Good Mood

Lägg till två extra neutroner till det lättaste elementet och väte blir radioaktivt och tjänar namnet tritium. Redan före tre mils öolyckan 1979 oroade sig tillsynsmyndigheterna för att denna allestädes närvarande biprodukt av kärnreaktorer skulle kunna utgöra ett hot mot människors hälsa. US Environmental Protection Agency (EPA) var bara sju år gammal när den satte de första reglerna om böckerna för tritium 1977., Men mycket har hänt under de mellanliggande årtiondena, och det är inte bara en längre lista över kärnkraftsolyckor.
Tjernobyl och Fukushima meltdowns släpper loss mycket tritium, men så har en till synes oändlig serie läckor vid åldrande reaktorer i USA och på andra håll. Sådana läckor har fått EPA att tillkännage den 4 februari planer på att se över standarder för tritium som har hittat sin väg in i vatten-så kallat tritierat vatten, eller HTO—tillsammans med riskgränser för individuell exponering för strålning och lagring av kärnavfall, bland andra frågor kring kärnkraft.,
byråns senaste tillkännagivandet i Federal Register konstaterar att tritium nivåer så höga som 3,2 miljoner picocuries per liter (pCi/L) i grundvatten har rapporterats till US Nuclear Regulatory Commission (NRC) vid vissa kärntekniska anläggningar. (En curie är en enhet av strålning emission; en picocurie är en trillionth av en curie.) Det är 160 gånger högre än den standard som fastställdes 1977 av det spirande EPA – och NRC har gjort mätningar ännu högre vid vissa kärntekniska anläggningar., ”På grund av dessa utsläpp till grundvatten på dessa platser och därmed sammanhängande undersökningar anser byrån att det är klokt att ompröva sitt ursprungliga antagande 1977 att vattenvägen inte är en väg av oro”, konstaterade EPA i sin ansökan.
Denna nya utvärdering kommer sannolikt att visa sig utmanande, eftersom tritium är svårt att få grepp om både ur ett radiologiskt och mänskligt hälsoperspektiv. Å ena sidan finns det bevis för att risken från tritium är försumbar och nuvarande standarder är mer än försiktighetsprincipen., Å andra sidan finns det också vissa bevis för att tritium kan vara mer skadligt än vad man ursprungligen trodde.
eller, som hälsofysiker som har studerat tritium i flera år observerar, på 1970-talet, förlitade sig EPA inte på några hälsostudier vid fastställandet av sina ursprungliga standarder. I stället beräknas EPA: s godtagbara nivåer av tritium i vatten från den strålningsexponering som redan finns radionuklider från kärnvapenprovning i ytvatten., ”Det är inte en hälsobaserad standard, den är baserad på vad som var lätt att uppnå”, säger David Kocher Från Oak Ridge Center for Risk Analysis, som har utvärderat hälsorisker från tritium och spenderat 30 år på Oak Ridge National Laboratory. Standarden på 20,000 pCi / l dricksvatten gjorde överensstämmelse enkelt. ”Inget dricksvatten någonstans var någonstans nära, så det kostar inget att träffas.”
enligt EPA: s beräkningar bör 1977-standarden resultera i en extra stråldos på mindre än fyra milliremer, eller 40 mikrosieverter per år, om mängden från en lungröntgen., (En rem är en doseringsenhet för röntgen-och gammastrålningsexponering; en sievert motsvarar 100 rems.) Men standarden väcker frågan: är tritium säkert att dricka?
naturlig bakgrund
EPA måste ta hänsyn till komplexa men glesa uppgifter om tritiumexponeringar vid utarbetandet av nya standarder. Beräkningarna av exponeringsnivåerna måste ta hänsyn inte bara till nivåerna i vatten runt kärnkraftverk utan också till hur mycket dricksvatten det finns, liksom till strålning från naturliga källor.
hög i atmosfären kosmiska strålar producerar fyra miljoner curies värda tritium varje år., Denna atmosfäriska tritium regnar ut i ytvatten. Kärnkraftverk världen över producerar ungefär samma mängd årligen, även om produktionen (och utsläpp) varierar mellan anläggningar. Till exempel är Beaver Creek nuclear power facility i Pennsylvania den största producenten av tritierat vatten i USA, per NRC records, spottar ut ungefär 1.5 curies värda per megawatt av el producerad. Ännu fler flyr i ånga från kraftverk som Palo Verde i Arizona, vars tre reaktorer kombinerar för att billow ut mer än 2,000 curies värda av tritierad ånga per år.,
men både kärnkraftverk och kosmiska strålar uppvägs av storleksordningar av arvet från kärnbombstestning. Använda tritium triggers att explodera termonukleära bomber ovan jord producerade kopiösa mängder atmosfärisk tritium. För varje megaton av nukleär blast resulterade ungefär sju megacuries av tritium. Trots ett slut på ovanstående tester, vilket ledde till en topp i tritiumproduktionen 1963, dröjer bombtillverkade tritium och ruttnar bort över en halveringstid på 12 år., För att tritiumnivåerna ska nå under 1 procent av det ursprungliga belopp som frigörs vid kärnvapenprovning kommer det därför att ta sju halveringstider, eller 84 år. ”Avsättning av alla dessa vätebomber ovan jord skickade en enorm puls i atmosfären”, noterar Kocher, som också är medlem i National Council on Radiation Protection and Measurement. ”Det är i princip överallt.”
