Panel: Holistik Bilim Nedir? (Bölüm 4)

Uçaklarda aldığımız kozmik radyasyon dozu ve sağlığımız?

Uçaklarla gitgide daha çok yolcu taşınıyor. Dünyada 2017 yılında uçaklarla 4,1 milyar yolcu taşınmış /1/. Yüksek enerjili taneciklerden oluşan kozmik radyasyon (ışınlar), uzaydan dünyaya doğru yol alırken, atmosfer tabakalarındaki taneciklerle çarpışarak azar azar enerjilerini yitiriyor ve şiddetleri de (ya da akıları) azalıyor. Kozmik radyasyonu, özellikle Ekvator Bölgesi’nde dünyanın manyetik alanı saptırarak özellikle 0-30 enlemlerinde etkisini oldukça azaltıyor. Kutuplara doğru gidildikçe, manyetik alan azaldığından, kozmik radyasyon saptırılamıyor ve oralarda etkisi artıyor.

Uçaklarla uçtuğumuz yüksekliklerde kozmik radyasyonun şiddeti fazla olduğundan, vücudumuza etkilerinin de daha fazla olacağı beklenir.

Aşağıdaki Şekil 1, kozmik  radyasyon dozunun yükseklikle arttığını gösteriyor/2/.

Saatte MikroSievert(µSv) ¹ olarak ‘etkin doz hızı’ deniz seviyesinde sadece 0,03 iken, bu değer uçaklarla uçtuğumuz 10-12 km yükseklikte yaklaşık olarak 8 µSv’e ya da deniz seviyesindekinin 260 katına yükseldiği görülüyor.

Şekil 1: Yükseklikle (km) artan etkin kozmik radyasyon doz hızı (µSv/h) örneğin deniz kıyısındaki Hamburg’da çok az iken, dağlık bölgelerde ve uçakların uçtuğu yüksekliklerde çok daha fazla /2/.

Kozmik ışınlar (Kozmik radyasyon)

Fizikçiler, kozmik ışınları, ilk kez laboratuvar çalışmaları sırasında, elektrik yüklü cisimlerin, elektrik yüklerini azar azar yitirmelerinin nedenini araştırırken fark etti. Önce, etkinin yerkabuğundaki doğal radyoaktif maddelerden kaynaklandığını sandılar. Sonunda, Avusturyalı fizikçi Victor Hess 1912 yılında bir balona binip, elektroskopunun göstergesini gözledi ve balonla yükseldiçe, elektriksel yükün gitgide azaldığını izledi. Öyleyse göklerden, uzaydan gizli bir şey gelip havayı iyonluyor ve elektroskoptaki yükler bu nedenle gitgide azalıyor sonucuna vardı ki bu gizli etkene ‘kozmik ışınlar’ dendi (Sonradan bilimsel ayrıntılarını yayınladığı araştırması ve bu buluşu nedeniyle Hess 1936’da Nobel ödülü aldı).

1950’lerde fizikçiler ‘kozmik ışınlar’ın, ışık taneciklerinden (fotonlardan), elektromanyetik dalgalardan oluşmadığını, aslında bunların çok büyük hızlardaki çoğunlukla protonlardan ve az miktarda da daha ağır parçacıklardan oluşan sürekli bir ‘iyon akımı’²olduğunu belirledi. Buna rağmen, eskiden takılan ‘kozmik ışınlar’ adı doğru olmasa da kaldı. Güneş sistemimizin çok ötesinde uzayın derinliklerinden sürekli olarak dünyamıza gelmekte olan bu ‘çok hızlı’ ve dolayısıyla ‘çok yüksek enerjili’ protonlar, iyonlar, havada yolları boyunca geçmeleri gereken yoğun hava tabakalarının molekülleri frenliyor, çarptıkları atomlardan, sayıları çığ gibi artan mezonları ve daha birçok girici ikincil parçacıkları üretip atmosferde ve yeryüzünde bizleri etkiliyorlar ki bunların başında yerin derinliklerine kadar girebilen müonlar geliyor. Kozmik ışınlar, yer kabuğunun yapısındaki doğal radyasyonlar ve nükleer santral kaynaklı radyasyonlarla temelde aynı iyonlaştırıcı ² radyasyonlar olup, bunlar insan vücudunda, hücre, molekül ve atomlarda değişiklik yaparak hasara neden olabiliyorlar. Düşük dozlarda kanser olasılığı az olmakla birlikte, çok seyrek olarak DNA’da kırılmalar da olabiliyor /3/.

