描述、來源、機制
除了放射性物質的運輸外,輻射事故還可能發生在三種環境中:
- 利用核反應產生能量或武器,或用於研究目的
- 輻射的工業應用(伽馬射線照相、輻照)
- 研究和核醫學(診斷或治療)。
輻射事故可根據是否存在放射性核素的環境排放或擴散分為兩類; 這些類型的事故中的每一種都會影響不同的人群。
一般人群的暴露風險的大小和持續時間取決於排放到環境中的放射性核素的數量和特性(半衰期、物理和化學特性)(表 1)。 當核電站或將放射性物質與環境隔離開的工業或醫療場所的安全殼破裂時,就會發生這種類型的污染。 在沒有環境排放的情況下,只有現場工作人員或處理放射性設備或材料的工人會受到暴露。
表 1. 典型的放射性核素及其放射性半衰期
放射性核素 |
符號 |
發出的輻射 |
物理半衰期* |
生物半衰期 |
133鋇 |
巴-133 |
γ |
和10.7 |
65ð |
鈰144 |
CE-144 |
β,γ |
284ð |
263ð |
銫137 |
銫137 |
β,γ |
和30 |
109ð |
鈷60 |
合作60 |
β,γ |
和5.3 |
和1.6 |
碘131 |
我131 |
β,γ |
8ð |
7.5ð |
钚-239 |
浦239 |
α,γ |
和24,065 |
和50 |
釙210 |
寶210 |
α |
138ð |
27ð |
鍶90 |
SR-90 |
β |
和29.1 |
和18 |
氚 |
H-3 |
β |
12.3 歲 |
10天 |
* y = 年; d = 天。
電離輻射暴露可能通過三種途徑發生,無論目標人群是由工人還是普通公眾組成:外部輻射、內部輻射以及皮膚和傷口污染。
當個人暴露於體外輻射源時,會發生外部輻射,無論是點(放射治療、輻照器)還是擴散(放射性雲和事故沉降物,圖 1)。 輻射可以是局部的,僅涉及身體的一部分或整個身體。
圖 1. 環境中意外釋放放射性後電離輻射的暴露途徑
通過吸入空氣中的放射性粒子(例如切爾諾貝利雲中的銫 1 和碘 137)或攝入食物鏈中的放射性物質(例如, 牛奶中的碘 131)。 內部照射可能會影響全身或僅影響某些器官,具體取決於放射性核素的特性:銫 131 均勻分佈在全身,而碘 137 和鍶 131 分別集中在甲狀腺和骨骼中。
最後,輻射也可能通過放射性物質與皮膚和傷口的直接接觸而發生。
涉及核電站的事故
屬於此類的場址包括發電站、實驗反應堆、核燃料生產和加工或後處理設施以及研究實驗室。 軍事場所包括钚增殖反應堆和位於船舶和潛艇上的反應堆。
核電廠
捕獲原子裂變釋放的熱能是核能發電的基礎。 從示意圖上看,核電站可以被認為包括:(1) 一個堆芯,包含裂變材料(對於壓水反應堆,80 至 120 噸氧化鈾); (2) 裝有傳熱流體的傳熱設備; (3) 能夠將熱能轉化為電能的設備,類似於非核電廠中的設備。
這些設施的主要危害是能夠導致堆芯熔化並釋放放射性物質的突然強烈電湧。 發生了三起涉及反應堆堆芯熔毀的事故:三哩島(1979 年,美國賓夕法尼亞州)、切爾諾貝利(1986 年,烏克蘭)和福島(2011 年,日本)[編輯,2011 年]。
切爾諾貝利事故是眾所周知的 臨界事故——也就是說,裂變突然(在幾秒鐘內)增加,導致過程失控。 在這種情況下,反應堆堆芯被完全摧毀,並釋放出大量放射性物質(表 2)。 排放物達到 2 公里的高度,有利於它們遠距離擴散(無論出於何種意圖和目的,整個北半球)。 由於排放期間的氣象變化,放射性雲的行為已被證明難以分析(圖 2)(IAEA 1991)。
表 2. 不同核事故的比較
事故 |
設施類型 |
事故 |
排放總量 |
時間長度 |
主要發射 |
集體 |
赫什特姆 1957 |
存儲高 |
化學爆炸 |
740x106 |
幾乎 |
鍶90 |
2,500 |
風鱗 1957 |
钚- |
火 |
7.4x106 |
約 |
碘 131、釙 210、 |
2,000 |
三哩島 |
壓水堆工業 |
冷卻液故障 |
555 |
? |
碘131 |
16-50 |
1986年切爾諾貝利 |
RBMK工業 |
