Säteilyturvallisuus
Nykyaikaisen säteilyturvallisuudesta huolehtimisen eli "säteilysuojelun" perusperiaatteita ovat oikeutusperiaate, optimointiperiaate ja yksilönsuojaperiaate. Periaatteet perustuvat maailmanlaajuiselle säteilytutkimuksen ja lääketieteellisen fysiikan asiantuntijoiden konsensukselle. Alan kansainvälisistä suosituksista vastaa Kansainvälinen säteilysuojelukomissio ICRP (International Commission on Radiological Protection). Suomessa nämä periaatteet ovat sitovia sillä ne on kirjattu Säteilylakiin, jonka 2§ määrää säteilyn käytöstä seuraava:
"Säteilyn käytön ja muun säteilyaltistusta aiheuttavan toiminnan tulee, ollakseen hyväksyttävää, täyttää seuraavat vaatimukset:"Muunlainen säteilyn käyttö on Suomessa laitonta. Useimmissa maissa on vastaava lainsäädäntö perustuen ICRP:n suosituksille. Lainsäädännön seurauksena muun muassa 40- ja 50-luvuilla suhteellisen yleinen kenkien sovittaminen röntgenin avulla on kielletty: katsotaan, että säteilyn hyödyntämisestä ei saada tarpeeksi hyötyä käytön oikeuttamiseen, eli "oikeutusperiaate" ei toteudu. "Optimointiperiaatteen" seurauksena kun nykyisin otetaan lääketieteelliseen tarkoitukseen röntgenkuvia, tarvittava säteilyteho ja valotusaika lasketaan etukäteen tarkasti, jotta potilaan säteilyaltistus pidetään niin alhaisena kuin mahdollista. "Yksilönsuojaperiaatteen" mukaisesti röntgenhoitajille on määrätty suurin sallitu säteilyannos, jonka he voivat työssään saada.
Kaikkialla luonnossa on ionisoivan säteilyn lähteitä, esimerkiksi avaruudesta tulee kosmista säteilyä ja maaperässä on luonnostaan radioaktiivisuutta. Kaikkien aineiden atomien joukossa on luonnostaan myös radioaktiivisia isotooppeja. Näin ollen kaikki aineet, eliöt ja myös ihmiset jatkuvasti altistuvat ionisoivalle säteilylle ja eliöt, ihminen mukaan lukien, ovat sopeutuneet säteilyyn. Säteilyannosta mitataan millisieverteissä, mSv. Luonnonsäteilystä saatavat vuosiannokset ovat pääasiassa välillä 2–20 mSv, mutta kaikkein korkeimpien luonnollisen taustasäteilyn alueilla annokset voivat olla jopa 100 mSv:n luokkaa vuosittain. Säteilyn biologisista vaikutuksista on tietoa artikkelissa ionisoiva säteily.
Korkeimmankaan luonnollisen taustasäteilyn ei ole havaittu aiheuttaneen terveyshaittoja väestössä. Tavalliselta luonnonsäteilyltä ei siis katsota olevan järkevää eikä tarpeellista suojautua. Poikkeuksena ovat tilanteet, joissa ihmisen toiminta voi kasvattaa luonnosta peräisin olevia säteilyannoksia. Esimerkiksi alueilla, joissa kallioperästä luonnostaan erittyy radioaktiivista radonkaasua, saattaa sitä kertyä riittämättömällä ilmanvaihdolla varustettuihin rakennuksiin. Tällöin rakennuksen asukkaiden säteilyannokset voivat kohota yli 100 mSv:n vuodessa. Huoneilman radonpitoisuuden voi selvittää yksinkertaisella ja edullisella mittauksella (Suomessa mittareita voi kysyä Säteilyturvakeskuksesta) ja mikäli merkittäviä määriä radonia löytyy on suositeltavaa parantaa ilmanvaihtoa.