Uçaklarda kozmik radyasyondan alınan doz ne kadar?

Dozun büyüklüğü:

§  Uçuş yüksekliğine

§  Uçuş süresine

§  Güneşteki tepkimelere (etkinliğe)

§  İzlenen uçuş yolunun coğrafi (geomanyetik) enlemine bağlı olarak değişiyor.

Dünyanın manyetik alanı, elektrik yüklü kozmik tanecikleri (radyasyonu) daha bunlar atmosfere girmeden saptırıyor. Bu sapma en etkin Ekvator Bölgesi'nde oluyor. 30 derece kuzey ve güney enlemlerine kadar manyetik alan çizgileri yaklaşık olarak dünya yüzeyine paralel gidiyor ve kozmik radyasyonun ancak aşırı enerjideki bir bölümü atmosfere girebiliyor. Geomanyetik kutuplar, dünyanın coğrafi kutuplarının 1600 km kadar dışında olduğundan, dünyanın 60 derece enlemiyle kutuplar arasındaki atmosfer korunamadığından bu bölgelerde kozmik radyasyonun etkisi en fazla oluyor ve 60° kuzey enleminde, ekvatordakinin 2-3 katı olan en yüksek değerine ulaşıyor /2/. Doz, Güney Yarımküre'de ise kuzeye oranla 2-3 kat daha az. Çok seyrek olmasına rağmen güneşteki aktivitelerin aşırı değerlere ulaştığı zamanlarda radyasyon dozu iyice arttığı için radyasyon fizikçileri hatta böyle zamanlarda uçuş yasağı getirilmesi gerektiğini ileri sürüyorlar. Örneğin güneşteki aktivitelerin çok aşırı olduğu 1957'de 12.000 m yükseklikte çok aşırı bir değer olan saatte 10 mSv ve 1989'da da saatte 0,1 mSv ölçülmüştür /3/.

İş için gidip gelirken uçaklarda alınabilecek doz?

İş gezileri nedeniyle birçok kişi yılda 240 saat kadar zamanını uçaklarda geçiriyor.

Bu sürede bir kişinin alabileceği toplam doz, her nekadar o kişinin dünyanın neresinden neresine uçtuğuna bağlı olmakla birlikte, kabaca 0,008 x 240= 1,92 mSv olarak kestirilebilir.

Tatile gidip gelirken uçaklarda alınabilecek doz?

Alınabilecek kozmik radyasyon dozu, dünyanın neresinden neresine gidildiğine bağlı olarak değişim gösteriyor. Örneğin aşağıda görünen Çizelge 1'de, Frankfurt’tan çeşitli kentlere uçuşlarda alınabilecek kozmik dozun değişim aralıkları görülüyor (Frankfurt yerine İstanbul ya da Ankara için de bu doz aralıkları geçerli olabilir)*.

*Büyük doz değişim aralığı, güneş aktivitelerindeki ve uçuş yüksekliğindeki değişimler sonucudur.

Uçak personelinin alabileceği doz?

Pilot ve hosteslerin genellikle ayda 80 saat ve yılda 10 ay görev yaptıkları düşünüldüğünde, kabaca bir hesaplamayla alabilecekleri doz: 800 saat x 0,008= 6,4 mSv . Bu doz maksimum doz olarak kabul edilebilir. (Almanya’da radyasyon dozimetreleriyle ölçülen ortalama değer yılda erkek personel için 2,9.mSv).

