Teadmine, et suurtööstuste toormaterjalides sisalduvad looduslikud radionukliidid võivad kujuneda tootmisprotsesside tulemusena radioloogiliseks probleemiks, ei ole midagi uut. “See, kas tööstus kujutab endast olulist kiirgusriski elanikkonnale või tööstuse endi töötajatele, sõltub konkreetsest tööstuslikust protsessist,” räägib Vaasma juhendaja, Tartu ülikooli tahkisefüüsik Madis Kiisk.

Kuna radionukliidide lagunemisel tekkiv ioniseeriv kiirgus on kantserogeense toimega, on väga tähtis teada, milline on põlevkivituhas sisalduvate radionukliidide aktiivsuse kontsentratsioon.

Viimases toobki selgust Taavi Vaasma doktoritöö, mis otsis vastuseid seni põlevkivitööstuse läbiuurimata küsimustele: millised radionukliidid lenduvad atmosfääri, millised radionukliidid jäävad põlevkivituha eri fraktsioonidesse ning kas nende ümberjaotumine on kiirgusohutuse seisukohalt turvaline. 

Lisaks kõrgele teaduslikule väärtusele, kannab Vaasma doktoritöö ka väga praktilist väärtust põlevkivitööstusele. 

Nimelt alluvad Euroopa Liidus tööstustegevusest tulenevad looduslike radionukliididega seotud kiirgusriskid aina rangemale reguleerimisele. Juba järgmisel, 2018. aastal hakkavad põlevkivielektrijaamadele kehtima uued nõuded, millega pannakse tööstusettevõtetele peale kohustus hinnata radioloogilisi riske ning vajadusel võtta tarvitusele kaitsemeetmeid. 

Vaasma doktoritöö tulemused on põlevkivitööstuse jaoks siiski positiivsed: viimaste aastakümnete tehnoloogilised uuendused on oluliselt vähendanud lisaks muudele atmosfäärsetele tööstusheitmetele ka radioloogilist mõju.

Muutus kergesti lenduva plii radionukliidi (Pb-210) sadenemishulkades Eesti ja Balti elektrijaama ümbruses 1980. (vasakul) ning 2015. (paremal) aastal. Autor: Taavi Vaasma

Põlevkivi saastet tekib vähem

“Kaks maailma suurimat põlevkivil töötavat elektrijaama on Ida-Virumaal töös olnud ligi pool sajandit – üks veidi enam, teine veidi vähem. Selle aja jooksul on atmosfääri paisatud märkimisväärne kogus erinevaid saasteühendeid. Ent tänu pidevatele tehnoloogilistele uuendustele on õhku paisatava lendtuha hulk tänapäevaks – võrreldes 1970ndate ja 1980ndatega – vähenenud kuni sada korda,” räägib keskkonnatehnoloog, Tartu ülikooli värske doktor Taavi Vaasma väitekirja tulemustest.

Ta kirjutab, et kui 1980ndatel põletati Eesti ja Balti elektrijaamas (tänased Eesti Energia Narva elektrijaamad) aastas ligi 30 miljonit tonni põlevkivi, siis praegu umbes 12 miljonit tonni. “Selle aja jooksul on tekkinud suurel hulgal põlemisjääke ning atmosfäärseid emissioone ehk heitmeid.” 

Kuigi erinevate orgaaniliste ning anorgaaniliste saasteühendite heitkoguseid on korduvalt ja põhjalikult mõõdetud ning hinnatud, oli seni puudu ajakohastest ning põhjalikest andmetest põlevkivituhas sisalduvate looduslike radionukliidide aktiivsuse kontsentratsioonidest. Selle puudujäägi aitabki Taavi Vaasma doktoritöö täita.

Vaasma leidis, et põlevkivis looduslikult leiduvad radionukliidid kontsentreeruvad kohati enam kui kümnekordselt põlevkivi lendtuhas, mis atmosfääri paisatakse. Seetõttu on alust arvata, et elektrijaamasid ümbritsev piirkond on olnud pideva ja püsiva lendtuha ning radionukliidide saastekoormuse all. Sarnased uuringud kivisöe jaamade osas on näidanud, et jaamade lähistel on tuvastatud kõrgenenud radionukliidide tasemeid pinnases, mis võib põhjustada elanikkonna täiendavat eksponeeritust sealt pärinevale kiirgusele.

