התאוריה שכן אומצה נקראת 'מודל ליניארי ללא ערך סף' (LNT = linear no threshold), על פיה הסיכון לחלות בסרטן גדל ביחס ישיר לרמת החשיפה לקרינה מייננת.
גם מודל זה לא הוכח מדעית, אלא מבוסס על המשכה ליניארית עבור קרינה במינונים שכן גורמים נזק. ברמות חשיפה גבוהות מאוד, כמו הרמות להן נחשפה אוכלוסיית הירושימה ונגסאקי בעת ההתקפה האטומית האמריקאית במלחמת העולם השנייה, אכן מתקיים יחס ליניארי בין החשיפה לקרינה לבין הסיכוי לחלות בסרטן. המודל הליניארי ללא ערך סף מתבסס על עובדה זו, ולמעשה מחיל אותה גם על רמות קרינה נמוכות מאוד, כאלה שאת השפעתן אין באפשרותינו למדוד.
כאשר עובדים לפי מודל זה, המטרה היא להפחית את רמת החשיפה לקרינה ככל האפשר. על כן, מודל זה נחשב לבטוח יותר: כאשר פועלים לפי מודל זה, ייתכן שננקוט באמצעי הגנה מחמירים יתר על המידה, אך לכאורה שום נזק לא ייגרם. מודל זה אומץ על ידי מספר גופים בארצות הברית: הוועדה לוויסות הגרעין (NRC), המשדר לאיכות הסביבה (EPA) והוועדה של האקדמיה הלאומית למדע.
על פי מודל זה, בערך 1% מהאוכלוסייה יחלו בסרטן במשך חייהם כתוצאה מקרינה מייננת טבעית או מעשי ידי אדם.
חשיפה כרונית לקרינה מייננת.
חשיפה לקרינה מיינת במשך זמן ארוך נקראת חשיפה כרונית. למשל, החשיפה לקרינת הרקע היא חשיפה כרונית. קשה לכמת את רמת החשיפה לקרינת הרקע, היות שרמת הקרינה תלויה מאוד במקומו של האדם על פני כדור הארץ, במקצועו (למשל אם הוא מרבה לטוס במסגרת עיסוקו) ובגורמים נוספים.
חשיפה חריפה (אקוטית) לקרינה מייננת.
חשיפה חריפה (אקוטית) היא חשיפה לקרינה מייננת בעוצמה גבוהה במשך זמן קצר. מאחר שאין הגדרה מדויקת, הסיווג של אירוע חשיפה כ"חשיפה חריפה" הוא לא תמיד ברור. דוגמאות מובהקות של חשיפה חריפה הם:
קל יותר לחקור את השפעתה של חשיפה חריפה מאשר את זו של חשיפה כרונית. בחשיפה חריפה הנזק הוא מיידי, ואילו כאשר מדובר בחשיפה כרונית קשה מאוד עד בלתי אפשרי לכמת במדויק את הנזק. זאת, משום שישנם גורמים מסרטנים נוספים אותם צריך לקחת בחשבון (אורח חיים וכולי).
רמות קרינה.
הקשר בין חשיפה לקרינה מייננת לבין סרטן מבוסס בעיקר על אוכלוסיות שנחשפו לרמות קרינה גבוהות, כגון השורדים של ההתקפה הגרעינית האמריקאית על יפן במלחמת העולם השנייה. תוצאות הוסקו גם מאנשים שנחשפו למנה גדולה של קרינה כתוצאה מאבחונים מטיפולים רפואיים.
סוגי הסרטן שעלולים להופיע בעקבות חשיפה למנת קרינה גבוהה כוללים: לוקמיה (סרטן הדם), סרטן בלוטת התריס, סרטן השד, סרטן שלפוחית השתן, סרטן המעיים, סרטן הריאות, סרטן הוושט, סרטן השחלות וסרטן הקיבה. ממחקרים של מחלקת הבריאות ושירותי האנוש של ארצות הברית רומזים שייתכן קשר בין חשיפה לקרינה מייננת לבין סרטן הערמונית, סרטן הסינוסים, סרטן הלוע, סרטן בית הקול וסרטן הלבלב.
הזמן שעובר בין החשיפה לקרינה המייננת לבין התפרצות (או גילוי) הסרטן נקרא "תקופת ההשהייה" (latency). כיום, אין אפשרות להבדיל בין מקרה בו הסרטן התפתח עקב חשיפה לקרינה מייננת, לבין מקרה בו הסרטן התפתח מסיבות אחרות: בצורה טבעית (שמקורו אינו ידוע) או עקב חשיפה לגורמים מסרטנים כימיים או אחרים (כגון טבק או אלכוהול).