批判地 |
3,700x106 |
超過10天 |
碘 131、碘 132、 |
600,000 |
福島 2011
|
福島評估工作組的最終報告將於 2013 年提交。 |
|
|
|
|
|
來源:UNSCEAR 1993。
圖 2. 切爾諾貝利事故的排放軌跡,26 年 6 月 1986 日至 XNUMX 月 XNUMX 日
污染圖是根據銫 137 的環境測量繪製的,銫 1 是一種主要的放射性排放產物(表 2 和表 3)。 烏克暴露人群和暴露途徑。
圖 3. 切爾諾貝利事故後白俄羅斯、俄羅斯和烏克蘭的銫 137 沉積。
圖 4. 切爾諾貝利事故後歐洲的銫 137 塵埃 (kBq/km2)
表 3. 切爾諾貝利事故後烏克蘭、白俄羅斯和俄羅斯的污染區面積、暴露人群類型和暴露模式
人口類型 |
表面積( km2 ) |
人口規模 (000) |
主要接觸方式 |
職業暴露人群: |
|||
員工在現場 |
≈0.44 |
外照射, |
|
公眾: |
|||
從 |
|
115 |
外照射 |
* 在場地 30 公里範圍內參與清理的個人。 其中包括在最初幾週進行干預的消防員、軍事人員、技術人員和工程師,以及後來活躍的醫生和研究人員。
** 銫 137 污染。
來源:UNSCEAR 1988; 國際原子能機構 1991 年。
三哩島事故被歸類為沒有反應堆失控的熱事故,是反應堆堆芯冷卻劑故障持續數小時的結果。 儘管反應堆堆芯部分遭到破壞,但安全殼確保只有有限數量的放射性物質排放到環境中(表 2)。 儘管沒有發布疏散命令,但仍有 200,000 萬居民自願撤離該地區。
最後,1957 年在英格蘭西海岸發生了一起涉及钚生產反應堆的事故(Windscale,表 2)。 這起事故是由於反應堆堆芯起火,導致120米高的煙囪向環境排放廢氣。
燃料處理設施
燃料生產設施位於核反應堆的“上游”,是礦石提取和將鈾物理和化學轉化為適用於反應堆的裂變材料的場所(圖 5)。 這些設施中存在的主要事故危險是化學性質的,與六氟化鈾 (UF) 的存在有關6),一種氣態鈾化合物,與空氣接觸後可能會分解產生氫氟酸 (HF),這是一種腐蝕性很強的氣體。
圖 5. 核燃料加工循環.
“下游”設施包括燃料儲存和後處理廠。 在濃縮鈾或钚的化學後處理過程中發生了四次臨界事故(Rodrigues 1987)。 與發生在核電站的事故不同,這些事故涉及的放射性物質數量很少——最多幾十公斤——並且導致的機械效應可以忽略不計,也不會向環境排放放射性物質。 暴露僅限於對工作人員進行非常高劑量、非常短期(大約幾分鐘)的外部伽馬射線和中子照射。
1957 年,位於烏拉爾山脈南部 Khyshtym 的俄羅斯第一個軍用級钚生產設施發生爆炸,其中裝有高放射性廢物。 超過 16,000 公里2 被污染,740 PBq (20 MCi) 被排放到大氣中(表 2 和表 4)。
表 4. Khyshtym 事故(烏拉爾 1957 年)後受鍶 90 污染的污染區表面積和暴露人口規模
污染度(kBq/m2 ) |
( 次/公里2 ) |
面積 ( km2 ) |
人口 |
≥37,000 |
≥1,000 |
20 |
1,240 |
≥3,700 |
≥100 |
120 |
1,500 |
≥74 |
≥2 |
1,000 |
10,000 |
≥3.7 |
≥0.1 |
15,000 |
270,000 |
研究堆
這些設施的危險與核電站中存在的危險相似,但由於發電量較低,因此沒有那麼嚴重。 發生了幾起涉及對人員進行大量輻照的臨界事故(Rodrigues 1987)。
與在工業和醫學(不包括核電站)中使用放射源有關的事故(Zerbib 1993)
這種類型最常見的事故是工業伽馬射線照相術中放射源的損失,例如,用於接頭和焊縫的射線照相檢查。 然而,放射源也可能從醫療源中丟失(表 5)。 在任何一種情況下,都可能出現兩種情況:源可能被一個人撿起並保存幾個小時(例如放在口袋裡),然後進行報告和恢復,或者它可能被收集並帶回家。 第一種情況會導致局部燒傷,而第二種情況可能會導致數名公眾長期受到輻射。
