סביבה וגהות אודות

תאור כללי | תקן ישראלי 5098

הסביבה בה חיים בני האדם נתונה לקרינה מייננת ממקורות שונים - מהחלל החיצון, מהקרקע וממקורות מלאכותיים. נוהגים לסווג את הקרינה הטבעית לה נחשפים בני האדם לשלושה סוגים:
  • קרינה קוסמית - המגיעה מהחלל החיצון ועוצמתה משתנה ממקום למקום על פני כדור הארץ בתלות בגובה, בשדה המגנטי ובגורמים נוספים. מנת הקרינה האפקטיבית הממוצעת שבני אדם החיים על כדור הארץ סופגים מקרינה קוסמית זו נאמדת בכ- 0.3 – 0.4 מיליסיוורט לשנה (mSv/y) בגובה פני הים. בגובה של 10-12 ק"מ (גובה בו טסים רוב מטוסי הנוסעים) קצב מנת הקרינה הקוסמית גדל פי 15-20 מערכים אלה.
  • קרינת הקרקע – מקורה באיזוטופים רדיואקטיביים טבעיים המצויים בקליפת כדור הארץ, כגון אשלגן-40 (40K), רדיום-226 (226Ra), תוריום-232 (232Th) המתנשאים באוויר באמצעות אבק או גז הרדון, חודרים לשרשרת המזון ומשפיעים על בני האדם גם באמצעות חומרי הבנייה שמקורם בקרקע. מנת הקרינה החיצונית הממוצעת לאדם ממקורות אלה מגיעה לכ- 0.5 מיליסיוורט לשנה, כאשר טווח הערכים הוא בין 0.3 ל- 1.5 מיליסיוורט לשנה, בהתאם למקום ולסוג המבנה.
  • קרינה פנימית – מקורה בחומרים רדיואקטיביים שחדרו לגוף האדם בדרכי הנשימה או דרך מערכת העיכול. מנת הקרינה האפקטיבית הפנימית המתקבלת מאשלגן-40 ושאר הרדיואיזוטופים בגופינו היא כ- 0.2 מיליסיוורט לשנה. נוסף לכך אנו חשופים למנת קרינה אפקטיבית פנימית של כ- 0.8-1.2 מיליסיוורט לשנה כתוצאה מנשימת הגז רדון ובנותיו.
לסיכום - הקרינה הטבעית הכוללת לה חשופה אוכלוסיית כדור הארץ היא מסדר גודל של 1.5 - 3 מיליסיוורט לשנה בממוצע, בהתאם לקו הרוחב הגיאוגרפי, לגובה מעל פני הים, לנוכחות מרבצי אורניום ותוריום בקרקע, ולחומרי הבניה בסביבה הקרובה. באזורים מסויימים על כדור הארץ מנת הקרינה האפקטיבית המצטברת מקרינת הרקע הטבעי יכולה להגיע גם ל- 5 מיליסיוורט ואפילו ל- 8 מיליסיוורט לשנה.

בארץ חשופה האוכלוסייה, לפי ההערכות הקיימות (טרם נערכו סקרים מפורטים), לקרינה טבעית הגורמת למנה אפקטיבית של 1.8 - 2 מיליסיוורט בשנה, בממוצע.

מושגי יסוד לעיון בהרחבה במסמך של המרכז למחקר גרעיני (ממ"ג) נחל שורק, בעריכת פרופ' טוביה שלזינגר ודר' ז'אן קוך

ככל סלע מכיל גם הפחם ריכוזים נמוכים של חומרים רדיואקטיביים טבעיים בכלל ושל הרדיואיזוטופים
אשלגן-40 (40K), רדיום-226 (226Ra), תוריום-232 (232Th) בפרט. כתוצאה מתהליך השריפה עולים ריכוזי חומרים אלה באפר במידה ניכרת (פי 7 – 12). ריכוזי האקטיביות של הרדיואיזוטופים האלה באפר הפחם משתנים בהתאם למקור כריית הפחם, אך בדרך כלל הם בטווח של עשרות עד מאות בקרל לקילוגרם (Bq/kg).

