Looduskaitse ja ohutustehnika

Looduskaitse ülesanne on säilitada loodust võimalikult mitmekesise ja rikkana, inimestele ka edaspidi kõlbliku elukeskkonnana. Klassikalise looduskaitse objektideks on haruldased taimed, loomad ja loodusvarad ning haruldased looduslikud objektid, sealhulgas ka looduse ilu ja kaunid maastikud. Looduskaitse on muutunud eriti tähtsaks nüüdisaegse suurtehnoloogia tingimustes, mis raiskab loodusvarasid ja saastab keskkonda mitmesuguste ohtlike jäätmetega. Siin jõuamegi ka kõige selle juurde, mis seotud tuumatehnoloogiaga. Õnneks on tuumapommide katsetused praeguseks praktiliselt lõppenud, mistõttu nende tekitatud radioaktiivne saaste on Maal drastiliselt vähenenud. Jäävad siiski tuumaelektrijaamad, mida vähemalt lähitulevikus ikka edasi käigus hoitakse ja isegi uusi juurde ehitatakse. Nende elektrijaamade tuumareaktorid on aga looduskaitse seisukohast üsna ohtlikud. Nagu juba öeldud, tekivad reaktorites radioaktiivsed jäätmed ja need peab reaktorisse värske tuumkütuse viimisel sealt eemaldama.

Radioaktiivseid aineid ei saa aga hävitada, neid saab ainult varjestada, konteinerites sügavale maha matta (vt joonis) või siis merre uputada.

Radioaktiivsetel ainetel on õnneks siiski ka üks hea omadus – radioaktiivne aine laguneb aja jooksul. Nimelt on igal radioaktiivsel isotoobil temale iseloomulik kindel poolestusaeg, mille jooksul laguneb pool selle isotoobi tuumade koguarvust (vt ka Looduslik radioaktiivsus). Olenevalt isotoobist võib poolestusaeg kõikuda sekundi murdosadest kuni miljonite aastateni. Mida pikem on poolestusaeg, seda kauem püsib radioaktiivne aine ohtlikuna. Seega saab radioaktiivsete ainete kogust ja mõju kahandada ainult aeg, see kõige looja ja hävitaja. Reaktori radioaktiivsetes jäätmetes leiduvate isotoopide poolestusajad on enamasti kümnest aastast kolmekümne aastani.

Keskkonnakaitse ja ohutustehnika omaette probleemideks on katastroofide võimalused tuumaseadmetes. Tänapäeva reaktorites saab neid küll ära hoida. Reaktorid on aegade jooksul muutunud ohutumaks, olulisemaks on muutunud automaatika ja inimlike eksimuste osa on oluliselt vähenenud, kuid nagu näitas viimane, Fukushima katastroof, pakub loodus meile üllatusi.

Eestis tekitavad looduskaitselisi probleeme väljastpoolt tulev saaste (näiteks Tšornobõli avariis atmosfääri paiskunud ja sealt koos vihmaga alla sadanud radioaktiivsed ained), jäätmed varasemast tuumatooraine kaevandamisest Sillamäel ja ikka veel episoodiliselt leitavad väiksemad radioaktiivse kiirguse allikad. Radioaktiivselt ohtlik on ka Põhja-Eestis maapinnale üsna lähedal paiknev diktüoneemakilt, põlevkivi üks liike. Viimane sisaldab 0,01% uraani (paremad uraanimaagid kuni 0,3% uraani). Ilmselt parema puudumisel seda Sillamäel Nõukogude Liidu aegadel kaevandatigi, samuti rikastati seal mujalt kohale veetavat uraanimaaki.

Mis tahes kiirguste osakesed kannavad edasi energiat, võimet teha tööd, seega ka võimet midagi lõhkuda. Vesiniku aatomi lõhkumiseks prootoniks ja elektroniks kulub energiat 13,6 eV. Vesiniku aatom on aga üks tugevamini seotud süsteeme, teiste ainete aatomite ja molekulide, sealhulgas ka elusaine molekulide aatomite vahelised keemilised sidemed on tunduvalt nõrgemad, olles mõne elektronvoldi suurusjärgus. Nende lõhkumine on veelgi kergem. Ja energiat radioaktiivsetel kiirgustel juba jätkub! Mainisime, et α-lagunemisel tekkivate alfaosakeste energiad on enamasti suuremad kui 4 MeV.

Kiirguste mõjul toimuvad elusorganismis väga mitmesugused muutused, ja enamasti ikka halvemuse suunas. Kiirgus ioniseerib osa biomolekulidesse kuuluvatest aatomitest ja lõhub molekule endid. Seega saab häiritud kogu looduse poolt peenelt välja häälestatud elusaine mehhanism. Esmajoones kahjustuvad koed, kus toimub uute rakkude teke (vereloome, sugurakud). On võimalikud varjatud muutused sugurakkude geneetilises aparaadis (kromosoomides), mis avalduvad alles järglaste juures (vt joonis), ja enamasti ebasoodsal viisil. Kuigi pole halba ilma heata – looduslik radio­aktiivsusfoon on olnud Maa elu arengu kestel ka soodsate mutatsioonide allikaks.

Kiirguse omadust rakke kahjustada kasutatakse juba üle viiekümne aasta meditsiinis vähkkasvajate ravis, kus kasvajarakke kiiritatakse lokaalselt erineva toimega kiirgustega.