表5. 涉及放射源損失並導致公眾受到照射的事故
國家(年) |
數 |
數 |
死亡人數** |
涉及放射性物質 |
墨西哥(1962) |
? |
5 |
4 |
鈷60 |
中國(1963) |
? |
6 |
2 |
鈷60 |
阿爾及利亞(1978) |
22 |
5 |
1 |
銥192 |
摩洛哥(1984) |
? |
11 |
8 |
銥192 |
墨西哥 |
≈4,000 |
5 |
0 |
鈷60 |
Brasil |
249 |
50 |
4 |
銫137 |
中國 |
≈90 |
12 |
3 |
鈷60 |
美國 |
≈90 |
1 |
1 |
銥192 |
* 暴露於能夠引起急性或長期影響或死亡的劑量的個人。
** 在接受高劑量的個體中。
資料來源:Nénot 1993。
從放射治療設備中回收放射源已導致多起涉及廢料工人照射的事故。 在兩個案例中——華雷斯和戈亞尼亞事故——公眾也受到了影響(見表 5 和下面的專欄)。
戈伊尼亞事故,1987 年
21 年 28 月 1987 日至 28 月 137 日期間,巴西戈亞斯州一百萬居民城市戈亞尼亞的熱帶病專科醫院收治了幾名因嘔吐、腹瀉、眩暈和身體各部位皮膚損傷而受傷的人. 這些問題歸因於巴西常見的寄生蟲病。 50 月 1,375 日,該市負責衛生監督的醫生看到一名婦女向他遞交了一個袋子,裡面裝著從廢棄診所收集的設備碎片,以及一種粉末,根據該婦女的說法,這種粉末會發出“藍光”。 醫生認為該設備可能是 X 光設備,於是聯繫了他在熱帶病醫院的同事。 戈亞斯環境部接到通知,第二天,一名物理學家在衛生部的院子裡進行了測量,袋子存放在那裡過夜。 發現了非常高的放射性水平。 在隨後的調查中,放射源被確定為銫 1985 源(總活度:約 10 TBq (1987 Ci)),自 100,000 年以來一直包含在一家廢棄診所使用的放射治療設備中。銫周圍的保護外殼已被拆除129 年 50 月 14 日,兩名廢料場工人拆解了粉末形式的銫源。 銫和受污染房屋的碎片都逐漸散佈在整個城市。 一些運輸或處理過該材料的人,或者只是來看它的人(包括父母、朋友和鄰居)都受到了污染。 總共檢查了 4 多人,其中 6 人被嚴重污染; 1 人住院(1000 人因髓質衰竭),包括一名 XNUMX 歲女孩在內的 XNUMX 人死亡。 該事故對整個戈亞尼亞市和戈亞斯州造成了巨大的經濟和社會影響:該市 XNUMX/XNUMX 的地表面積受到污染,農產品、租金、房地產和土地的價格全部下跌。 整個州的居民都遭受了真正的歧視。
資料來源:國際原子能機構 1989a
華雷斯事故是偶然發現的 (IAEA 1989b)。 16 年 1984 月 60 日,一輛滿載鋼筋進入洛斯阿拉莫斯(美國新墨西哥州)科學實驗室的卡車觸發了輻射探測器。 調查顯示金條中存在鈷 60,並追踪鈷 21 到一家墨西哥鑄造廠。 1983 月 60 日,華雷斯一個污染嚴重的廢料場被確定為放射性物質的來源。 通過檢測器對道路和高速公路進行系統監測後,發現了一輛污染嚴重的卡車。 最終的輻射源被確定為直到 XNUMX 年 XNUMX 月才存放在醫療中心的放射治療設備,當時它被拆解並運到廢品場。 在廢料場,圍繞鈷 XNUMX 的保護外殼被打破,釋放出鈷顆粒。 一些顆粒落入用於運輸廢料的卡車中,其他顆粒在隨後的操作中散佈在整個廢料場,與其他廢料混合。
涉及工人進入有源工業輻照器(例如,用於保存食品、消毒醫療產品或聚合化學品的輻照器)的事故時有發生。 在所有情況下,這些都是由於未遵守安全程序或安全系統和警報斷開或有缺陷造成的。 這些事故中的工人所暴露的外部輻射劑量水平高到足以導致死亡。 在幾秒或幾分鐘內收到劑量(表 6)。
表 6. 涉及工業輻照器的主要事故
地點、日期 |
設備* |
數 |
暴露水平 |
受影響的器官 |
接受劑量 (Gy), |
醫療效果 |
福爾巴赫,1991 年 XNUMX 月 |
EA |
2 |
幾分之一/ |
手、頭、軀幹 |
40、皮膚 |
燒傷影響 25–60% |
馬里蘭州,1991 年 XNUMX 月 |
