Radiační biofyzika •Přednáška 10 2021 •BIOLOGICKÉ ÚČINKY IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ III. •(Stochastické účinky) •Karcinogeneze, Zdroje IZ, Rizika, Radiační ochrana Martin Falk c12x13checkpoints BUNĚČNÝ CYKLUS Klonální expanze Vlastnosti plně rozvinutého nádoru •soběstačnost v produkci růstových signálů (např. aktivace H-ras) •necitlivost k signálům zastavujícím BC (např. ztráta Rb) •poškození apoptózy + produkce vlastních růstových faktorů •neomezený replikační potenciál (aktivace telomerázy) •posílená angiogeneze (produkce VEGF) •tvorba metastáz (inaktivace E-cadherinu) •+ nesmí být včas zničen imun. systémem 164265278_c98ff5bdea Klonální expanze Onkogenní translokace „s velkým účinkem“ (leukémie) Obvykle výrazně kratší doba latence od ozáření ke vzniku leukémií než solidních nádorů Chromothripsis: „jeden“ krok k solidním nádorům? DSBs and CANCER – 3. MISREPAIRED DSBs: •Cancer development •Cancer therapy •Secondary cancer development 2. OPRAVY DNA (DSB) Complex DNA damage response, DDR DDR The repair of a single DSB: 104 ATP molecules 1st thing to do: STOP CYCLING DNA repair pathways and proteins DSB REPAIR DSB REPAIR c12x13checkpoints http://www.cs.tau.ac.il/%7Espike/maps/spike00004.png Reparační síť DNA à spíše SÍTĚ NAMÍSTO DRAH http://www.nccs.com.sg/Research/ResearchDivisions/CMR/MolecularRadiobiologyLaboratory/PublishingIma ges/MolecularRadiobiologyLab.gif Úspěšná reparace Neúspěšná reparace Nemožná reparace mutace rakovina •poškození zdravé tkáně •eradikce nádoru •chronic inflammation •aging •some nonmalignant •(neuro)degenerative diseases •reduced fertility POŠKOZENÍ DNA – změny na buněčné úrovni Nádorová transformace buňky (Cancer predisposing) syndromes associated with repair genes defects DSBs and CANCER – 1. Inherited mutations in DSB repair genes: FIG.: KEY DNA REPAIR GENES INACTIVATED IN CANCER AND THEIR MULTIPLE ROLES Reduced capacity of cancer cells to repair DSBs and tolerance to DSBs due to acquired mutations (however, some tumors very efficient in DSB repair) Defects in DNA repair pathways enable cancer cells to accumulate genomic alterations that contribute to their aggressive phenotype. However, tumors rely on residual DNA repair capacities to survive the damage induced by genotoxic stress. This dichotomy might explain why only isolated DNA repair pathways are inactivated in cancer cells. Charakter DSB v závislosti na LET záření 1broken ankle CT.JPG Vysoké LET: Mnohočetné DSB (klastry) = těžko opravitelné léze DNA à Smrt nebo transformace buňky (KARCINOGENEZE) à Účinnější RADIOTERAPIE high-LET low-LET http://www.bbc.co.uk/blogs/waleshistory/tonypandy_1910.jpg Falk M http://www.pozitivni-noviny.cz/test/gallery/Image/2009/11/saudek1.jpg http://www.elmsagen.de/images/Hexe.jpg LET – Lineární přenos energie High-LET ions: MORE EFFICIENT anti-CANCER THERAPY Ion Beam Cancer Therapy Advantage of Bragg peak and ↑RBE MU Brno 2021 Falk M et al., Institute of Biophysics, Czech Academy of Sciences http://filmpopper.com/wp-content/uploads/2011/03/Star-Wars-Episode-I-The-Phantom-Menace-3D.jpg TVORBA NÁDOROVÝCH BUNĚK ZABÍJENÍ NÁDOROVÝCH BUNĚK DSBs… MEČ S DVOJITÝM OSTŘÍM s ohledem k rakovině dvouřetězcové zlomy DNA IONIZUJÍCÍ ZÁŘENÍ a DSB Stochastic effects & DSBs http://www.futurastudios.com/flight-tracker/flight-tracker-jet.jpg Endogenní DSB: produkce energie http://cartoon.ngmnexpo.com/cliparts/2015/11/618973.jpg ROS •For instance, minimally 5 000 SSBs occur in DNA during a single cell cycle because