Säteilytyössä, eli työssä jossa on mahdollista altistua ionisoivalle säteilylle (esimerkiksi röntgenhoitaja), työntekijöiden suojelemisessa noudatetaan säteilylaissa määrättyjä periaatteita, eli oikeutus-, optimointi- ja yksilönsuojaperiaatetta. Yksilönsuojaperiaatteen mukaisesti säteilytyössä noudatetaan ICRP:n suositusten mukaisia Säteilyasetuksen () 3§:ssä määrättyjä annosrajoja, joiden mukaan "säteilytyöstä työntekijälle aiheutuva efektiivinen annos ei saa ylittää keskiarvoa 20 millisievertiä (mSv) vuodessa viiden vuoden aikana eikä minkään vuoden aikana arvoa 50 mSv." Annosrajat on säädetty niin tiukaksi, että niitä noudattamalla pysytään kaukana (alle 5%) annoksista, jollaisia tarvittaisiin että työntekijällä voisi ilmetä akuutteja terveyshaittoja.
Tavallisesti säteilytyössä saatavat annokset ovat vielä paljon alhaisempia. Esimerkiksi ydinvoimalaitoksissa säteilytyötä tekevien keskiannos on Suomessa alle 5 mSv vuodessa. Näin ollen asuinpaikka vaikuttaa säteilytyötä tekevien vuosiannokseen enemmän kuin työ. Kuitenkaan asuinpaikan ja säteilytyön ei ole havaittu vaikuttavan mitään säteilyn aiheuttamaa sairautta lisäävästi ihmisissä. Itse asiassa eri maissa tehdyissä tutkimuksissa säteilytyötä tekevät yleensä sairastuvat harvemmin ja elävät pidempään kuin maan asukkaat keskimäärin. Tämän ei kuitenkaan uskota johtuvan säteilytyöstä, vaan kyseessä on esimerkki tilastotieteellisessä ilmiöstä nimeltä "korrelaatio ilman syy-seuraus-suhdetta". Oikean syyn arvellaan olevan siinä, että säteilytyötä tekevät ovat keskimäärin korkeammin koulutettuja ja paremmin palkattuja kuin muu väestö, minkä arvellaan johtavan terveempiin elämäntapoihin.
Säteilyn normaalikäyttö ei aiheuta väestölle merkityksellistä säteilyannosta. Esimerkiksi Suomessa ydinvoimalaitosten toiminta aiheuttaa "eniten altistuvalle" väestöön kuuluvalle yksilölle alle 0,05 "mikro"sievertin vuosiannoksen, mikä on alle 0,05 % viranomaisten määrittelemästä 100 mikrosievertin rajasta ja noin 0,0001 %:n lisäys säteilyannokseen, jonka keskivertosuomalainen saa luonnollisista säteilylähteistä vuosittain. Muu osa väestöä saa vielä pienemmän annoksen. Näin vähäpätöiset säteilyannokset paitsi alittavat taustasäteilyssä esiintyvän luonnollisen vaihtelun, niin täysin katoavat siihen. On selvää, että mitään terveysvaikutuksia ei näin pienillä muutoksilla säteilyssä ole koskaan havaittu.
Ionisoivalta säteilyltä suojautuminen onnistuu yleensä varsin yksinkertaisin toimin. Koska säteilyn biologiset vaikutukset riippuvat säteilyannoksesta, suojelutoimien tavoitteena on rajoittaa sitä. Pääasialliset keinot säteilyltä suojautumiseen ovat:Rajoittamalla oleskelua säteilevässä paikassa rajoitetaan säteilyannosta. Säteilytöissä tämä tarkoittaa, että säteilylähteen luona suoritettavan työtehtävän kestoa vähennetään valmisteluilla ja suunnittelulla.
Ionisoiva säteily läpäisee heikosti väliaineita. Pienienergisimmän alfasäteilyn pysäyttämiseen riittää paperiarkki tai vaatteiden kangas. Toiseksi energisimmän eli beetasäteilyn pysäyttää täysin esimerkiksi lasi, pelti tai seinä. Korkeaenergisin gammasäteily läpäisee väliaineita yleensä hyvin, riipuen gammasäteilyn energiasta, joka mitataan kiloelektronivoltteina. Väliaine vaimentaa gammasäteilyä sitä enemmän, mitä tiheämpää väliaine on. Siksi gammasäteilylähteen vaimentamiseen käytetään yleensä lyijystä tai muusta raskaasta aineesta koostuvaa materiaalia. Säteilylähteet eristetään ympäristöstään rakentamalla niiden ympärille suojarakennelmia. Laboratoriotyöskentelyssä käytetään usein "lyijylinnaa", joko lyijytiilistä (tai kiinteästi muotoonsa valettua) säteilylähteen ympärille rakennettua rakennelmaa. Käytetyn ydinpolttoaineen säteilyä voidaan vaimentaa esimerkiksi säilyttämällä sitä vesialtaassa.