EA |
1 |
? |
手 |
55、雙手 |
雙指截肢 |
越南,1992 年 XNUMX 月 |
EA |
1 |
1,000 戈瑞/分鐘 |
手 |
1.5、全身 |
右手和左手的手指截肢 |
意大利,1975 年 XNUMX 月 |
CI |
1 |
幾分鐘 |
頭部、全身 |
8、骨髓 |
死亡 |
聖薩爾瓦多,1989 年 XNUMX 月 |
CI |
3 |
? |
全身,腿, |
3-8,全身 |
2條腿截肢,1例死亡 |
以色列,1990 年 XNUMX 月 |
CI |
1 |
1 分鐘 |
頭部、全身 |
10-20 |
死亡 |
白俄羅斯,1991 年 XNUMX 月 |
CI |
1 |
幾分鐘 |
全身 |
10 |
死亡 |
* EA:電子加速器 CI:鈷 60 輻照器。
資料來源:Zerbib 1993; 內諾特 1993。
最後,準備或處理放射源的醫療和科學人員可能會通過皮膚和傷口污染或吸入或攝入放射性物質而受到照射。 需要注意的是,核電站也有可能發生此類事故。
問題的公共衛生方面
時間模式
United States Radiation Accident Registry(橡樹嶺,美國)是自 1944 年以來涉及人類的輻射事故的全球登記處。要包含在登記處,事故必須是已發表報告的主題,並導致全身暴露量超過 0.25 希沃特 (Sv),或皮膚暴露量超過 6 Sv 或其他組織和器官的暴露量超過 0.75 Sv(見“案例研究:劑量是什麼意思?” 劑量的定義)。 因此,從公共衛生的角度來看值得關注但導致較低暴露的事故被排除在外(見下文對暴露後果的討論)。
對 1944 年至 1988 年登記數據的分析表明,從 1980 年開始,輻射事故的頻率和受照人數明顯增加(表 7)。 暴露人數的增加可能是切爾諾貝利事故造成的,特別是最初居住在事故現場 135,000 公里範圍內的禁區內的大約 30 人。 戈亞尼亞(巴西)和華雷斯(墨西哥)事故也發生在這一時期,許多人受到大量照射(表 5)。
表 7. 橡樹嶺(美國)事故登記處列出的輻射事故(全球,1944-88 年)
1944-79 |
1980-88 |
1944-88 |
|
事故總數 |
98 |
198 |
296 |
涉及人數 |
562 |
136,053 |
136,615 |
暴露於超過劑量的人數 |
306 |
24,547 |
24,853 |
死亡人數(急性影響) |
16 |
53 |
69 |
* 全身照射0.25 Sv,皮膚照射6 Sv,其他組織器官0.75 Sv。
潛在暴露人群
從電離輻射暴露的角度來看,有兩個感興趣的人群:職業暴露人群和普通公眾。 聯合國原子輻射影響科學委員會 (UNSCEAR 1993) 估計,在 4-1985 年期間,全世界有 1989 萬工人因職業而暴露於電離輻射; 其中,約 20% 受僱於核燃料的生產、使用和加工(表 8)。 據估計,IAEA 成員國在 760 年擁有 1992 台輻照器,其中 600 台為電子加速器,160 台為伽馬輻照器。
表 8. 全球電離輻射職業暴露的時間模式(以千計)
活動 |
1975-79 |
1980-84 |
1985-89 |
核燃料加工* |
560 |
800 |
880 |
軍事應用** |
310 |
350 |
380 |
工業應用 |
530 |
690 |
560 |
醫療應用 |
1,280 |
1,890 |
2,220 |
Total |
2,680 |
3,730 |
4,040 |
* 燃料的生產和再加工:40,000; 反應堆運行:430,000。
** 包括190,000名船員。
來源:UNSCEAR 1993。
每個國家的核設施數量是衡量公眾受到輻射的可能性的良好指標(圖 6)。
圖 6. 世界發電反應堆和燃料後處理廠的分佈,1989-90
對健康的影響
電離輻射對健康的直接影響
一般而言,電離輻射對健康的影響是眾所周知的,取決於接受的劑量水平和劑量率(每單位時間接受的劑量(見 “案例研究:劑量是什麼意思?”).