ריכוזי רדיונוקלידים (בקרל/ק"ג) באפר פחם ממקורות שונים בישראל:
מקור40K226Ra232Th
דרום אפריקה154 - 181179 - 230176 - 246
קולומביה380 - 56485 - 10363 - 65
אוסטרליה 195 - 209106 - 12183 - 115
אינדונזיה400 - 436109 - 12898 - 124
מקור: החברה לשירותי איכות הסביבה

הריכוז באפר תלוי בין השאר גם בגודל חלקיקי האפר וביעילות תהליך השריפה. הריכוזים בדרך כלל גבוהים יותר באפר מרחף מאשר באפר תחתית המופקים מאותו פחם ובאותו תהליך שריפה.

מול היתרונות הסביבתיים והכלכליים הגלומים בניצול אפר הפחם בתעשיית הבנייה, בחקלאות ובתשתיות, כרוכים היישומים האלה גם בקשיים מסוימים. יישום אפר הפחם בתעשיית הבניה עלול לגרום לתוספת פוטנציאלית, אמנם קטנה, לחשיפת האוכלוסייה לקרינה מייננת שמקורה בחומרים הרדיואקטיביים הטבעיים, הנמצאים באפר פחם בריכוזים גבוהים יחסית לריכוזיהם בקרקע רגילה.
בהקשר זה יש לציין שהאמנציה (החלק היחסי מהרדון הנוצר בתוך מוצר הבנייה והמפעפע מחוץ למוצר לחלל החדר) ממוצרי בנייה בישראל המכילים אפר פחם קטנה בדרך כלל פי 5 עד פי 10 מהאמנציה ממוצרים דומים, כלומר בעלי צפיפות, מבנה וממדים גיאומטריים דומים, שאינם מכילים אפר פחם על פי ממצאי מדידות במבנים מועשרי אפר פחם בהשוואה למבנים רגילים. מקור ההבדל במבנה הגבישי של המוצר. בעוד שבחומרי הבנייה הרגילים הרדון חופשי להיפלט מהאגרגטים ולנוע בחללים שבתוך מטריצת החומר המוצק במוצר הבנייה, הרי האפר העשוי חומר זגוגיתי, תוצאת השריפה בטמפרטורה הגבוהה - 15000C - השוררת בדוד תחנת הכח, כולא את הרדון הנוצר בתוכו וכן גורם לציפוף החומר ממנו עשוי המוצר, בהיותו אבקה דקיקה בקוטר של עשרות מיקרונים ופחות, ומקטין בכך את החללים המאפשרים תנועת גזים בתוכו וממנו החוצה.

הרשויות המוסמכות בישראל (משרד התשתיות הלאומיות, רשויות התכנון והבניה והמשרד להגנת הסביבה) מתנות את ההיתרים ליישומים השונים של אפר הפחם בעמידה בדרישות התקן הבינלאומי להגנה מקרינה (IAEA 1996), דהיינו עמידה בדרישות ההצדקה (justification) והאופטימיזציה (optimization), כפי שנקבעו על ידי הוועדה הבינלאומית להגנה רדיולוגית (ICRP ,1991) וקבלת נתונים על סיכוני הקרינה הכרוכים ביישומים אלה (להלן במסגרת נפרדת).

יישומי אפר פחם בבנייה

השימוש באפר פחם בתעשיית הבנייה (ייצור בלוקים ובטון) מותנה בעמידת מוצרי הבניה האלה בדרישות התקן הישראלי ת.י. 5098, העוסק בהגבלת תכולת חומרים רדיואקטיביים טבעיים במוצרי בניה. תוספת מנת הקרינה המרבית שמקורה באפר פחם המותרת על פי התקן בהשוואה למקור ייחוס נורמטיבי, היא 0.3 mSv/y לאדם מן הציבור. זאת מתוך תוספת מנה אפקטיבית מרבית של 1 mSv/y לאדם מכלל המקורות הניתנים לבקרה (לרבות קרינה בתהליכי אבחון וטיפול רפואי).

