандартам, опасны в эксплуатации. Эти высказывания инициировались международными корпорациями атомного машиностроения, которые эгоистически использовали сложившуюся после катастрофы ситуацию в целях конкурентной борьбы и компрометации российских конструкторских бюро и предприятий атомного машиностроения (в частности "Атоммаша").
К сожалению, эта отрицательная и не имеющая под собой веских оснований оценка проникла в некоторые средства массовой информации и, что особенно удивительно, была воспринята некоторыми российскими учеными, в том числе атомщиками. Можно лишь недоумевать по поводу высказываний академика Е.П. Велихова, директора Курчатовского научного центра - этой колыбели атомной энергетики, и не только энергетики, но и всей атомной проблемы в целом, о том, что ряд АЭС России не соответствует мировым стандартам безопасности и их надо заменить. С Велиховым солидаризуется академик В.И. Субботин. По его мнению, "существующие водоохлаждаемые реакторы не являются основой предельно безопасной ядерной энергетики". На самом деле конструкция отечественных реакторов, в том числе и реакторов типа РБМК Чернобыльской АЭС, вполне соответствовала к моменту их служения требованиям безопасности и допускала дальнейшее повышение безопасности с ростом требований к последней путем некоторой модернизации действующих реакторов. Такая модернизация, естественно, предусматривалась как конструкцией, так и регламентом эксплуатации, поскольку период работы реактора должен составлять 30 лет.
Высокое качество конструкции и оборудования подтверждается тем, что промышленные реакторы такого типа проработали без какой-либо аварии 40 лет, а Ленинградская АЭС, первый блок которой с реактором РБМК проработал уже 25 лет, считается по всем показателям одной из лучших в стране. О полной сопоставимости конструкций отечественных и зарубежных - в частности американских - АЭС свидетельствует и тот факт, что авария с разрушением активной зоны реактора, как это имело место на 4-м блоке Чернобыльской АЭС, произошла и на АЭС США "Три-Майл-Айленд" в марте 1979 года. Причиной аварии на последней были не только ошибки эксплуатационного персонала, но и недостатки проекта.
Что касается мнения о недостаточной радиационной безопасности АЭС, то и оно не имеет под собой веских оснований. Об этом говорит сам факт широкого использования в мире атомных электростанций и строительство новых. В настоящее время АЭС работают в 32-х странах мира. На них действуют 434 реактора и еще 36 реакторов сооружается. Столь большое количество станций само по себе доказывает, что в действительности радиоактивная безопасность находится на вполне приемлемом для общества уровне. Если бы это было не так, эксплуатация имеющихся АЭС была бы прекращена, а строительство новых не производилось.
Для характеристики экологической чистоты АЭС уместно привести еще и следующие данные о радиоактивности воздушного пространства над АЭС и тепловыми электростанциями, работающими на угле. Радиоактивность воздушного столба над ТЭС в пять раз больше, чем над АЭС.
Таким образом, АЭС по всем характеристикам, включая экологические, превышают тепловые электростанции, а в части обеспеченности "топливом" для будущего не сравнимы ни с какими известными или новыми источниками энергии.
И все же, несмотря на это, представляется необходимым еще раз (возможно не последний) обратиться к анализу всех обстоятельств, которые сопутствовали авариям на АЭС, с тем, чтобы не оставить без внимания ни одного источника опасности и тем самым сделать работу АЭС совершенно безопасной.
Одним из важных факторов при решении вопроса о целесообразности сооружения АЭС в том или ином регионе является сейсмическая обстановка в этом регионе. К настоящему времени есть веские основания считать, что авария на Чернобыльской АЭС была вызвана или, во всяком случае, существенно осложнена и приняла катастрофическую форму из-за землетрясения на площадке 4-го блока силой до 7-9 баллов в эпицентре. Об этом свидетельствуют сейсмограммы, полученные на трех сейсмических станциях, имевшихся в 1986 году на Украинском щите (Норинск, Подлуб, Глушковичи). На всех сейсмограммах зафиксировано, что в 01 ч 23 мин 38 с 26 апреля 1986 года произошло сейсмическое событие, оцененное как сравнительно слабое. Ряд специалистов, исходя из анализа сейсмограмм, делают вывод: "Не исключена вероятность того, что система реактора 4-го блока ЧАЭС в период испытаний подверглась сейсмическому воздействию, что привело к невозможности ввода графитовых стержней-замедлителей со всеми вытекающими отсюда последствиями". Анализ развития аварии на этом блоке был подробно проанализирован в работе, относящейся к 1992 году. Доказано, что стержни аварийной защиты опустились только до половины активной зоны, вследствие чего произошел разгон реактора в нижней части активной зоны с последующим ее разрушением. Причиной, по которой стержни опустились только на половину заданной глубины, явилось нарушение соосности из-за деформации каналов реактора в результате сейсмического воздействия; это же воздействие, по-видимому" привело и к разрушению перекрытия в машинном зале.
Таким образом, причиной аварии на Чернобыльской АЭС послужили не только ошибочные действия операторов (напомним, что ими проводились эксперименты, которые ни в коем случае нельзя производить на действующих установках большой мощности), но и сейсмическое воздействие, произошедшее в тот же момент. Наложение этих двух обстоятельств и привело к катастрофе.
В свете этих новых данных можно утверждать, что конструктивные особенности реакторов РБМК не имели отношения к аварии, и искать причину аварии, в недостатках конструкции реактора, оснований нет. Это еще раз подтверждает то, что было сказано ранее о конструкциях отечественных реакторов и их заводском исполнении: российские реакторы являются вполне качественными. Это тем более справедливо по отношению к конструкциям последнего времени, в которых учтен опыт более чем сорокалетней эксплуатации.
Факторами, обеспечивающими надежное и безопасное использование атомных реакторов и АЭС, помимо конструкции и качества изготовления реакторов (в них должны учитываться возможные сейсмические воздействия как в целях уточнения расчетов конструкции, так и для смягчения этих воздействий путем применения различных амортизаторов), являются:
1. научно-обоснованный специалистами Института физики Земли выбор площадки для строительства АЭС со строжайшим анализом сейсмологических характеристик и последующим систематическим гелиометрическим контролем сейсмологической обстановки;
2. высокая квалификация и профессионализм операторского и инженерного персонала и проектировщиков АЭС, сочетаемые с постоянным систематическим повышением их уровня;
3. широкое оповещение и ознакомление жителей окрестных районов с устройством, особенностями работы и принципом действия АЭС, а также с мерами безопасности и поведением при аварийных ситуациях.
Глава II
НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОСЛЕ ЧЕРНОБЫЛЯ