Säteilylähteen vaikutus vaimenee etäisyyden kasvaessa kuten esimerkiksi nuotion lämmön vaikutus. Vaimeneminen on verrannollinen etäisyyden neliöön: etäisyyden kaksinkertaistuessa vaikutus heikkenee neljäsosaan. Energisimmät alfa- ja beetasäteily vaimenevat vielä enemmän sillä niihin jo pelkkä ilma väliaineena vaikuttaa huomattavasti. Säteilytöissä säteilylähteen luota siirrytään pois aina kun mahdollista. Liikuteltaessa säteilevää kappaletta pidetään se etäällä kehosta.
Ydinaseen räjähdys tai merkittävä radioaktiivisten aineiden päästö voi aiheuttaa säteilyvaaratilanteen. Tällöin tulee tarpeelliseksi suojella väestöä vaaralliselta säteilyannokselta tai sellaisen vaaran mahdollisuudelta. Säteilyvaaran aikana toteutettavat väestönsuojelutoimet ovat tärkeitä, ja oikein tehtyinä niillä on yleensä mahdollista ehkäistä lähestulkoon kaikki säteilyn aiheuttamat terveysvaikutukset.
Säteilyvaaratilanteet ovat äärimmäisen harvinaisia: Suomen historia ei tunne yhtään tapausta. Tarkempi kuvaus ydintekniikan käyttöön liittyvästä riskistä on artikkelissa ydinturvallisuus. Tässä turvallisuusaiheisessa artikkelissa keskitytään poikkeuksellisen vakavien ydinonnettomuuksien seurauksiin, vaikkakin ydinräjähteen aiheuttamaan säteilyvaaraankin artikkelin tiedot pätevät soveltuvin osin. Ydinsodasta lisää omassa artikkelissaan.
Länsimaisissa voimalaitoksissa onnettomuuden mahdollisuus on hyvin vähäinen ja laitokset on suunniteltu siten, että onnettomuuksien vaikutukset jäävät laitoksen sisälle. Sattuneiden onnettomuuksien perusteella tiedetään, että näin myös on: yksikään länsimaissa sattunut ydinvoimalaitosonnettomuus ei ole aiheuttanut vaaraa väestölle.
Huolimatta ympäristölle vaaraa aiheuttavan onnettomuuden äärimmäisen pienestä todennäköisyydestä, niihin on hyvä varautua, koska varsin yksinkertaisin väestönsuojelutoimin voidaan torjua onnettomuuden mahdollisia terveysvaikutuksia.
Ydinlaitoksessa sattuvan poikkeuksellisen vakavankaan onnettomuuden tapauksessa ei akuutteja terveysvaikutuksia pidetä realistisena uhkana koska päästö laimenisi ympäristöön päästessään nopeasti niin, ettei sen aiheuttama annosnopeus riitä vähänkään kauempana onnettomuuspaikasta akuutisti uhkaamaan terveyttä. Ydinonnettomuuden aiheuttamassa säteilyvaaratilanteessa ei siis terveys ole välittömässä vaarassa, saati sitten että kukaan joutuisi hengenvaaraan. Sen sijaan säiteilyvaaratilanteessa ryhdytään toimenpiteisiin väestön säteilyannoksen minimoimiseksi. Tämä on hyödyllistä koska säteilyaltistus voi vaikuttaa syöpäriskiin. Vaikka yksilön kannalta suurenkin säteilyannoksen vaikutus on tässä mielessä vähäinen koska todennäköisyyden muutos on pieni verrattuna sairastumisriskiin, joka on olemassa muutenkin, saattaa syöpätapausten esiintyminen yleistyä väestössä havaittavasti jo pienelläkin todennäköisyyden muutoksella. Suojelutoimet siis tähtäävät säteilyaltistuksen minimoimiseen myöhemmin ilmenevien syöpätapausten torjumiseksi. Tarkempi kuvaus säteilyn biologisista vaikutuksista on artikkelissa ionisoiva säteily.
