Opad promieniotwórczy: czym jest i jak długo się utrzymuje

1 marca 1954 roku załoga japońskiego kutra do połowu tuńczyka Daigo Fukuryū Maru zobaczyła na zachodzie unoszącą się łunę, a kilka minut później usłyszała huk. Jakieś dwie godziny po tym na pokład zaczął opadać drobny biały popiół. Nikt na pokładzie nie wiedział, że pochodzi on z Castle Bravo, amerykańskiej próby o mocy 15 megaton na atolu Bikini, oddalonym o około 140 kilometrów. W ciągu kilku dni 23 rybaków miało oparzenia i mdłości, a radiooperator kutra zmarł we wrześniu. Na zamieszkanym atolu Rongelap ten sam popiół spadał do wody pitnej i na włosy dzieci; jego mieszkańców ewakuowano dopiero po dwóch dniach.

Tak właśnie wygląda opad promieniotwórczy: zwykły pył i szczątki, które wybuch uczynił promieniotwórczymi, a wiatr sprowadził z powrotem na ziemię.

Mapa rozkładu opadu z Castle Bravo nad Wyspami Marshalla
Rozkład opadu z Castle Bravo sporządzony na podstawie pomiarów z 1954 roku. Smuga ciągnęła się ponad 500 km z wiatrem. Ilustracja: US Department of Energy

Skąd bierze się opad

Wybuch jądrowy pozostawia produkty rozszczepienia, setki różnych promieniotwórczych atomów, oraz ślady niespalonego paliwa. Same z siebie uniosłyby się z gorącą chmurą i w śladowych ilościach rozeszły wokół planety. Niebezpieczeństwo pojawia się, gdy kula ognista dotknie ziemi. Zasysa wtedy tysiące ton gleby, skał i materiałów budowlanych, część z nich topi, a promieniotwórcze atomy przyklejają się do cząstek. Ziarna wielkości piasku opadają w ciągu godziny lub dwóch blisko miejsca wybuchu. Drobniejszy pył wiatr niesie dziesiątki lub setki kilometrów, zanim osiądzie.

Wybuch powietrzny, którego kula ognista nie sięga ziemi, zostawia bardzo niewiele opadu lokalnego. Dlatego Hiroszima i Nagasaki, oba wybuchy powietrzne, zabijały przede wszystkim falą uderzeniową i ciepłem, i dlatego wybuch naziemny nad tym samym miastem zostawiłby za sobą długi skażony ślad. W symulatorze możesz przełączyć się na wybuch naziemny i włączyć smugę opadu, by zobaczyć różnicę.

Symulowana smuga opadu z wybuchu naziemnego
Symulowany wybuch naziemny o mocy 300 kiloton przy wietrze 24 km/h. Izolinie pokazują moc dawki godzinę po wybuchu. Mapa: NukeSimulator, © OpenStreetMap contributors

Reguła 7:10

Opad jest z początku bardzo silny i szybko słabnie, bo najbardziej promieniotwórcze produkty rozszczepienia są zarazem najkrócej żyjące. Planiści obrony cywilnej posługują się prostą regułą: za każdym razem, gdy czas od wybuchu wydłuża się siedmiokrotnie, moc dawki spada dziesięciokrotnie.

  • 1 godzina po wybuchu: 100% (poziom odniesienia)
  • 7 godzin: 10%
  • 49 godzin, czyli około dwóch dni: 1%
  • 2 tygodnie: 0,1%

Praktyczny wniosek jest prosty i dobrze sprawdzony. Najważniejsze są pierwsze godziny. Kto spędzi pierwszą dobę pod dobrą osłoną, uniknie większości dawki, jaką dostałby na zewnątrz w ciągu następnych tygodni.

Wykres spadku mocy dawki opadu w czasie
Moc dawki świeżego opadu w ciągu dwóch tygodni według reguły 7:10. Większość zagrożenia znika w ciągu dwóch dni.

Ile daje schronienie

Promieniowanie opadu leżącego na dachach i na ziemi to głównie promieniowanie gamma, które traci moc, przechodząc przez masę: ziemię, beton, cegłę, odległość. Planiści oceniają schron współczynnikiem ochrony, czyli liczbą, przez którą dzieli on dawkę. Samochód nie daje prawie nic. Piwnica murowanego domu dzieli dawkę mniej więcej przez dziesięć. Środek dużego betonowego budynku lub podziemny parking może ją podzielić przez kilkaset.

Współczynniki ochrony przed opadem w typowych miejscach
Przybliżone współczynniki ochrony przed promieniowaniem opadu według amerykańskich wytycznych federalnych. Im wyżej, tym lepiej.

W każdym budynku najlepsze miejsce jest jak najdalej od dachu i ścian zewnętrznych, a jeśli jest piwnica, to pod ziemią. Opad osiada na powierzchniach, więc środek dużego budynku stawia między tobą a nim wiele ścian i stropów.

Radiometr obrony cywilnej z 1962 roku
Radiometr obrony cywilnej z 1962 roku. W czasie zimnej wojny wyprodukowano ich miliony do pomiaru opadu w schronach. Fot.: Steve Jurvetson, CC BY 2.0

Co zostaje na dłużej

Kilka produktów rozszczepienia przeżywa pierwsze tygodnie i odpowiada za większość szkód długofalowych. Jod-131, o okresie połowicznego rozpadu ośmiu dni, gromadzi się w tarczycy, zwykle za pośrednictwem mleka. Stront-90 i cez-137, o okresach połowicznego rozpadu około 29 i 30 lat, zachowują się w organizmie i w łańcuchach pokarmowych jak wapń i potas. Pod koniec lat pięćdziesiątych badanie w St. Louis zebrało setki tysięcy dziecięcych mleczaków i znalazło w nich stront-90 z prób atmosferycznych. Te wyniki pomogły skłonić Stany Zjednoczone, Związek Radziecki i Wielką Brytanię do podpisania w 1963 roku traktatu, który przeniósł próby jądrowe pod ziemię; tę historię opowiada strona historia prób jądrowych.

Co robić, gdy spodziewany jest opad, wyjaśnia strona jak przetrwać atak jądrowy.