ריכוזי רדיונוקלידים אופייניים (בקרל/ק"ג) בחומרי גלם המשמשים לבנייה בישראל:
סלע40K226Ra232Th
אבן גיר4 - 92 - 171
דולומיט5 - 2637 - 531 - 11
בזלת231 - 41910 - 2210 - 21
חלוקים9 - 42510 - 221 - 14
גבס30131
חול דיונות5053
חול פוסילי1482113
צמנט 42.5105 - 21229 - 697 - 41
מקורות: ממ"ג (מרכז מחקר גרעיני)-שורק, חברה לשירותי איכות הסביבה, המשרד להגנת הסביבה

מבדיקות ריכוזי רדיונוקלידים (בקרל/ק"ג) שנערכו בבטונים המיוצרים ממחצבות דולומיט נבחרות וחול פוסילי ללא אפר פחם ובהוספת 150 ק"ג אפר פחם דרום אפריקאי (עשיר יחסית ברדיונוקלידים), עולה שהוספת אפר פחם לבטון עומדת במגבלה הנ"ל (תוספת 0.3 מיליסיוורט לשנה לאדם) על פיה נקבע התקן בהשוואה לבטון כמקור ייחוס:

מוצר בנייה40K226Ra232ThmSv/y
בטון ללא אפר46 - 5733 - 348 - 100.45 - 0.47
בטון עם אפר52 - 6833 - 4411 - 160.47 - 0.62
מקור: החברה לשירותי איכות הסביבה

כאינדיקטור לתרומת האפר, כאחד חומרי הגלם המקומיים, לתכולת יסודות רדיואקטיביים בבטון, ניתן להשוות את ערכי הרדיום, שהוא הגורם המשפיע העיקרי מבין שלושת הרדיואיזוטופים בתקן, בכל אחד ממרכיבי תערובת הבטון, בהסתמך על סקר תכולת יסודות רדיואקטיביים בחומרי חציבה בישראל : דולומיט - 23 בקרל/ק"ג, צמנט - 7 (8 ללא אפר), חול - 5 (6 ללא אפר), אפר - 7.

יישומי אפר פחם בחקלאות

אפר פחם תחתי הוא בעל תכונות מבנה ומרקם המכשירות אותו לשמש כמרכיב של מצעים לגידול צמחים בחקלאות ובגינון. השימושים האפשריים הם: מצע גידול במכלים ודליים בחממות ובעציצים במשתלות, כתחליף לטוף. האפר יכול לשמש גם כחומר מילוי בתשתית למדשאות במגרשי ספורט וגנים ציבוריים וכחומר ריפוד לבעלי חיים :רפתות, אורוות ומכלאות צאן ובקר ולולים.

בממ"ג-שורק נעשו הערכות שהצביעו על כך שתוספת מנת הקרינה לעובדים ולבני אדם מהציבור הכרוכה ביישומים אלה תהיה קטנה מ-40 מיקרוסיוורט לשנה, דהיינו תוספת של כ- 2% על קרינת הרקע הטבעי. תוספת זו היא מסדר הגודל שכונה ע"י הוועדה הבינלאומית להגנה רדיולוגית מנה זניחה (trivial), הפטורה מפיקוח ובקרה.

בבדיקות צמחים אכילים שגודלו על מצע המכיל אפר פחם לא נמצאה תוספת מובהקת לריכוז הרדיונוקלידים הטבעיים בתוצרת החקלאית לעומת תוצרת דומה שגדלה על מצע טוף. תוספת המנה האקויולנטית לאוכלוסיה הניזונה רק מגידולים כאלה בהנחות קיצוניות היא מסדר הגודל של המנה הטריויאלית על פי ההנחיות הבינלאומיות.

יישומי אפר פחם בתשתיות

אפר הפחם משמש כחומר מילוי מבני בכבישים ובתשתיות שונות, לרבות תשתיות לבנייני מגורים.