確定性效應
當劑量超過給定閾值並且劑量率很高時,就會發生這些情況。 影響的嚴重程度與劑量成正比,儘管劑量閾值是器官特異性的(表 9)。
表 9. 確定性效應:選定器官的閾值
組織或效果 |
等效單劑量 |
睾丸: |
|
暫時不育 |
0.15 |
永久不育 |
3.5-6.0 |
卵巢: |
|
不育性 |
2.5-6.0 |
晶狀體: |
|
可檢測的混濁 |
0.5-2.0 |
視力受損(白內障) |
5.0 |
骨髓: |
|
造血抑制 |
0.5 |
資料來源:ICRP 1991。
在上述事故中,確定性效應可能是由局部強烈輻射引起的,例如外部輻射、與源的直接接觸(例如,放錯地方的源被拾起並裝進口袋)或皮膚污染引起的輻射。 所有這些都會導致放射性灼傷。 如果局部劑量為 20 至 25 Gy(表 6, “案例研究:劑量是什麼意思?”) 組織壞死可能隨之而來。 一種稱為 急性輻射綜合症以消化系統疾病(噁心、嘔吐、腹瀉)和不同嚴重程度的骨髓發育不全為特徵,當平均全身照射劑量超過 0.5 Gy 時,可能會誘發這種疾病。 應該記住,全身和局部照射可能同時發生。
在核燃料加工廠或研究反應堆發生臨界事故時,60 名工人中有 1987 人死亡(Rodrigues 3)。 死者接受 45 到 0.1 Gy,而倖存者接受 7 到 XNUMX Gy。 在倖存者中觀察到以下影響:急性輻射綜合症(胃腸道和血液學影響)、雙側白內障和四肢壞死,需要截肢。
在切爾諾貝利,核電站工作人員以及未使用特殊防護設備的應急響應人員在事故發生後的最初幾小時或幾天內遭受了高 β 和 γ 輻射暴露。 五百人需要住院治療; 接受全身照射的 237 人表現出急性照射綜合徵,儘管接受了治療,仍有 28 人死亡(表 10)(UNSCEAR 1988)。 其他人接受了四肢的局部照射,在某些情況下影響了超過 50% 的體表,並在多年後繼續遭受多種皮膚病症的困擾(Peter、Braun-Falco 和 Birioukov 1994)。
表 10. 切爾諾貝利事故後表現出急性輻射綜合症 (AIS) 的患者按病情嚴重程度分佈
AIS 嚴重程度 |
等效劑量 |
數 |
數 |
平均存活率 |
I |
1-2 |
140 |
- |
- |
II |
2-4 |
55 |
1(1.8) |
96 |
III |
4-6 |
21 |
7(33.3) |
29.7 |
IV |
>6 |
21 |
20(95.2) |
26.6 |
來源:UNSCEAR 1988。
隨機效應
這些本質上是概率性的(即它們的頻率隨著接受的劑量而增加),但它們的嚴重性與劑量無關。 主要的隨機效應是:
- 突變。 這已在動物實驗中觀察到,但很難在人類身上記錄下來。
- 癌症。 已經在接受放射治療的患者以及廣島和長崎原子彈爆炸的倖存者中研究了輻射對患癌症風險的影響。 UNSCEAR (1988, 1994) 定期總結這些流行病學研究的結果。 潛伏期的持續時間通常為自接觸之日起 5 至 15 年,具體取決於器官和組織。 表 11 列出了已確定與電離輻射相關的癌症。 暴露於 0.2 Sv 以上的廣島和長崎原子彈爆炸倖存者已被證明患有嚴重的癌症。
- 選擇良性腫瘤。 良性甲狀腺腺瘤。
癌症部位 |
廣島/長崎 |
其他研究 |
|
死亡 |
發生率 |
||
造血系統 |
|||
白血病 |
+* |
+* |
6/11 |
淋巴瘤(未指定) |
+ |
0/3 |
|
非霍奇金淋巴瘤 |
+* |
1/1 |
|
骨髓瘤 |
+ |
+ |
1/4 |
口腔 |
+ |
+ |
0/1 |
唾液腺 |
+* |
1/3 |
|
消化系統 |
|||
食管 |
+* |
+ |
2/3 |
胃 |
+* |
+* |
2/4 |
小腸 |
1/2 |
||
結腸 |
+* |
+* |
0/4 |
直腸 |
+ |
+ |
3/4 |
肝 |
+* |
+* |
0/3 |
膽囊 |
0/2 |
||
胰腺 |
3/4 |
||
呼吸系統 |
|||
喉 |
0/1 |
||
氣管、支氣管、肺 |
+* |
+* |
1/3 |
美容 |
|||
未標明 |
1/3 |
||
黑色素瘤 |
0/1 |
||
其他癌症 |
+* |
0/1 |
|
乳房(女性) |
+* |
+* |
9/14 |
生殖系統 |
|||
子宮(非特異性) |
+ |
+ |
2/3 |
子宮體 |
1/1 |
||
卵巢 |
+* |
+* |
2/3 |
其他(女性) |
2/3 |
||
前列腺 |
+ |
+ |
2/2 |
泌尿系統 |
|||
膀胱 |
+* |
+* |
3/4 |
腎臟 |
0/3 |
||
其他 |
0/1 |
||
中樞神經系統 |
+ |
+ |
2/4 |
甲狀腺 |
+* |
4/7 |
|
骨 |
2/6 |
||
結締組織 |
0/4 |
||
所有癌症,不包括白血病 |
1/2 |
+ 在廣島和長崎倖存者中研究的癌症部位。
* 與電離輻射呈正相關。
1 隊列(發病率或死亡率)或病例對照研究。
來源:UNSCEAR 1994。
關於電離輻射影響的兩個要點仍然存在爭議。
首先,低劑量輻照(低於 0.2 Sv)和低劑量率的影響是什麼? 大多數流行病學研究都檢查了廣島和長崎爆炸案的倖存者或接受放射治療的患者——在很短時間內暴露於相對高劑量的人群——並且估計由於暴露於低劑量和劑量率而導致的患癌症的風險基本上取決於根據這些人群的推斷。 對核電廠工人數年暴露於低劑量的幾項研究報告了白血病和其他癌症的癌症風險,這與高暴露人群的推斷相符,但這些結果仍未得到證實(UNSCEAR 1994;Cardis、Gilbert 和 Carpenter 1995).