of reactive oxygen species (ROS) production •about 1% of these are converted to DSBs •thus, approximately 50 endogenous DSBs are generated in a single cell during one replication round Endogenní DSB – „metabolismus“ DNA DNA lesions appear as a consequence of extracellular as well as intracellular processes (so the cells cannot escape to this damage) Replikační stres (gH2AX, zelená + 53BP1, červená); Falk et al., Sci Rep 2019 A W PŘÍRODNÍ ZDROJE IZ •Je tedy zřejmé, že člověk je během svého života neustále vystaven IZ jak z přírodních, tak i umělých (antropogenních) zdrojů (viz dále) •Předpokládá se, že na počátku vzniku života na Zemi byla intenzita záření ~ dvojnásobná → organismy se již od prvopočátku museli vypořádávat s účinky IZ, což vedlo k vytvoření ochranných reparačních mechanismů. Uvažuje se dokonce i o tom, že IZ mohlo stimulovat evoluci organických molekul a organismů • •up to 1 million DNA lesions/cell of human body/day •= about 800 various DNA lesions/cell/hour • •Reviewed in: •Falk et al. Mut Res Rev 2010 •Falk et al. in Radiation Damage in Biomolecular Systems, Springer Science+Business Media B.V. 2012 http://www.beachwallpaperhd.com/wp-content/uploads/Beach%20Girl/Beauty%20on%20the%20beach%20sunbath ing.jpg Výsledek obrázku pro smoking http://peterschoicenutrition.com/wp-content/uploads/2014/05/grilling-cartoon.jpg http://www.futurastudios.com/flight-tracker/flight-tracker-jet.jpg http://www.livemint.com/rf/Image-621x414/LiveMint/Period1/2015/08/11/Photos/traffic-kjXE--621x414@L iveMint.jpg http://cartoon.ngmnexpo.com/cliparts/2015/11/618973.jpg PROBLÉMY SE STOCHASTICKÝMI ÚČINKY: Obecné zákonitosti – velká spontánní inicidence nádorů – problematické prokázat vliv záření u menších skupin (obyvatelé v okolí Černobylu apod.) Dávkové závislosti jsou problematicky stanovitelné. Dávkové závislosti jsou určeny pro relativně vysoké dávky ve srovnání s potřebami radiační ochrany (1-100 mSv). Nejnižší použité dávky jsou přibližně 400 mGy a výsledky nasvědčují lineární závislosti pravděpodobnosti vzniku nádorů na dávce. Komplikace představuje také většinou dlouhá DOBA LATENCE – u zvířat jsou to měsíce až roky, u lidí 2-5 let pro leukémie a 35-40 let pro solidní tumory. Experimentální studie – problematické, u člověka nelze 1930 byla prokázána indukce leukémie u myší, v roce 1958 Upton publikoval dávkové závislosti indukce myeloidní a lymfoidní leukémie. Stochastické účinky •Pravděpodobnost vzniku stochastických následků je ve skutečnosti známá jen pro vyšší absorbované dávky (epidemiologické studie u obyvatel z Hirošimy, Nagasaki a okolí Černobylu) + Majak + Fukushima •Pro nižší dávky údaje získány extrapolací z výše uvedených studií a z experimentů provedených na krysách. •Tyto modely však nejsou pro nízké dávky zrovna nejvhodnější, protože obyvatelé ozáření po výbuchu atomové bomby obdrželi celou dávku ve velmi krátkém čase (vysoký příkon), zatímco v běžném životě je tato dávka frakciována do dlouhého období •Přesné údaje o vlivu nízkých dávek IZ na člověka proto stále chybí. V současné době existuje několik hypotéz RAD-RESP-STOCHAST ? UNSCEAR •UNITED NATIONS SCIENTIFIC COMMITTEE ON THE EFFECTS OF ATOMIC RADIATION • •Pravidelné reporty o efektech radiačních katastrof apod. AtomicPatlama2 Epidemiologické studie zprávě UNSCEAR* 2001 a novější OBECNÝ ZÁVĚR: objem dat se od předchozích zpráv (např. UNSCEAR 1994) rozšířil, zejména přibyly další případy z Hirošimy a Nagasaki Odhad činí : 421 dodatečných úmrtí následky ozáření (334 