Säteilyvaaratilanteessa säteilylähteenä ovat yleensä ilmassa olevat radioaktiiviset hiukkaset, jotka liikkuvat tuulen mukana. Näin ollen kunkin paikan säteilyaltistus on hetkellinen, koska säteilylähde siirtyy tuulen mukana ja vähitellen heikkenee hiukkasten laskeutuessa yleensä sateen mukana maahan tai mereen. Näin kävi esimerkiksi Tšernobylin onnettomuudessa. Tuulen mukana levitessään hiukkaset harvenevat ja säteilyn paikallinen voimakkuus laskee. Maahan laskeutuessaan hiukkasten tiheys pilvessä on jo huomattavasti pienentynyt. Sade huuhtoo aktiivisia aineita maaperään ja asutuilla alueilla viemäreihin. Toisaalta maassa ollessaan hiukkaset eivät yleensä joudu nielun tai hengityksen kautta elimistöön. Näistä syistä maahan laskeuduttuaan aktiiviset hiukkaset eivät aiheuta enää välitöntä vaaraa. Suojautuminen on siis tehtävä sinä aikana kun radioaktiivisista hiukkasista koostuva pilvi on vielä ilmassa ja kohdalla.
Suomen säteilytilannetta valvotaan jatkuvasti automaattisilla mittareilla. Säteilymittaukset ovat nähtävissä Internetissä () ja hetkellinen säteilytilanne on luettavissa myös teksti-TV:stä (). Mikäli säteilytaso nousisi niin, että vaaran mahdollisuus on, viranomaiset tiedottavat siitä ja aloittavat tarpeelliset väestönsuojelutoimet. Säteilyvaarasta ilmoitetaan radiossa, televisioissa ja tarvittaessa kaiutinkuulutuksin. Ohjeet suojelutoimenpiteistä ovat puhelinluetteloissa ja netissä (Säteilyturvakeskuksen toimintaohjeet). Vaikka suojelua ei järjestettäisi, ei pahankaan ydinonnettomuuden aikana synny annosnopeuksia jotka uhkaisivat ihmisten henkeä onnettomuusalueen ulkopuolella tai edes aiheuttaisivat akuutteja terveysvaikutuksia.
Tehokkain tapa suojautua säteilyvaaralta on rajoittaa säteilyannosta rajoittamalla oleskelua säteilevässä paikassa. Koska säteilyvaaratilanteessa säteilyn lähde on ulkoilmassa tuulen mukana kulkevat hiukkaset, on yksinkertaisinta suojautua menemällä sisälle. Ikkunat, ovet ja ilmastointi tulee sulkea ja raot joista ilma vaihtuu (ikkunan pielet ym.) teipata. Sisäilman vaihtuminen kestää niin kauan, että säteilevä pilvi ehtii ohittaa paikan hiljaisellakin tuulella. Sisälle suojautumisella yhdistetään kaikki kolme suojakeinoa - aika, suoja ja etäisyys - tehokkaasti. Säteilyannos pienenee murto-osiin verrattuna suojaamattomaan oleskeluun ulkona. Tarvittava suojautumisaika on yleensä korkeintaan vuorokausi. Tarvittaessa viranomaiset voivat lisäksi järjestää evakuoinnin.
Omatoiminen evakuointi ei ole tarpeen – välittömältä säteilyvaikutukselta sisälle suojautuminen tarjoaa parhaan suojan– mutta siitä voi olla suurta haittaa jos kulkuväylät tukkeutuvat altistaen tiellä olijat vaaralle, estämällä hälytysajoneuvojen liikkumisen ja haittaamalla organisoitua evakuointia, jos sellaista tarvitaan.
Suojelutoimet tähtäävät väestön säteilyaltistuksen minimoimiseen myöhemmin ilmenevien syöpätapausten torjumiseksi. Oikein tehtynä väestönsuojelutoimet onnistuvat tässä tavoitteessa hyvin suurella todennäköisyydellä lähes täydellisesti, sillä tehtävät toimet ovat varsin yksinkertaisia.
Yleisin merkittävän radioaktiivisten aineiden päästön jälkeen havaittava terveyshaitta on kilpirauhassyövän yleistyminen altistuneessa väestössä. Koska tämän aiheuttaa radioaktiivisen jodin biologinen kertyminen kilpirauhaseen, on syöpätyyppi tehokkaasti ehkäistävissä nauttimalla joditabletteja juuri ennen altistusta. Tällöin saatava suuri annos tavallista jodia ehkäisee jodin radioaktiivisen isotoopin kertymistä kilpirauhaseen. Tarvittaessa viranomaiset jakavat joditabletteja ennen päästöä ja päästöpilven saapumista vaara-alueelle. Tablettien nauttiminen tulee tehdä vasta viranomaisen ohjeesta koska niiden teho riippuu suuresti oikea-aikaisesta toiminnasta.