其次,是否有閾值劑量(即低於該劑量就沒有效果)? 這是目前未知的。 實驗研究表明,由自發錯誤或環境因素造成的遺傳物質 (DNA) 損傷會不斷得到修復。 然而,這種修復並不總是有效,並且可能導致細胞惡性轉化(UNSCEAR 1994)。
其他影響
最後,應注意懷孕期間輻射引起的致畸作用的可能性。 在妊娠早期接受至少 0.1 Gy 輻射的廣島和長崎爆炸女性倖存者所生的孩子中觀察到小頭畸形和智力低下(Otake、Schull 和 Yoshimura 1989 年;Otake 和 Schull 1992 年)。 尚不清楚這些影響是確定性的還是隨機的,儘管數據確實表明存在閾值。
切爾諾貝利事故後觀察到的影響
切爾諾貝利事故是迄今為止發生的最嚴重的核事故。 然而,即使在事發十年後的現在,也並非所有對暴露程度最高的人群的健康影響都得到了準確評估。 有幾個原因:
- 有些影響僅在暴露日期後多年才會出現:例如,實體組織癌通常需要 10 到 15 年才會出現。
- 由於事故和流行病學研究開始之間已經過去了一段時間,事故發生後初期發生的一些影響可能沒有被發現。
- 用於量化癌症風險的有用數據並不總是及時收集。 對於估計事件期間甲狀腺暴露於放射性碘化物(碲 132、碘 133)所必需的數據而言尤其如此(Williams 等人,1993 年)。
- 最後,許多最初接觸過的人隨後離開了污染區,可能因後續行動而失踪。
工人。 目前,無法獲得事故發生後頭幾天受到強烈輻射的所有工人的全面信息。 關於清理和救援人員患上白血病和實體組織癌症的風險的研究正在進行中(見表 3)。 這些研究面臨許多障礙。 清理和救援人員的健康狀況定期跟進受到很大阻礙,因為他們中的許多人來自前蘇聯的不同地區,在切爾諾貝利現場工作後被重新派遣。 此外,必須回顧性地估計接受的劑量,因為這一時期沒有可靠的數據。
總人口. 迄今為止,電離輻射對這一人群的唯一可能影響是從 1989 年開始,15 歲以下兒童的甲狀腺癌發病率有所增加。 這是在事件發生僅三年後的 1989 年在白俄羅斯(白俄羅斯)發現的,並得到了幾個專家組的證實(Williams 等人,1993 年)。 在白俄羅斯受污染最嚴重的地區,特別是戈梅利地區,這一增長尤其值得注意。 雖然甲狀腺癌在 15 歲以下的兒童中通常很少見(年發病率為百萬分之 1 至 3),但其發病率在全國范圍內增加了十倍,在戈梅利地區增加了二十倍(表 12,圖 7),(Stsjazhko 等等人,1995 年)。 據報導,烏克蘭污染最嚴重的五個地區的甲狀腺癌發病率增加了十倍,布良斯克(俄羅斯)地區的甲狀腺癌發病率也有所增加(表 12)。 懷疑成年人中的增加,但尚未得到證實。 在受污染地區開展的系統性篩查計劃可以檢測出事故前存在的潛伏癌症; 能夠檢測小至幾毫米的甲狀腺癌的超聲檢查程序在這方面特別有幫助。 兒童發病率增加的幅度,加上腫瘤的侵襲性和它們的快速發展,表明觀察到的甲狀腺癌增加部分是由於事故造成的。
表 12. 1981-94 年白俄羅斯、烏克蘭和俄羅斯兒童甲狀腺癌發病率和總人數的時間模式
發病率* (/100,000) |
案件數 |
|||
1981-85 |
1991-94 |
1981-85 |
1991-94 |
|
白俄羅斯 |
||||
全國 |
0.3 |
3.06 |
3 |
333 |
戈梅利地區 |
0.5 |
9.64 |
1 |
164 |
烏克蘭 |
||||
全國 |
0.05 |
0.34 |
25 |
209 |
五個最重 |
0.01 |
1.15 |
1 |
118 |
俄羅斯 |
||||
全國 |
? |
? |
? |
? |
布良斯克和 |
0 |
1.00 |
0 |
20 |
* 發病率:特定時期內某種疾病的新病例數與同期研究的人口規模之比。
資料來源:Stsjazhko 等。 1995.