כדי לשערך את ההשפעה של חשיפה למנות קרינה נמוכות על בריאות הציבור, חוקרים נעזרים במודלים שונים שממדלים הקשר סיבתי בין קרינה לסרטן. בשניים מהם (הורמזיס וליניארי ללא ערך סף) דנו לעיל. מאחר שישנם מספר מודלים, ישנן גם תחזיות שונות לרמת הסכנה.
מחקרים על עובדים שנחשפו בצורה כרונית לרמת קרינה נמוכה (מעל רמת הקרע הטבעית) לא איפשרו הסקת מסקנה חד-משמעית לגבי הסיכוי לחלות בסרטן או לגבי השפעה על הצאצאים. למרות אי הוודאות, מחקרים אלו רומזים שאנשים אלו נמצאים בסיכון מוגבר לחלות בלוקמיה ובסוגי סרטן אחרים.
דוגמאות להשפעות של מנות קרינה שונות.
הסימפטומים של חשיפת קרינה חריפה מתוארים בערך הרעלת קרינה. הרמות המדויקות משתנות, אבל ככלל, מחלת קרינה קלה מתחילה במנה של בערך 0.5-1 סיוורט.
הטבלה הבאה מציגה את השפעתן של מנות חשיפה שונות לצורך השוואה:
ניטור ובקרה של חשיפה לקרינה מייננת.
קרינה מיננת נמצאת כל הזמן בסביבה שלנו ובתוך הגוף שלנו. החושים שלנו לא מסוגלים לחוש קרינה מייננת, אבל מכשירים מלאכותיים מסוגלים למדוד אפילו רמות נמוכות מאוד של קרינה, בין ממקורות טבעיים ובין ממקורות מלאכותיים. דוסומטרים מודדים את כמות החשיפה הכוללת לאורך זמן. דוסומטר מסוג תא יינון נראה כמו עט כתיבה והוא נועד להיות מחובר לבגדי העובד. דוסימרטים אלו נטענים במטען חשמל על ידי קרינה מייננת; כמות המטען שצריכים להכניס כדי לנטרלו מעיד על מנת החשיפה שהתא עבר. כמו שהשם מעיד, דוסומטר-סרט כולל בתוכו סרט צילום. כמו שסרט צילום רגיל של מצלמה עובר שינוי כשהוא נחשף לאור נראה, סרט של דוסומטר שנחשף לקרינה מיננת עובר שינוי, וניתן לפתח את הסרט ולכמת את רמת החשיפה. שלא כמו דוסימטרי מסוג תא יינון, הסרט נזרק אחרי שימוש אחד בלבד וצריכים לטעון בדוסומטר סרט חדש.
שיטת הדוסומטריה הנפוצה ביותר היום היא חיישנים מסוג TLD (ראשי תיבות של Thermo Luminescence
Dosimeter). חיישנים אלו פולטים אור-נראה אחרי חימום אם הם נחשפו לקרינה מייננת. אפשר להשתמש בחיישנים מסוג זה הרבה פעמים.
מוני גייגר סינטלטור מודדים קרינה מייננת בצורה ישירה (ולא רק חשיפה מצטברת לאורך זמן).
יש ארבע דרכים להקטין את מנת החשיפה מקרינה מיננת:
בעת מלחמה גרעינית, שימוש בחדר מוגן-קרינה עשויה להקטין את חשיפת האנשים השוהים בתוכו לאלפית המנה לעומת אנשים השוהים מחוץ לחדר. שיטה נוספת להקטין את התמותה בזמן מלחמה גרעינית היא לעיסת טבליות אשלטן-יוד (KI); חומר זה אמור לחסום את ספיגת היוד הרדיואקטיבי בבלוטת התריס.
יחידות של מנות קרינה.
פיזיקאים שעוסקים בתחום פיזיקה רפואית משתמשים בכמה גדלים שונים כדי לתאר מנות קרינה - רנטגן, רד, רם, סייוורט, וגריי. (כל אחד בא גם עם הקידומות מילי (1/1,000) ומיקרו (1/1,000,000), קילו (1000) ומגה (1,000,000).) ניתן לתרגם מנת קרינה מגודל לגודל, אבל לפעמים פקטור התרגום תלוי בחומר שהקרינה עוברת בו. חלק מן היחידות מתארות אותו תהליך פיזיקלי, וההבדל הוא רק הסקאלה הבסיסית (כמו ההבדל בין מייל לקילומטר) אבל חלק מן היחידות מתארות תהליכים פיזיקליים שונים (כמו ההבדל בין מסה למשקל). להלן סקירה קצרה של היחידות.