na solidní nádory, 87 na leukémii). •Vyšší statistická přesnost umožnila trochu upřesnit také závěry o závislostech dávka-účinek UZ(ED). Výsledky studií ukazují, že data jsou konzistentní s: •lineárními (solidní nádory) nebo lineárně-kvadratickými (leukémie) (příští slide) také učiněn závěr, že epidemiologická data sama o sobě neumožní odpovědět na otázku, zda existuje prahová dávka v UZ(ED) závislosti; UZ(ED) data pro leukémii jsou konzistentní s existencí prahu v oblasti malých dávek záření. Byl potvrzen závěr dřívější zprávy o účinku vnitřního ozáření dětí radioaktivním jodem a vznikem rakoviny štítné žlázy (Černobyl). Odhad rizika je však komplikován nedostatečně určenou dávkou. Také výsledky dalších studií z území bývalého Sovětského svazu (Maják, řeka Teča) jsou nedostatečné pro upřesnění UZ(ED) závislostí. Stochastické účinky záření na organismy Solidní-nádory P2230014 Dávkové závislosti incidence solidních nádorů u obyvatel Hirošimy a Nagasaki. Pro malé dávky je vidět, že experimentální data jsou v souladu s lineární závislosti. Dávkové závislosti incidence leukémií u obyvatel Hirošimy a Nagasaki. Pro malé dávky je vidět, že experimentální data odpovídají spíše lineárně-kvadratické závislosti nebo závislosti s prahem do zhruba 0.2 Sv. Epidemiologické studie jsou pro radiační ochranu velmi cenné, avšak neumožňují stanovit přesně riziko pro velmi nízké dávky IZ (pod 20 cSv) vzhledem k vysoké spontánní incidenci TU a nízké statistické spolehlivosti závěrů. Leukmie Solidní tumory Hirošima, Nagasaki KATASTROFA V ČERNOBYLSKÉ JADERNÉ ELEKTRÁRNĚ http://ucivozs.sweb.cz/cernobyl1_soubory/image003.jpg http://1gr.cz/fotky/idnes/11/111/cl6/STF3edfdc_profimedia_0102150268.jpg http://1gr.cz/fotky/idnes/06/042/gal/MIZ12457f_42_15784479.jpg 26. dubna 1986 – letos (2021) 35. výročí http://img.ihned.cz/attachment.php/500/31086500/aouv34BCE7HJLOl6PQbefpz0Uw29ARVn/Chernobyl_Reuters0 3.jpg 4 dny 25 dní Co se stalo: test bezpečnosti se změnil v bezprecedentní experiment končící tragédií •Premisa celé tragédie: Elektrárny, a jaderné zejména, vyžadují pro svůj provoz elektřinu – mj. pro chlazení reaktoru, a to i po jeho odstavení (zastavení řetězové). I v odstaveném reaktoru totiž velmi dlouho zůstává značný tepelný výkon (údaje na obr. jsou pro Černobyl a Fukušimu) • Černobylský „experiment“ •Na začátku všeho byl „banální“ test, jež měl prokázat schopnost turbín dodávat setrvačným doběhem elektřinu pro čerpadla havarijního chlazení reaktoru v případě blackoutu, do doby než naběhnou záložní agregáty (to tehdy trvalo asi minutu) •Test měl být proveden již před zahájením ostrého provozu elektrárny, ale spěchalo se… Využilo se tedy plánovaného odstavení 4. bloku pro revizi •Test byl pojímán jednoznačně jako elektrická záležitost, nevýznamná z hlediska jaderné bezpečnosti. Z tohoto důvodu bylo řízení experimentu prováděno specialisty na oblast elektro. •Během testu ovšem došlo ke koincidenci nešťastných událostí, politické situace, technických nedokonalostí a závažného porušení bezpečnostních předpisů ♦ Co se nemůže pokazit, to se taky pokazí. ♦ Příroda nadržuje skrytým vadám. ♦ Nic není tak jednoduché, jak se to na první pohled zdá ♦ Neexistuje tak snadný úkol, že bychom to nemohli pokazit. Relevantní Murphyho zákony: •Havárie by patrně nenastala, kdyby nedošlo alespoň k jedné z nepředvídatelných okolností nebo jednomu z úmyslných porušení bezpečnostních předpisů •(příroda ovšem nehraje nejen v kostky, ale ani na kdyby…) ČERNOBYL - REAKTOR •Reaktor RBMK-1000 (MeV): varný reaktor (jako ve Fukushimě a podobný tomu v Jaslovských Bohunicích, jiný než v Temelíně) •Chlazený vodou a moderovaný grafitem •„Zvětšený“ model vojenského reaktoru určeného k produkci plutonia pro atomové zbraně •Důvod: SSSR nutně potřeboval elektřinu a neuměl vyrobit složitější reaktory •Navíc několik výhod: •Moderovaný grafitem: stačil jen málo obohacený uran •Kanálkový reaktor: lze průběžně vyměňovat palivové soubory •výhodné pro odebírání plutonia v nejlepší fázi procesu •Dokázal dodávat dlouhodobě energii při nižším provozním výkonu a umožňoval rychlou regulaci •Varný reaktor: jednookruhový systém (tedy bez parogenerátorů), konstrukčně jednodušší RBMK však trpěl i závažnými problémy: •Kladná zpětná vazba při určitých provozních podmínkách (s růstem teploty roste reaktivita) – moderovaný grafitem •Pomalé spouštění havarijních tyčí •Konce havarijních tyčí (grafit) navíc zvyšovaly moderaci (reaktivita roste, než se tyče zasunou celé). Tento efekt byl na jedné z elektráren s RBMK pozorován již v roce 1983, byl ale bohužel „zapomenut“. V Černobylu se pak zřejmě významně podepsal na vzniklé havárii. •Nestabilní při rychlých změnách výkonu a při velmi nízkých výkonech, nestabilní rozložení výkonu v aktivní zóně •velké množství tepelné energie akumulované v grafitu •Neměl kontainment •Šlo vypnout bezpečnostní systémy Problém č. 1 – socialistické plnění závazků •Směna připravená na test začala 25.4. v 1h ráno postupně snižovat výkon reaktoru na požadovanou úroveň; ve 13:05 bylo dosaženo 50% tepel. Výkonu a odpojena jedna turbína •Doháněné socialistického plánu před 1. Májem, kyjevský dispečer zakázal pokračovat ve snižování výkonu (zastaveno na 9h) •Povoleno až ve 23 h, tedy již po výměně směn – test byla nucena provádět nepřipravená směna •Reaktor navíc už dlouho běžel na nízký výkon à Xenonová otrava Černobylský „experiment“ Výkon reaktoru v průběhu experimentu •Opětovné snižování výkonu bylo zahájeno ve 23:00 hod., přičemž došlo k další neplánované a neobvyklé události: •výkon z ne zcela známých příčin prudce klesl pod nejnižší povolenou provozní úroveň 700 MW, též stanovenou pro prováděný experiment. •roli hrála patrně xenonová otrava, pochybení obsluhy, … •zároveň došlo k redukci množství páry a zvýšení podílu kapaliny (tedy absorbéru neutronů), což způsobilo pokles v rychlosti štěpení a tím pokles výkonu až na úroveň 30 MW 800 MW tepelných Černobylský „experiment“ Výkon reaktoru v průběhu experimentu •V rozporu se striktním zákazem opětovného zvyšování výkonu po překročení této kritické hranice byl proveden pokus výkon opět zvýšit •To bylo možné jen manuálním vytažením všech kontrolních tyčí (opět proti předpisům). •Tím si ale obsluha minimalizovala regulační potenciál reaktoru •Zvýšený tok neutronů začal rozkládat nahromaděný Xe 800 MW tepelných Černobylský „experiment“ Výkon reaktoru v průběhu experimentu Podle programu experimentu připojila obsluha 26. 4. v 1:03 hod. a v 1:07 hod. záložní cirkulační čerpadla, čímž vzhledem k nízké výkonové hladině způsobila zvýšení celkového průtoku chladiva reaktorem nad dovolené hodnoty. Takový provozní režim předpisy opět zakazovaly, a to právě z důvodu možného vzniku nestabilit, ke kterým skutečně došlo.. 800 MW tepelných Černobylský „experiment“ Výkon reaktoru v průběhu experimentu Rozhodující okamžik nastal 26.4. 