在污染最嚴重的地區(例如戈梅利地區),甲狀腺劑量很高,尤其是在兒童中(Williams 等人,1993 年)。 這與與事故相關的大量碘排放以及放射性碘在缺乏預防措施的情況下會優先集中在甲狀腺中的事實是一致的。
暴露於輻射是甲狀腺癌的一個有據可查的危險因素。 在對接受頭部和頸部放射治療的兒童進行的十幾項研究中觀察到甲狀腺癌的發病率明顯增加。 在大多數情況下,接觸後 15 到 131 年明顯增加,但在某些情況下,在 1992 到 XNUMX 年內就可以檢測到。 另一方面,碘 XNUMX 和短半衰期碘同位素的內部照射對兒童的影響尚未確定(Shore XNUMX)。
應研究未來幾年暴露程度最高的人群中甲狀腺癌發病率增加的確切幅度和模式。 目前正在進行的流行病學研究應該有助於量化甲狀腺接受的劑量與患甲狀腺癌的風險之間的關聯,並確定其他遺傳和環境風險因素的作用。 值得注意的是,受災地區普遍存在碘缺乏症。
預計在事故發生後的五到十年內,受照射程度最高的人口中白血病的發病率會增加,尤其是青少年白血病(因為兒童對電離輻射的影響更敏感)。 儘管尚未觀察到這種增加,但迄今為止進行的研究在方法上存在缺陷,因此無法得出任何明確的結論。
心理社會影響
心理創傷後或多或少嚴重的慢性心理問題的發生是公認的,並且主要在面臨洪水、火山爆發和地震等環境災難的人群中進行了研究。 創傷後壓力是一種嚴重、持久且致殘的狀況(APA 1994)。
我們關於輻射事故對心理問題和壓力的影響的大部分知識都來自三哩島事故後進行的研究。 在事故發生後的一年裡,在暴露人群中觀察到直接的心理影響,尤其是幼兒的母親表現出更高的敏感性、焦慮和抑鬱(Bromet 等人,1982 年)。 此外,與另一家發電廠的工人相比,發電廠工人的抑鬱和焦慮相關問題有所增加(Bromet 等人,1982 年)。 在接下來的幾年裡(即電廠重新開工後),大約四分之一的受訪者表現出比較明顯的心理問題。 與對照人群相比,其餘調查人群的心理問題頻率沒有差異(Dew 和 Bromet 1993)。 生活在發電廠附近、沒有社會支持網絡、有精神病史或在事故發生時已經撤離家園的人,心理問題更常見(Baum、Cohen 和 Hall,1993 年)。
還在切爾諾貝利事故期間暴露的人群中進行研究,對他們來說,壓力似乎是一個重要的公共衛生問題(例如,清理和救援人員以及生活在污染區的個人)。 然而,目前還沒有關於目標人群心理問題的性質、嚴重程度、頻率和分佈的可靠數據。 在評估事故對污染區居民的心理和社會後果時必須考慮的因素包括嚴峻的社會和經濟形勢、可用補償系統的多樣性、疏散和重新安置的影響(大約 100,000 額外人們在事故發生後的幾年內重新安置),以及生活方式限制的影響(例如,改變營養)。
預防原則和指南
安全原則和指南
放射源的工業和醫療用途
雖然報告的重大輻射事故確實都發生在核電站,但在其他環境中使用放射源卻導致了對工人或公眾造成嚴重後果的事故。 預防此類事故至關重要,尤其是考慮到高劑量暴露情況下的預後令人失望。 預防取決於對工人進行適當的培訓和維護放射源的全面生命週期清單,其中包括有關源的性質和位置的信息。 IAEA 制定了一系列關於在工業、醫學和研究中使用放射源的安全導則和建議(安全叢書第 102 號)。 所討論的原則類似於下面針對核電廠提出的原則。
核電廠安全(原子能機構安全叢書第 75 號,INSAG-3)
這裡的目標是在任何情況下保護人類和環境免受放射性物質的排放。 為此,有必要在核電廠的設計、建造、運行和退役的整個過程中採取多種措施。