faktum är att alla dricker tritierat vatten., ”Människor utsätts för små mängder tritium varje dag, eftersom det är allmänt spridda i miljön och i livsmedelskedjan”, som EPA noterar i sin offentliga information om radionukliden.
Den bombtillverkade tritium kommer så småningom att förfalla helt (förutsatt att testförbudet håller) och lämnar kraftverk och kosmiska strålar som de viktigaste källorna, tillsammans med mindre bidrag från tritium i fotoluminescent tecken och liknande. Men kärnkraftverk har inte gjort ett bra jobb med att innehålla tritium, vare sig från ånga eller vattenläckage vid amerikanska anläggningar., År 2005 stämde en grupp jordbrukare i Illinois framgångsrikt utility Exelon för tritierat vatten som flyr från kärnkraftverket Braidwood som hade förorenat sina brunnar, även om nivåerna var under de som fastställts av EPA.
och det finns åtminstone 400,000 kubikmeter tritierat vatten nu i lager vid Japans förstörda Fukushima Daiichi kärnkraftverk komplex, som drabbades flera smältningar efter jordbävningen 2011 och efterföljande tsunami., En uppsättning tekniker där filtrerar ut 62 olika radioaktiva partiklar skapade av Fukushima meltdowns—lämnar bara tritium, till stor del eftersom det är svårt och dyrt att skilja vatten från vatten. Företag som Kurion, som redan hjälper till att filtrera ut radionuklider som cesium, föreslår att de har en lösning om japanerna vill eliminera tritium också. ”Det är upp till TEPCO och Japanska folket att bestämma vad de vill göra med det vatten”, säger material vetenskapsman Gaetan Bonhomme, vice vd för strategisk planering och initiativ på Kurion., ”Det är en radionuklid och det orsakar allmän oro.”
Kurionprocessen koncentrerar radionukliden i en liten volym vatten. Ett proprietärt material fångar sedan tritium och lagrar det-och kommer inte att släppa det tills det upphettas över 500 grader Celsius. ”Det är stabilt i en olycka”, noterar Bonhomme.
tekniken kan tillämpas varhelst tritium produceras, inklusive åldrande kärnreaktorer i USA.Det är hoppet om Bonhomme och andra att genom att erbjuda en lösning för tritium och annat kärnavfall kan de hjälpa till att lindra rädslan för fission som en källa till El., Men någon behandling kommer att bli dyrare än att bara dumpa tritierat vatten. ”Om det verkligen handlade om vetenskap, skulle vi släppa det mesta av tritium från kärnkraft i vattenströmmen, för det är det bästa sättet att späda ut det,” erkänner Bonhomme.
så frågan blir: är behandling för tritium värt det? Och det svaret beror på risken.
Den stora C
Cancer är den största risken från människor som tar tritium. När tritium sönderfaller spottar det ut en lågenergielektron (ungefär 18 000 elektronvolt) som flyr och slår in i DNA, en ribosom eller någon annan biologiskt viktig molekyl., Och till skillnad från andra radionuklider är tritium vanligtvis en del av vatten, så det hamnar i alla delar av kroppen och kan därför i teorin främja någon form av cancer. Men det bidrar också till att minska risken: något tritierat vatten utsöndras vanligtvis på mindre än en månad.
vissa bevis tyder på att den typ av strålning som emitteras av tritium-en så kallad betapartikel-faktiskt är effektivare för att orsaka cancer än den högenergistrålning som gammastrålar, även om huden kan blockera en betapartikel., Teorin är att lågenergielektronen faktiskt ger en större inverkan eftersom den inte har energi att resa så långt och sprida sin inverkan ut. I slutet av sin atomskala resa levererar den det mesta av sin joniserande energi i ett relativt begränsat spår snarare än att kasta energi längs sin väg som en högre energipartikel. Detta är känt som densitet av jonisering, och har visats med liknande form av strålning som kallas en alfa-partikel.