1986 v 1:23:04 hod., kdy byl odstaven zbývající pracující turbogenerátor. àrůstu tlaku páry za současného poklesu průtoku chladiva reaktorem. àrůst výkonu reaktoru vlivem kladné zpětné vazby reaktivity à„vypálení“ Xe à další růst àoperátor v 1:23:40 h spustil ručně havarijní ochranu. Černobylský „experiment“ Výkon reaktoru v průběhu experimentu Tento zásah však přišel už pozdě, àpomalé zasouvání havarijních absorbčních tyčí při volném pádu. àDalší zvýšení výkonu díky nevhodnému designu havarijních tyčí (grafitový nástavec) à poslední kapka v moři neblahých událostí àPozdě přišly i automatické signály na ochranu reaktoru před překročením výkonu a rychlosti jeho růstu. Černobylský „experiment“ Výkon reaktoru v průběhu experimentu àVýpočtově bylo odhadnuto, že během asi 4 vteřin po okamžiku 1:23:40 hod. dosáhl výkon reaktoru asi stonásobek nominální hodnoty. 100x Černobyl - HBO •à 2x parní exploze (nebo 1 parní + 1 vodíková), nikoli tedy jaderná exploze(?) •1500-2000 t kryt odhozen •Hořící grafit a palivo (2. exploze) rozmetány do okolí •+ obrovský únik radioaktivity (reaktor 1019 – 1020 Bq, celková radioaktivita zemské kůry U 1023 – 1024, Th 1023 – 1024; při výbuchu únik 1015 Bq!!) •řetězová reakce se zastavila (opak imploze u atomových zbraní) EXPLOZE, nikoliv však jaderná(?) PROČ? •Reaktor trpěl určitými nebezpečnými nedokonalostmi •Operátoři neznali tato rizika • •(tajeno, byl to „vojenský reaktor“ a horká oblast znalostí ve studené válce) •Porušení řady bezpečnostních pravidel •vypnutí celého řady bezpečnostních systémů, aby bylo možné dostatečně snížit výkon… •Nezkušená směna, noční směna (oslavy 1. Máje, Kyjev ve dne potřeboval elektřinu a na Ukrajině byl tehdy velký nedostatek elektřiny) • ♦ Když všechno zklame, je třeba přečíst si návod. ♦ Žádný experiment nelze považovat za naprostý nezdar – vždy může konkrétně posloužit jako varovný příklad.“ LOKÁLNÍ NÁSLEDKY EXPLOZE A EXPOZICE LIKVIDÁTORŮ •Nutno vyčistit střechy od grafitu – nejprve zkoušeli pomocí robotů, ti ale nevydrželi radioaktivitu •Vojáci (záložáci) posláni likvidovat kusy silně radioaktivních kusů grafitu a dalších materiálů ze střechy – pobyt na střeše možný max. v řádu desítek sekund až minut, měli olověné zástěry ale nic moc ochrana •I tak NoZ (nejvyšší dávky kromě prvních zasahujících hasičů) - úmrtí části likvidátorů GLOBÁLNÍ NÁSLEDKY EXPLOZE •v průběhu prvního dne proběhlo asi 25 % z celkového úniku, •zbývající únik měl formu dlouhodobého děje trvajícího přes 9 dní (hořící grafit vytahoval radioaktivní prvky komínovým efektem do atmosféry). •The radioactive gases and particles released in the accident were initially carried by the wind in westerly and northerly directions. On subsequent days, the winds came from all directions. The deposition of radionuclides was governed primarily by precipitation occurring during the passage of the radioactive cloud, leading to a complex and variable exposure pattern throughout the affected region, and to a lesser extent, the rest of Europe. Šíření radioaktivního mraku nad Evropou •Hlavně •131I, •134Cs •137Cs • •131I krátký T1/2 – 8 dní, ale biogenní radionuklid (vysoký příjem v kontaminovaném mléce à děti à štítná žláza) •137Cs T1/2 - 30,4 roku, biologický poločas je 14 dní; hromadí se ve svalech http://i.dailymail.co.uk/i/pix/2016/04/05/15/3031D7AE00000578-0-image-a-84_1459868303189.jpg Na Šumavě žijí radioaktivní divočáci, může za to houba jelenka Radioaktivní kanci žijí i v Česku. Lidé se ale bát nemusí, říká expert EU limit: 600 becquerelů na kilogram masa, některá kusy překročily hodnotu až 10x hlavním zdrojem radioaktivity je podzemní houba jelenka obecná (kontaminovaná černobylským