核電站的安全從根本上取決於“縱深防禦”原則——即旨在補償技術或人為錯誤和缺陷的系統和設備的冗餘。 具體而言,放射性物質通過一系列連續的屏障與環境隔離。 在核電生產反應堆中,這些障礙中的最後一個是 圍護結構 (不在切爾諾貝利現場,但出現在三哩島)。 為避免這些屏障發生故障並限制故障造成的後果,在整個發電廠的運行壽命期間應採取以下三項安全措施:控制核反應、冷卻燃料和控制放射性物質。
另一個基本安全原則是“操作經驗分析”——即使用從其他站點發生的事件(即使是小事件)中收集的信息來提高現有站點的安全性。 因此,對三哩島和切爾諾貝利事故的分析導致實施了旨在確保類似事故不會在其他地方發生的修改。
最後,應該指出的是,已經付出了巨大的努力來促進安全文化,即持續對與電廠的組織、活動和實踐以及個人行為相關的安全問題作出反應的文化。 為了提高涉及核電廠的事件和事故的可見性,制定了國際核事件分級表 (INES),原則上與用於衡量地震和風等自然現象嚴重程度的分級表相同(表 12)。 然而,該量表不適用於場地安全評估或進行國際比較。
表 13. 核事故的國際規模
水平 |
場外 |
現場 |
防護結構 |
7—重大事故 |
主要排放, |
||
6—嚴重事故 |
顯著排放, |
||
5—事故 |
排放量有限, |
嚴重損壞 |
|
4—事故 |
低排放,公共 |
反應堆損壞 |
|
3—嚴重事件 |
極低的排放, |
嚴重 |
事故勉強避免 |
2—事件 |
嚴重污染 |
安全措施嚴重失靈 |
|
1—異常 |
異常超越 |
||
0—差異 |
從沒有意義 |
保護公眾免受輻射照射的原則
在涉及公眾潛在照射的情況下,可能有必要採取旨在防止或限制電離輻射照射的保護措施; 如果要避免確定性影響,這一點尤為重要。 在緊急情況下應首先採取的措施是疏散、避難和給予穩定碘。 穩定的碘應該分發給暴露人群,因為這會使甲狀腺飽和並抑制其吸收放射性碘。 然而,要有效,甲狀腺飽和度必須在接觸開始之前或之後不久發生。 最後,最終可能需要對農業和食品進行臨時或永久安置、淨化和控制。
這些對策中的每一個都有自己的“行動水平”(表 14),不要與 ICRP 對工作人員和公眾的劑量限制相混淆,制定這些限制是為了確保在非意外照射的情況下提供足夠的保護(ICRP 1991)。
表 14. 一般人群保護措施的一般干預水平示例
保護措施 |
干預水平(避免劑量) |
緊急新聞 |
|
遏制 |
10毫希 |
疏散 |
50毫希 |
穩定碘分佈 |
100 毫戈瑞 |
延遲 |
|
臨時安置 |
30 天內 30 mSv; 未來 10 天內 30 mSv |
永久安置 |
1 Sv 壽命 |
資料來源:國際原子能機構 1994 年。
研究需求和未來趨勢
當前的安全研究主要集中在改進核能發電反應堆的設計——更具體地說,是降低堆芯熔毀的風險和影響。
從以前的事故中獲得的經驗應該會改進對受嚴重輻射的個人的治療管理。 目前,正在研究使用骨髓細胞生長因子(造血生長因子)治療輻射引起的髓質發育不全(發育障礙)(Thierry 等人,1995 年)。
電離輻射的低劑量和劑量率的影響仍不清楚,需要從純科學的角度和為公眾和工人建立劑量限值的目的加以澄清。 生物學研究對於闡明所涉及的致癌機制是必要的。 大規模流行病學研究的結果,尤其是目前正在進行的針對核電廠工作人員的研究,應該證明有助於提高暴露於低劑量或劑量率人群的癌症風險估計的準確性。 對因事故而暴露於或已經暴露於電離輻射的人群的研究應有助於我們進一步了解通常以低劑量率傳遞的較高劑量的影響。
及時收集評估輻射事故對健康影響所必需的數據所必需的基礎設施(組織、設備和工具)必須在事故發生前很久就到位。
最後,需要進行廣泛的研究來闡明輻射事故的心理和社會影響(例如,病理性和非病理性創傷後心理反應的性質和頻率,以及風險因素)。 如果要改進職業和非職業暴露人群的管理,這項研究是必不可少的。