חשיפה (רנטגן).
חשיפה (exposure) היא מדידה ישירה של כמות היינון שהייתה נגרמת על ידי הקרן אילו היא הייתה עוברת באוויר. היחידות נקראים 'רנטגן'. רנטגן אחד היא עוצמת הקרינה שתגרום ליצירת כמות מטען חשמלי השווה ליחידה אלקטרוסטטית אחת (esu) בסנטימטר מעוקב (cc) של אוויר יבש בתנאים תקניים. רנטגן אחד גורם ליצירת מטען של formula_1 קולון לק"ג אוויר.
מנה (גריי/רד).
לעומת החשיפה (ראו לעיל) שמודדת מטען חשמלי באוויר, המנה (dose) היא גודל כללי המשמש להערכת כמות האנרגיה הנספגת בחומר כלשהו כתוצאה מפגיעת הקרינה בחומר. יחידת המנה היא הגריי (gray) ובקיצור Gy. גריי אחד אקוויוולנטי לספיגת אנרגיה של ג'אול אחד בק"ג חומר. בעבר הייתה מקובלת יחידה אחרת למדידת המנה, היא הרד (rad). יחידה זו אקוויוולנטית לספיגת אנרגיה של 100 ארג בגרם חומר. גריי אחד שווה ל-100 רד.
קרמה (דג'אול לק"ג).
משיקולים של נוחיות החישוב והמדידה משתמשים לפעמים להערכת עוצמת קרינה במונחים של גודל שנקרא קרמה (kerma) - שהם ראשי התיבות של kinetic energy released in matter - אנרגיה קינטית המשוחררת החוצה. זהו גודל המודד את האנרגיה הקינטית ההתחלתית של החלקיקים הטעונים הנוצרים בתהליך היינון, ביחידת מסה בתווך מסוים כתוצאה מאינטראקציה של הקרינה עם אטומי התווך.
הקרמה נמדדת ביחידות J/kg כמו המנה.
ההבדל בין הקרמה והמנה הוא שהקרמה מתייחסת לאנרגיה הנמסרת בנקודה הנידונה ואילו המנה מתארת את האנרגיה הנבלעת באותה נקודה. חלק (בדרך כלל קטן) מן האנרגיה הנמסרת אינה נבלעת במקום אלא עוברת הלאה בצורת קרינת בלימה. בטווח האנרגיות בין 10 KeV עד 3 MeV ההבדל בין קרמה למנה באוויר פחות מאחוז אחד.
מנה שקולה (סייורט/רם).
הנזק הביולוגי המאוחר שנגרם על ידי חשיפת הגוף לקרינה מייננת תלוי בסוג הקרינה. נזק זה גדול יותר כשהקרינה גורמת ליוניזציה צפופה ברקמה החשופה. צפיפות היוניזציה נמדדת על ידי גודל הקרוי LET (ראשי תיבות של: linear energy transfer). קרינת אלפא וקרינת נייטרונים הן בעלות LET גבוה במים (או רקמה אנושית). קרינת ביתא וגמא הן בעלות LET נמוך.
הערכת מנת הקרינה בהקשר לנזק הביולוגי המאוחר נעשית בעזרת גודל הנקרא המנה השקולה או המנה האקוויוולנטית (equivalent dose). יחידת המנה האקוויוולנטית היא הסיוורט (sievert) ובקיצור Sv (היחידה קרויה על שם המדען רולף סיוורט).
בעבר השתמשו ביחידה שנקראת רם. סיוורט אחד שווה ל-100 רם, ולכן מיליסיורט אחד הוא 100 מילירם.
מנה אפקטיבית (סייורט/רם).
ההערכה הכמותית של הנזק הביולוגי המאוחר הנגרם על ידי חשיפת איברים אחדים של הגוף למנות שונות של קרינה נעשית באמצעות גודל הקרוי מנת הקרינה האפקטיבית (effective dose) הנמדדת גם כן ביחידות של סיוורט. ההבדל בין המנה האקוויוולנטית למנה אפקטיבית הוא שהמנה האפקטיבית לוקחת בחשבון את הרגישות המוגברת של איברים מסוימים לנזקי קרינה (כמו איברי הרבייה).
סוגים של השפעות מקרינה מייננת.
ההשפעות הביולוגיות של חשיפה לקרינה מייננת מתחלקות לשני סוגים עיקריים:
תקנים ישראליים ובינלאומיים לגבולות מנה.