spadem, hlavně v oblastech, kde zrovna pršelo) 137Cs: fyzikální poločas 30 let biologický poločas 13 dní Třetina kanců v saských lesích je tak radioaktivní, že nesmí na talíř Přímé oběti – deterministické + neradiační újmy •2 pracovníci smrt ihned (jedno tělo doposud nenalezeno) •134 potvrzených případů NzO •28 zahynulo v následujících dnech •19 později (do 2 týdnů) •4 letci při havárii vrtulníku •Předpoklad +3 potápěči (nakonec přežili) (nutné otevřít ventily v silně radioaktivní vodě; nahromadění vody pod reaktorem následkem snah o jeho chlazení, pokud by se masa reaktoru protavila, reakcí s vodou by došlo k další explozi a to by situaci značně zhoršilo à opět ale pozor, i v „seriózních pořadech se někdy mluví o riziku „obrovské jaderné exploze“, která by zničila Evropy – TO ALE ROZHODNĚ NEHROZILO!) Average effective doses 26 April 1986, zpráva UNSCEAR 2006 někteří 1-10ky Sv limitní hodnota za rok pro radiačního pracovníka zhruba odpovídá RDG žaludku nebo panoramatickému snímku zubů (až 60 mSv) LIKVKVIDACE •10 dní únik radioaktivity než se povedlo tomu zamezit (5 % radioaktivní masy reaktoru; 1018 Bq) •Poté dekontaminace (200 000 likvidátorů; 10 % dávka >250 mSv, někteří ale >1 000 mSv) •250 mSv – limit ozáření pro pracovníky v kritických situacích; 100 mSv/5 let – limit pro pracoviště s IZ •Kosmonauti na ISS – 100ky (200-300) mSv – v závislosti na době pobytu a aktivitě Slunce) •Let na Mars: očekávání 2 Sv, ale v cca. 2 letech •Ale: záleží zde výrazně na dávkovém příkonu – jako při opalování (hasiči a první záchranáři: 2000 mSv à NzO, >4000 až >6000 mSv – bez šance na přežití) •Do 1 roku postaven provizorní sarkofág •(celkově 530 000 likvidátorů; střední hodnota dávky pozdějších likvidátorů 113 mSv) Image3[1] ČERNOBYLSKÁ HAVÁRIE 26 April 1986, zpráva UNSCEAR 2001, 2006 bývalé Československo ~0.35 mSv/rok Průměrná dávka za první rok po nehodě mimo Rusko, Bělorusko a Ukrajinu: <1 mSv (s progresivním poklesem v dalších letech) Celoživotní dávka: cca. 2 – 5x dávka z prvního roku. Porovnatelné s roční dávkou z radiačního pozatí The Chernobyl Forum: 2003–2005 V kontaminovaných oblastech byl zaznamenán zřetelný nárůst případů rakoviny štítné žlázy 131I Následky černobylské havárie – ostatní typy rakovin a leukémie •ve skupině likvidátorů (>150 mSv) v letech mezi 1986 a 1996 asi dvojnásobný výskyt leukémií oproti kontrolním skupinám (+ katarakta) •pro ostatní obyvatelstvo je nárůst leukémií neprůkazný. Je možné že se výsledky s postupem času podaří upřesnit, avšak vzhledem k poklesu rizika vzniku radiačně vyvolaných leukémií několik dekád po ozáření je další zvýšení incidence nepravděpodobné •u ostatních typů solidních nádorů (kromě nádorů štítné žlázy) jsou závěry vzhledem k minimálním obdrženým dávkám a rozdílům mezi sledovanými skupinami též statisticky neprůkazné •Nicméně, vzhledem k pomalejšímu vývoji solidních nádorů (10-15 let oproti leukémiím) nelze zvýšení incidence těchto případů ještě vyloučit •Nutno však poznamenat, že nárůst rakoviny i úmrtnosti byl v RF/Ukraině/Bělorusku pozorován již před černobylskou havárií. Navíc vyšší záchyt následkem cíleného sledování ozářených osob Narušení plodnosti a genetické defekty následkem Černobylské havárie – nebyly prokázány určitý nárůst kongenitálních malformací byl pozorován jak v zamořených tak nezamořených oblastech – nejedná se proto o následek ozáření, ale patrně lepší registrace případů Obecně odhad cca. 0.3-0.5% risk/Sv navýšení genetických defektů u potomstva ozářené populace (UNSCEAR 2018) high contamination low contamination Prokázaný následek černobylské havárie – Rakovina štítné žlázy •Jeden z hlavních polutantů: 131I •131I hrál důležitou úlohu zejména v několika prvních měsících po havárii (T1/2 = 8 d) •Jedná se biogenní radionuklid (nahrazuje v organismu běžný jód, jelikož organismus nemá žádné prostředky k rozpoznání radioaktivního isotopu – v tom právě spočívá jeho nebezpečnost) •Štítná žláza v rámci svého metabolismu vychytává jód z krevního oběhu – radioaktivní 131I, který se do těla dostal inhalací nebo prostřednictvím kontaminované stravy, se tak akumuluje ve štítné žláze, což vede k významnému ozáření tohoto orgánu •zejména mléko obsahuje velké množství radioaktivního jódu à Nejcitlivější skupinou jsou děti – pití mléka + vyšší citlivost k IZ obecně, sčítání dávek z vnitřní kontaminace během celého života a další faktory – dá se proto i nadále předpokládat nárůst případů rakoviny štítné žlázy následkem havárie • •Štítná žláza je navíc jedním z nejcitlivějších orgánů vzhledem ke stochastickým účinkům IZ •Štítná žláza tedy může být i přes relativně nízkou okolní kontaminaci ozářena dostatečně vysokou dávkou vedoucí ke vzniku rakoviny • CITLIVOST BUNĚK K IZ – Stochastické účinky •NEJCITLIVĚJŠÍ 1.kostní dřeň 2.plíce 3.žaludek a střeva (u žaludku se donedávna myslelo, že je vysoce odolný) •VELMI CITLIVÉ 1.mléčná žláza (uvažuje se o jejím přeřazení do první skupiny – přehodnocení strategie mammografických vyšetření. Mnoho vyšetřovaných pacientech navíc nese mutaci v genu BRCA1 nebo BRCA2, jejichž produkty jsou důležité pro reparaci poškození DNA – tato skutečnost v kombinaci s mammografií může teoreticky dále zvyšovat riziko vývoje nádoru 2.štítná žláza •ODOLNÉ 1.svaly a nervová tkáň 2.oční čočka (100% odolnost, doposud nebyl zaznamenán žádný případ rakoviny čočky) ČERNOBYLSKÁ HAVÁRIE 26. březen1986, zpráva UNSCEAR 2006 •CONCLUSIONS. •... Some of the people who dealt with the emergency lost their lives. Although those exposed as children and the emergency and recovery workers are at increased risk of radiation-induced effects, the vast majority of the population need not live in fear of serious health consequences due to the radiation from the Chernobyl accident. For the most part, they were exposed to radiation levels comparable to or a few times higher than the natural background levels, and future exposures continue to slowly diminish as the radionuclides decay... from the radiological point of view, generally positive prospects for the future health of most individuals should prevail. • The Chernobyl Forum: 2003–2005 Because of the relatively low dose levels to which the populations of the Chernobyl affected regions were exposed, there is no evidence or any likelihood of observing decreased fertility among males or females in the general population as a direct result of radiation exposure. These doses are also unlikely to have any major effect on the number of stillbirths, adverse pregnancy outcomes or delivery complications or the overall health of children. Birth rates may be lower in ‘contaminated’ areas because of concern about having children (this issue is obscured by the very high rate of medical abortions) and the fact that many younger people have moved away. No discernable increase in hereditary effects caused by radiation is expected based on the low risk coefficients estimated by UNSCEAR (2001) or in previous reports on Chernobyl health effects. Since 2000, there has been no new