Uçak personeli için AB ve Almanya’da durum /2,3/

Avrupa Birliği (AB) Yönetmeliklerine göre yılda 1 mSv’lik dozun aşılabileceği uçak personeli için, vücut dozunun ‘doz ölçerleriyle’ belirlenmesi ve değerlendirilip gereğinde önlemler alınması zorunlu. Uçak personeli de aynı nükleer reaktör personeli ya da röntgen aygıtlarıyla çalışan tıp doktorları gibi ‘radyasyonla çalışanlar’ grubunda denetleniyorlar, radyasyonun vücuda etkileri konusunda eğitiliyorlar ve bu nedenle onlar için de yılda 20 mSv’lik doz sınır değeri geçerli oluyor. AB Ülkelerinde uçak personelinin aldığı dozun ilgili yönetmelikler uygulanarak ölçülmesi ve uygun bilgisayar programlarıyla hesaplanıp değerlendirilerek yetkili kurumlara bildirilmesi zorunlu.

2003’den beri Almanya kayıtlı tüm uçaklardaki (hat, charter,nakliye ve askeri) personelin aldıkları kozmik radyasyon dozları uçaklara konan radyasyon ölçerleriyle (dozimetrelerle) ve ilgili doz hesaplama programlarıyla aylık değerler olarak hesaplanıp kaydediliyor.

Almanya’da 2004-2009 arasındaki 6 yılda uçak personeli %23 artarak 36 600 kişiye ulaştı /3/. Bu sürede personelin aldığı kollektif radyasyon dozu da %48 artarak 86 kişi Sv’e yükseldi. Ortalama yıllık doz ise 2009’da 2,35 mSv idi... Erkek uçak personelinde bu ortlama doz 2,9 mSv ile en fazlaydı... 2009’daki güneş aktivitesinin azlığı nedeniyle, kozmik ışınlar atmosfere daha fazla girdiklerinden uçak personelinin aldıkları doz da daha fazla oldu.

Almanya’da uçak personeli, nükleer santrallerde çalışanlar dahil tüm iyonlaştırıcı ışınlarla uğraşan personel içinde, en çok doz alan grup. 2009’deki en yüksek ortalama değer 2,9 mSv olmasına karşın, bu değer, radyasyonla çalışanlar için olan yılda 20 mSv’lik üst sınır değerin çok altında kalıyor. Öte yandan sadece kozmik ışınların etkisiyle alınan bu doz, deniz düzeyindeki yeryüzü doğal radyoaktivitesiyle birlikte toplam 2,4 mSv’lik yıllık doğal doz ortalama değeriyle karşılaştırıldığında, uçak personelinin, doğal radyasyondan alınan 1-10 mSv’lik doz değişim aralığında kalıyor.

Öte yandan Almanya'da Münih GSF-Ensitüsünde yapılan ve bu amaçla özel olarak geliştirilmiş EPCARD bilgisayar programıyla yapılan hesaplamalara göre 11 km yükseklikteki Avrupa içi uçuşlarda, uçuş başına bir kişinin aldığı radyasyon dozunun 0,010 mSv’in altında kaldığı, Güney Afrika ve Güney Amerika için 0,040 mSv’den daha az ve Avrupa-ABD arası uçuşlar için ise 0,050 ile 0,080 mSv arasında olduğu belirlenmiş /4/. Sonuç olarak, uçak yolculuklarında kozmik ışınlardan alınan doz ve bundan doğabilecek risk de, sürekli olarak almakta olduğumuz ‘Doğal Radyasyon dozu’ ve teknolojik yaşamın getirdiği bir dizi diğer radyasyon dozlarıyla (röntgen filmi, MR çekimi sırasında alınan doz gibi) aynı çerçevede görülüp değerlendirilmeli, ilgili yönetmelikler uygulanmalı, akla uygun olmayan aşırı önlemler alınmamalı.

Türkiye’de uçak personelinin aldığı dozların ölçümleriyle ve bunların kişisel kayıtlarıyla ilgili herhangi bir yayın bulunamadığından, durumu burada açıklayamıyoruz.

Uçaklarda alınan kozmik radyasyon dozu sağlığımızı etkiliyor mu?