jonisering är det som gör strålning farlig för människors hälsa., I huvudsak slår den radioaktiva partikeln in i atomen eller molekylen och skjuter ut en elektron eller annan partikel, vilket lämnar den atomen eller molekylen i ett laddat eller joniserat tillstånd. Dessa laddade molekyler kan sedan orsaka andra skador som de interagerar med andra atomer och molekyler. Det inkluderar skador på DNA, gener och andra cellulära mekanismer. Med tiden resulterar denna DNA-instabilitet i en högre risk för cancer. Som ett resultat arbetar forskare under antagandet att någon mängd strålning utgör en hälsorisk.,
densitet av jonisering tyder på tritiumexponering kan ha en ökad risk att orsaka cancer. National Institute for Occupational Safety and Health beräknar ersättning på grund av energiarbetare som utvecklar cancer som kan ha orsakats av exponering för joniserande strålning med en sådan förbättrad biologisk effektivitet av tritium i åtanke liksom fonden för 200,000 eller så personal som tjänstgjorde på kärnvapenprov, atomveteranerna (även om få hade någon tritiumexponering).,
men det finns ingen definitiv epidemiologisk studie för att bedöma den verkliga risken för tritium, och djurstudier saknas också. Cancerfrekvensen hos japanska överlevande av kärnbomberna sjönk på Hiroshima och Nagasaki kan avslöja lite eftersom de inte heller utsattes för tritium. ”Du behöver stora studiepopulationer för att få någon chans att se någonting”, konstaterar Kocher, och att pengar helt enkelt inte är tillgängliga. ”Det finns inget tvingande behov av att spendera de pengar som krävs för att göra detta.”
för att göra saken ännu mer knepig är tritiums radioaktivitet svår att upptäcka., Eftersom elektronen tritium spottar ut inte är en penetrerande eller högenergipartikel, är det svårt för strålningsövervakningsenheter att ens upptäcka. Det gör det svårt att mäta stråldosen från tritium. ”Dosimetri har varit ett problem,” Kocher noterar. ”Jag tror att en definitiv epidemiologisk studie är förmodligen omöjlig.”
faktum är att det nuvarande nationella forskningsrådets försök att bestämma cancerrisk från att bo nära ett kärnkraftverk i USA inte kommer att undersöka den specifika risken från tritiumläckor., ”Vår studie kommer inte att undersöka cancerriskerna från läckorna som separata händelser, så det kommer inte att vara en användbar informationskälla för att koppla cancerförekomst eller död från cancer med tritium-förtäring”, noterade Ourania Kosti, chef för den pågående studien och en senior programansvarig vid Institutet för medicin för de nationella akademierna, i ett e-postsvar.
denna brist på data kan komplicera EPA: s nya regler., Federala tillsynsmyndigheter kan välja att behålla befintliga standarder (som har gjorts efter omvärderingar tidigare) eller titta på vad enskilda stater har gjort, även om bilden överallt förblir grumlig av osäkerhet.
vissa stater, såsom Colorado och Kalifornien, har satt lägre mål för tritium i dricksvatten. Till exempel har US Department of Energy gått med på att rengöra ytvatten som omger sin tidigare kärnvapenproduktionsanläggning Rocky Flats i Colorado till nivån 500 pCi / L., Som jämförelse nådde nivåerna av tritierat vatten som hittades i en övervakningsbrunn nära det läckande kärnkraftverket Oyster Creek i New Jersey 4,5 miljoner pCi/l, Även om inget tritierat vatten hittills har upptäckts utanför platsen.
vid Braidwood i Illinois hade det tritierade vattnet spridit sig via läckage i en plym och nått nivåer på 1600 pCi/l i grundvattnet under närliggande gårdsfält. Om det förbrukas under ett helt år skulle tritierat vatten på den nivån resultera i en extra dos av strålning på ungefär 0.3 millirem., Det är 1,000 gånger mindre än mängden strålning från naturliga källor som absorberas av den genomsnittliga amerikanska i ett år och 12 gånger mindre än den dos som absorberas under en enda flygning över USA för jämförelse, en lungröntgen, som också faller i klassen av strålning som verkar vara mer biologiskt effektiv, resulterar i en dos av fyra millirem.
den potentiella oskuldsfullheten väcker frågan om huruvida strängare normer verkligen behövs-vilket är den beslutsamhet som EPA gjorde förra gången det revisited dessa standarder i slutet av 1900-talet., ”Jag tror att nivåerna av tritium i dricksvatten idag är tillräckligt låga för att jag inte skulle oroa mig”, säger Kocher. ”Den goda nyheten om tritium är att: även om du andas in eller äter mycket, kommer det att spola ut ur din kropp.”Han tillägger:” bara ta några öl och du är klar.”