evidence provided to change this conclusion. There has been a modest but steady increase in reported congenital malformations in both ‘contaminated’ and ‘uncontaminated’ areas of Belarus since 1986; see Fig. 4. This does not appear to be radiation-related and may be the result of increased registration. http://img.radio.cz/pictures/cernobyl/svobodne-slovo-29-4-1986.jpg KATASTROFA V ČERNOBYLSKÉ JADERNÉ ELEKTRÁRNĚ 26. dubna 1986 JAK NÁS INFORMOVALA MÉDIA OCHRANA PŘED IZ •PŘÍRODNÍ ZDROJE •Kosmické záření ~15% •Zemské záření (40K) ~17% •Potravní řetězec + vnitřní ozáření (40K, 14C) ~7% •RADON ~48% • •S = ~87% celkové dávky za rok ~ 2,4 mSv/rok (v ČR ~ 3,4 mSv/rok ROZDĚLENÍ ZDROJŮ IZ •UMĚLÉ ZDROJE •Zdravotnictví ~93% ze všech umělých zdrojů, průměr = 0,6-1 mSv/rok •Jaderná energetika ~1% –celková zátěž z Černobylu pro ČR ~3mSv •Profesionální ozáření ~2% •Radioaktivní spad (následkem testů atomových zbraní) ~2% •Různé další zdroje ~2% Největší podíl na absorbovaných dávkách mají přírodní zdroje (zejména RADON), z umělých zdrojů největší zátěž představuje ZDRAVOTNICTVÍ Dávky obyvatelstvu DÁVKY PRO OBYVATELSTVO Z JADERNÝCH KATASTROF VŠAK STÁLE JEN MINIMÁLNÍ VE SROVNÁNÍ S PŘIROZENÝM POZADÍM Jaké ozáření přinášejí různé běžné činnosti: CT (počítačová tomografie) 7 mSv Skylab 4 za 4 měsíce (440 km): 178 mSv (denně 1,5 mSv) RTG vyšetření plic 0,04 – 0,4 mSv Jeden 7 hodinový let 0,05 mSv Posádky civilních letadel ročně 2 - 3 mSv Připomenutí průměrné ozáření člověka přírodními zdroji 2,4 mS/rok (rozmezí 1 – 10 mS/rok) Základní limity: běžný člověk 1 mSv/rok (nad pozadím) pracovník se zářením 50 mSv/rok a321 CT1 skylab2 Havárie v Černobylu: Hodnota pro pozdější likvidátory: střední 100 mSv maximum 500 mSv Evakuované obyvatelstvo 0,1 – 380 mSv Bezprostřední účastníci: i několik Sv CESTA NA MARS cca. 2 Gy/2 roky https://www.sujb.cz/fileadmin/sujb/imgs/aktualne/Davky_a_limity_CR.png pix1176798988-2 1 mSv = 30 cigaret = 5 000 km autem v běžném provozu KATASTROFA JADERNÉ ELEKTRÁRNY VE FUKUSHIMĚ http://network.bellona.org/content/uploads/sites/3/2016/03/fukushima-fire-hoses.png https://chernobyl-disaster.org/wp-content/uploads/2016/02/fukushima_disaster.jpg •Silné zemětřesení (8.9, 7, 6.6) + obří tsunami •>19 000 lidí zemřelo •Havárie v JE Fukishima-1 •Přes 150 000 obyvatel evakuováno •prozatím nebyla potvrzena žádná úmrtí nebo nemoci způsobené ozářením •Více než 1000 evakuovaných obyvatel zemřelo na následky samotné evakuace, ať již kvůli pokročilému věku, nebo z důvodu chronických onemocnění •http://euroradio.fm/en/report/earthquake-and-tsunami-destroyed-fukushima-1-npp-japan-1-year-ago-10 1937 http://previous.presstv.ir/photo/20110411/miriam20110411125008683.jpg 11. březen 2011 – 5. VÝROČÍ https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/96/Fukushima_I_Powerplant_%28Tsunami_hight%29.PNG > Global risk of radioactive contamination. The map shows the annual probability in percent of radioactive contamination by more than 40 kilobecquerels per square meter. In Western Europe the risk is around two percent per year. Daniel Kunkel, MPI for Chemistry, 2011 RISKS •Based on new calculations from scientists at the Max Planck Institute, the likelihood of a nuclear accident is far greater than previously thought. The research shows that nuclear accidents, such as core meltdowns, may occur every 10 to 20 years, 200 times more often than estimated in the past. •https://scitechdaily.com/likelihood-of-nuclear-accident-200-times-greater-than-previously-thought/