Aslında hepimiz başlangıçtan beri, içinde kozmik radyasyonun da bulunduğu doğal radyasyonlarla birlikte yaşıyoruz.

Çizelge 2, kozmik ışınların ve yeryüzündeki doğal radyoaktif maddelerden kaynaklanan radyasyonların etkisiyle insan vücudunda oluşan radyasyon dozlarınının dünya ortalamalarıyla, değişim aralıklarını gösteriyor. (UNSCEAR 2000 yılı Bilimsel Raporundan)³

Çizelge 2’den görüldüğü gibi 2,4 mSv’lik yıllık ortalama radyasyon dozu, 1 ile 10 mSv arasında büyük bir değişim gösteriyor ve ortalama dozun yarısı, yeryüzündeki radyoaktif maddelerin (Uranyum ve Toryum’un) bir radyoaktif bozunum ürünü olan radon gazından kaynaklanıyor. Kozmik ışınlar da, özellikle yüksek yerleşim yerlerinde oturanlarda ve uçak yolculuklarında daha fazla radyasyon dozu oluşturuyor ve bunun da değişim aralığının büyük olduğu Şekil 1’den ve Çizelge 2’den görülüyor.

Uçakla yapılan gezilerde alınacak kozmik radyasyon dozu, genellikle tek bir röntgen filmi çektirilmesinde alınan doz kadardır. Öte yandan bu değer, örneğin tıpta, bir bilgisayarlı tomografisinde röntgen ışınlarından alınan doza eşdeğer ve vücutta bir bozulmaya (hasara) yol açma olasılığı (riski) son derece az olan bir dozdur. Ancak koruyucu bir önlem olarak belirli sınır değerlere ulaşan uçak personeli nin bir süre uçmasına izin verilmiyor.

Öte yandan risk, anne karnında büyümekte olan embriyo, ceninler için önemli olabilir ve bunların özürlü doğma olasılığı bulunuyor. Bu nedenle, uçak personelinden hamile olanları, uçaklarda görevlendirilmiyor ve hamile kadınların gezi ve iş amaçlı uzun uçak yolculukları yapmaları önerilmiyor.

Uçaklarda çok girici kozmik radyasyona karşı bir zırhlama, korunma pratikte olası değil. Her ne kadar risk çok az ise de yılda 4 milyarı geçen çoğu gezi amaçlı uçuşların, özellikle ülkeler içinde, koruyucu bir önlem olarak, azaltılması deniz ve kara yolunun seçilmesi kişilerin seçimine kalıyor. Uçuşların azaltılmasının, ayrıca atmosferin sera gazlarından (CO₂) korunmasına katkı sağlayacağı da biliniyor.

Yüksel Atakan,

Dr. Radyasyon Fizikçisi, Almanya / ybatakan3@gmail.com

……………..

¹ Sievert (Sv): Eşdeğer Doz Birimi olup Beta ve Gama ışınları için : 1 Sievert = 1 Gray (Enerji Dozu Birimi) = 1 Joule /kg (Vücudun kg’ı başına, girici ışınların vücuttaki molekül ve atomlara 1 Joule’luk enerji aktarımı). 1 Joule’lük bir enerjiyle, pratikte ancak 100 gram‘lık bir çukulata paketi 1 m yukarıya kaldırılabilirken, atomlar düzeyinde bu enerji 1 Sv/kg‘ lık çok büyük bir enerjiye eşdeğer olup, atom ve moleküler düzeyde vücutta değişimlere neden olabilir. MikroSv (µSv): Sievert’in milyonda biri.

² İyon, iyon Çifti : Atomlarla etkileşme sonucunda, ışınların, atomların dış yörüngesinden elektron söküp, normal olarak elektriksel olarak yüksüz bir atomu‚ elektriksel yüklü duruma’ getirmesi ve böylelikle bir iyon çifti oluşması. Örneğin bir gama fotonunun havadaki bir azot atomunun dış yörüngesinden bir elektron sökmesi sonucu, serbest bir elektronla, geriye bir elektronu eksik bir azot atomu (iyonu) kalmasıyla oluşan ‘iyon çifti’.