Säteilyvaaratilanteet ovat äärimmäisen harvinaisia: Suomen historia ei tunne ainoatakaan tapausta. Sen sijaan Neuvostoliitossa sattui Tšernobylin onnettomuus, joka aiheutti säteilyvaaran ympäristössään. Tšernobyliä pidetään laajalti osoituksena siitä kuinka tärkeitä oikeanlaiset suojelutoimenpiteet säteilyvaaratilanteessa ovat. Käytännössä kaikki myöhemmin havaitut terveysvaikutukset olisivat olleet torjuttavissa yksinkertaisin väestönsuojelutoimin.
Tšernobylin onnettomuudessa väestönsuojelutoimia ei toteutettu kuin vasta radioaktiivisen pilven "ohitettua" alueen asukkaat. Säteilytaso ei silti noussut missään vaiheessa niin paljoa, että akuutteja terveysvaikutuksia väestössä olisi esiintynyt. Sen sijaan väestönsuojelun epäonnistuminen aiheutti sen, että myöhemmin alueen väestössä on ilmennyt sairaustapauksia. Tarkemmin sanoen kilpirauhassyöpien määrä on lisääntynyt, mikä on tähän mennessä aiheuttanut noin 10–20 kuolemantapausta. Tšernobylin onnettomuus osoitti väestönsuojelun merkityksen säteilyvaaratilanteessa: hyvin yksinkertaisin toimin olisi ollut mahdollista välttää käytännössä kaikki myöhemmin ilmenneet terveysvaikutukset. Ainoa sairaus, jonka väestön säteilyaltistuksen vuoksi on havaittu lisääntyneen, eli kilpirauhassyöpä olisi ollut helposti ennaltaehkäistävissä joditableteilla. Lisäksi asukkaiden säteilyannosta olisi merkittävästi pienentänyt sisälle rakennuksiin suojautuminen, jota olisi voitu täydentää evakuoinnilla. (mm. UNSCEAR, 2000)
Säteilyturvallisuuteen ei aluksi kiinnitetty kovin suurta huomiota, sillä ionisoivan säteilyn biologisia vaikutuksia ei tunnettu. Tieto suurten säteilyannosten vaarallisuudesta saatiin röntgenlaitteiden käyttökokemuksista. Ensimmäisenä tunnistettiin säteilysairaus ja säteilypalovammat, joita syntyy erittäin suuren säteilyannoksen seurauksena. Varhaisin dokumentoitu säteilyn aiheuttama oire oli amerikkalaisen sähköinsinöörin Elihu Thomsonin vuonna 1896 suorittamasta kokeesta, jossa hän tarkoituksella altisti sormensa röntgensäteilylle ja julkaisi hyvin täsmällisen ja seikkaperäisen kuvauksen saamistaan palovammoista. Thomson onnekseen toipui terveeksi ja tuli samalla aloittaneeksi säteilysuojelun nykyään yli satavuotiaan tieteen.
Kesti jonkin verran pidempään ennen kuin ionisoivan säteilyn vaikutukset geeneihin ja siten syöpäriskiin opittiin ymmärtämään. Vasta vuonna 1927 selvisi, että säteilyllä on geneettisiä vaikutuksia, kun amerikkalainen tutkija Hermann Joseph Muller julkaisi tutkimuksensa röntgensäteiden vaikutuksista kromosomeihin. Vuonna 1947 hänelle myönnettiin tästä uraauurtavasta tutkimuksesta Nobelin palkinto.
Kun 1920-luvulla tiedot säteilyn vaikutuksista lisääntyivät, perustettiin Kansainvälinen röntgen- ja radiumturvallisuuskomitea, joka on nykyisen ICRP:n edeltäjä. Se antoi vuonna 1931 ensimmäisen tieteelliselle tutkimukselle perustuvan kansainvälisen suosituksen säteilyannosrajoista, joita sovellettaisiin säteilytöissä. Sen jälkeen säteilyturvallisuudesta on huolehdittu tieteelliselle yhteistyölle perustuvalla menettelyllä, ja nykyisin annosrajat ovat yleensä osa lainsäädäntöä.