מסקירת ספרות מקצועית בינלאומית על תנאים סביבתיים ותקנים לשימוש באפר פחם בתשתיות, אשר נערכה ע"י קמ"ג (הקריה למחקר גרעיני), עולה כי לא קיימת בעיה רדיולוגית משמעותית כתוצאה משימוש באפר פחם בתשתיות. כמו כן, לא נמצא כי קיימת בעיה סביבתית משמעותית עקב חדירת מתכות כבדות וחומרים ר"א למי התהום או לשרשרת המזון כתוצאה משימוש באפר פחם בתשתיות. בדיקות שנערכו ע"י האגף לקרינה במשרד להגנת הסביבה העלו כי כיסוי סוללות אפר הפחם, אשר מהוות תשתית לכבישים וחומר מילוי, ע"י שכבת אדמה או אספלט/בטון, מנחית את חשיפת האוכלוסייה לערכי הרקע הטבעי.

שימוש באפר פחם כהכנת תשתית לבניה של מבני מגורים בוצע בישראל, לפי הנתונים שלהלן: מילוי של שקע בקרקע בעל שטח של כ-15 דונם בשכבת אפר פחם תחתי בעובי של כ- 4.5 מטר והוספה של שכבת קרקע רגילה בעובי של כ- 1.5 מטר מעל שכבת אפר הפחם (מטרת שכבת הקרקע להנחית את מרבית תוספת הקרינה הנגרמת על ידי אפר הפחם). חישובים בממ"ג שורק להערכת תוספת מנת הקרינה הצפויה לדיירי מבנים שייבנו על תשתית זו, הראו כי זו תהיה זניחה לחלוטין (אפילו לפי חישובים מחמירים) ותעמוד על כ-1 מיקרוסיוורט לשנה בלבד. בניית מרתפים שייעודם מגורים בשכבת אפר הפחם מותנית ביצירת מעטפת בליעה מקרקע המפרידה בין האפר וקיר המרתף.

העקרונות הבסיסיים של הגנת העובדים והציבור מקרינה מייננת

המלצות ה-ICRP להגנת העובדים והציבור מקרינה מייננת משנת 1991, כמו קודמותיהן משנת 1977, מושתתות על שלושה עקרונות יסוד - הצדקה (justification), אופטימיזציה (optimization of radiation protection) והגבלת מנת הקרינה לפרט (individual dose limits). עקרונות אלה ניתן לסכם בקצרה כדלהלן:
  1. הצדקה
    עיקרון זה מתייחס לאמות המידה שישמשו בסיס להחלטת הרשויות להתיר שימוש בטכניקה או עיסוק ספציפיים הכרוכים בחשיפת בני אדם (עובדים או הציבור הרחב) לקרינה מייננת. אמות המידה לבחינת ההצדקה נקבעות לפי שיקולי סיכון תועלת, כאשר הכלל הוא שאין להתיר עיסוק שאין בו תועלת נטו לפרט ו/או לציבור.
  2. אופטימיזציה
    העיקרון השני הוא עיקרון האופטימיזציה האומר כי העיסוק שניתן לו אישור יבוצע תוך מאמץ להפחית את החשיפה ככל הניתן (As Low as Reasonably Achievable - ALARA), תוך לקיחה בחשבון של הגורמים הכלכליים והחברתיים. הבסיס לאופטימיזציה של אמצעי ההגנה מקרינה הוא הערכת הנזק הבריאותי הכולל היכול להיגרם על ידי העיסוק הספציפי והשוואת נזק זה לעלותם של אמצעי ההגנה מקרינה שיש לנקוט כדי להפחית את החשיפה.
  3. הגבלת מנת הקרינה לפרט
    לפי עיקרון זה יש לדאוג לכך שחשיפת בני אדם יחידים מכל מקורות הקרינה (שהשימוש בהם הוצדק וננקטו ביחס אליהם אמצעי ההגנה האופטימליים) לא תעלה, בכל הנסיבות הצפויות, על הגבולות שייקבעו.