Samuti, leidis ta, et lendtuhk ja radionukliidid võivad kanduda elektrijaamadest üle 50 kilomeetri kaugusele sisemaale. Ent sellistel kaugustel lendtuha sadenemiskoormused on aja jooksul märkimisväärselt vähenenud ning suure tõenäosusega sealset keskkonnaseisundit ei ohusta. Enim on aga sadenenud radionukliididega jäänud koormatuks ala, mis jääb mõne kilomeetri ulatusse jaamadest.

Olukorra paranemist illustreerib ilmekalt ka tõsiasi, et kui Eesti ja Balti elektrijaamast enne filtersüsteemide renoveerimist 1990’date

lõpus keskkonda emiteeritud kõige lenduvamate looduslike radionukliidide summaarsed aktiivsused toodetud elektrienergia kohta jäid samasse suurusjärku (või ületasid) sarnast tüüpi kivisöe elektrijaamadega, siis tänapäevaks on see hulk vähenenud 1–2 suurusjärku. “See on toimunud põhiliselt tänu oluliselt vähenenud põlevkivi põletamiskogustele ning ulatuslikele renoveerimistöödele nii filtersüsteemide kui ka katelde osas,” sõnas Vaasma.

Siiski on jaamade pikk tööperiood (ligi 50 aastat) tekitanud ulatusliku keskkonda paisatud ning seal aja jooksul kuhjunud radionukliidide hulga. Selleks, et selgitada välja täpsed kiirgusdoosid enim eksponeeritud elanike gruppidele, näiteks  jaamade lähistel elavatele elanikele, on vaja jätku-uuringuid.

Radionukliidide kontsentreerumine tuhkades sõltub paljudest teguritest, näiteks:

• kasutatav tehnoloogia (tolmpõletus- või keevkihtkatlad);
• rakendatavad puhastussüsteemid (elektrifiltrid või väävlipuhastusseadmed);
• temperatuurid katlakäigus;
• tuhaosakeste aerodünaamiline diameeter, eripind ning kasutatava põlevkivi füüsikalis-keemilised omadused.

Mis on looduslikud radionukliidid?

Igal keemilisel elemendil on teatud hulk isotoope. Mõned nendest isotoopidest võivad olla stabiilsed ja mõned ebastabiilsed. Radionukliidideks nimetataksegi ebastabiilseid isotoope mis läbivad iseenesliku tuumalagunemise. Looduslikku päritolu radionukliidid on olnud lahutamatuks osaks maakerast selle tekkest saadik ning neid leidub erinevates keskkonnaosades – nii mullas, loodusvarades, eluslooduses kui ka kusjuures inimeses.

Me kõik paikneme looduslikku päritolu kiirguse mõjuväljas. Selle hulgas on näiteks nii kosmiline kui ka maapinnast tulenev kiirgus ning toidu ja joogiga sissevõetavad radionukliidid.

Nimetatud allikatest saadavad aastased keskmised kiirgusdoosid elanikele ületavad mitmeid kordi doose, mille allikaks on tehislikud protsessid, näiteks teatud meditsiiniprotseduurid, tuumajaamade või radioaktiivsete jäätmetega seotu, välja arvatud õnnetused.

Maapõuest pärineva kiirguse allikateks on peamiselt uraani ja tooriumi ning lisaks veel nende lagunemisproduktide lagunemisel tekkiv kiirgus. Evolutsioon on siinkohal abiks olnud ning inimesed on kohanenud elama neid ümbritsevas kiirgusfoonis. Probleeme võib tekkida siis, kui näiteks maapõuest võetud maavara tööstusliku töötlemise käigus vastavad radionukliidid kontsentreeruvad, näiteks põletusprotsessides, ning osaliselt ümbritsevasse keskkonda lendtuha ja põlemisgaasidega välja paisatakse.