Kiirguste mõju võib teatud piiri ületavate kiirgusmäärade (kiirguste energiate ja nende mõjumise kestuste) korral põhjustada haiguslikke nähte, mida nimetatakse kiiritustõveks ehk kiiritushaiguseks. Kiiritustõbi võib välja kujuneda lühema või pikema aja jooksul, olenevalt kiirguse iseloomust ja kiirguse hulgast ehk kiirgusdoosist. Eristatakse ägedat kiiritustõbe, mis tekib suure ühekordse üledoosi tagajärjel, ja kroonilist kiiritustõbe, mis kujuneb pikka aega (kuid, aastaid) kestnud nõrga kiirguse toimel. Kiirgusdoosi mõõdetakse kas neeldunud kiirgusenergia hulga või siis kiirguse poolt ioniseerimisel tekitatud laengu suuruse järgi. Kiirguse mõju organismidele hinnatakse biodoosi järgi, sest erinevat liiki kiirguse mõju organismile on erinev.

Kiiritustõve esmased tunnused on erutus, peapööritus, peavalu, iiveldus, oksendamine, palavik, hingamise ja südametegevuse kiirenemine. Edasi järgneb näiline enesetunde paranemine, seejärel aga ilmnevad tõsisemad, mürgitusega sarnanevad nähud. Paranemine, kui see üldse kõne alla tuleb, võtab väga palju aega.

Kiirguste ohtliku toime vältimiseks või leevendamiseks on välja töötatud kiirguskaitse meetmed. Kiirgusallikad varjestatakse, kasutatakse eririietust ja eriseadmeid (kaugjuhtimisega manipulaatoreid, roboteid jms), millega vähendatakse oluliselt kiirguse toimet. Ohtlikes piirkondades jälgitakse kogu aeg kiirguse tugevust, selles piirkonnas viibivate inimeste saadud kiirgusdoosi aga mõõdetakse spetsiaalsete seadmete, dosimeetritega. Kiirguskaitse nõuded on seadusandlusega fikseeritud. Omaette ranged reeglid ja meetmed kehtivad sõjaolukorras, kus on oht saada kiiritust tuumarelva kasutamise tulemusena. Selleks teevad kõik tänapäeva armeed ja tsiviilkaitse läbi eriettevalmistuse.

Meil on eelnevast juba mõningane ettekujutus erinevate kiirguste läbimisvõimest. Kuna alfa- ja beetaosakesed neelduvad aines hästi, pole nendega erilist probleemi seni, kuni nende allikad asuvad väljaspool organismi. Toiduainetega, sissehingatult või mingil muul viisil organismi sattununa on aga ohtlikud ka alfa-, eriti aga beetaradioaktiivsed ained.

Gammakiirguse ja neutronite läbimisvõime oleneb nende energiast. Heaks varjeks on betoon ja pinnasekihid, vesi, metall, neutronid neelduvad üsna hästi varjes, mis sisaldab vesinikku. Inimesele on ohtlik ka röntgenikiirgus. Röntgenikiirgus on lühilaineline elektromagnetkiirgus, mille lainepikkus on suurem kui radioaktiivsel lagunemisel tekkival γ-kiirgusel ja väiksem kui ultraviolettkiirgusel, mistõttu footonite energia võib olla üsna suur – 100 eV kuni 100 keV. Röntgenikiirgust kasutatakse laialdaselt meditsiinis, seda nii luumurdude tuvastamisel, kopsuröntgenis, hambaravis kui ka tomograafias jm. Kasutatakse väiksema energiaga röntgenikiirgust, mille kasutatavad ühekordsed doosid on inimesele ohutud. Suurem hulk doose aga võib inimest kahjustada. Seetõttu kasutasid röntgenoloogid varem samas ruumis viibides tinaveste, tänapäeval aga viibivad kõrvalruumis, patsientidel aga ei soovitata liiga tihti röntgenis käia.

Eelöeldu põhjal võime väita, et mistahes kiirgus inimorganismile enamasti kasulik ei ole. Teisalt ei pääse me kusagile ka kiirguse eest, sest igal pool eksisteerib teatava tasemega radioaktiivse kiirguse foon. Inimene on isegi oma kõige normaalsemas ja puhtamas elukeskkonnas pidevalt nn loodusliku kiirgusfooni mõju all. Seda põhjustavad pinnases, kivimites ja igal pool mujal esinevad looduslikud radioaktiivsed elemendid, samuti kosmiliste kiirte ja päikesetuule osakesed või siis nende poolt atmosfääris tekitatud sekundaarsed osakesed. Mingil määral me hingame sisse ja sööme radioaktiivseid aineid. Üliväikeses koguses on neid aineid ka meie enda kehas (K-40, C-14, Ra-226 veres ja luudes). Me ei saa end selle fooni eest kuhugi peita ja nähtavasti pole see ka eriti kahjulik. Võib öelda, et me ise oleme ka radioaktiivsed, sest inimese organismis toimub ühes sekundis keskmiselt 200 000 radioaktiivset lagunemist, mis on muidugi organismi kuuluvate molekulide koguarvuga võrreldes tühine. Igasugust looduslikku fooni märgatavalt ületavat kiirgust tuleb aga pidada häiresignaaliks.