³ UNSCEAR: BM'nin atomik radyasyonun etkilerini inceleyen bilimsel alt kurulu

Kaynaklar:

/1/ https://www.icao.int/Newsroom/Pages/Continued-passenger-traffic-growth-and-robust-air-cargo-demand-in-2017.aspx

/2/ EU-Richtlinie 2013/59 EURATOM  ve  https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX%3A32013L0059

/3/ Radyasyon ve Sağlığımız, Y. Atakan, Nobel yayınları 2014

https://www.nobelkitap.com/kitap_113005_radyasyon-ve-sagligimiz.html

/4/ www.gsf.de/epcard 

Not: Bu yazı HBT portalında yayımlanmıştır.

İKLİM DEĞİŞİKLİĞİ VE ULUSLARARASI ENERJİ AJANSININ İZLEME FAALİYETLERİ

Sera etkisinin iklim değişikliğine sebep olması ve bu etkinin olası sonuçlarının yarattığı endişeler ve korkular detaylı araştırmaların önünü açmıştır. Özellikle enerji üretiminin yarattığı bu etki gezegenimiz üzerinde yaşamı çok olumsuz etkileyebilecek ciddi bir oluşum olarak görülmüştür.  Çeşitli konferans ve toplantıların sonucu bu sorun siyasetin ötesinde toplum tarafından da anlaşılmıştır.  Gereken önlemler saptanmaya çalışılmış ancak sonuçların izlenmesi ile durumun iyiye gitmediği dile getirilmeye başlanmıştır.  Bu durum protestolara ve üzücü çatışmalara neden olmakta, toplumda gerginlik yaratmakta ve rahatsız etmektedir.  Örnek olarak verilebilecek pek çok olay vardır.  Son olarak Mayıs 2019 Stockholm, İsveç’de okulların protesto yürüyüşü, Nisan 2019 İngiltere’de meydana gelen protesto olayları. Bu olaylarda 1000 kişi tutuklanmış ve pek çok kişi mahkemeye verilmiştir.

İklim değişikliği ile savaşın hedefi, COP21 Paris 2015’de belirlendiği üzere, atmosfer sıcaklığındaki artışın endüstri devrimi öncesi sıcaklığa göre 2 ⁰C’nin altında kalmasıdır.  Sonunda 1.5 – 2 ⁰C aralığı daha uygun görülmüş ve 1.5 ⁰C ‘nin üzerine çıkılmaması önemsenmiştir.  Asrın sonu için istenen bu değer ulaşılması zor bir hedeftir.  Sıcaklık artışı zaten 1⁰C civarına yaklaşmıştır. 

Paris COP21 anlaşmasına yakından bakılırsa:  Anlaşma için her katılımcı ülke “Olası Ulusal Katkı”sını (INDC; İntended Nationally Determined Contribution) belirtmiş, düşük karbon emisyonu hedefini ortaya koymuştur.  Bu hedefler, anlaşmanın taraflarca onaylanmasından sonra “ Ulusal Katkı” (NDC) adını almıştır.  Paris Anlaşması öncesi iklim değişikliliğine karşı koymak için seçilen hedefler genel olarak 2100 yılında 2.7-3.0 ⁰C artış sınırlamasını gerçekleştirmek üzere belirlenmişlerdi.  Anlaşma sonrası, belirlenen hedef emisyon artışının sıcaklığı 2 ⁰C, hatta daha ileri gidilerek 1.5 ⁰C ile sınırlandırması şeklinde yenilenmiştir.  Bu durumda, yeterli olamayacağı anlaşılan NDC’lerin yenilenmesi gerekmektedir.  Durumun ciddiyeti nedeni ile IEA (International Energy Agency) iklim değişikliğini engelleme çalışmalarının sonuçlarını izlemektedir.  IEA sitesinde son yayınlanan 27 Mayıs 2019 tarihli haberde (Progress on energy technologies fails to keep pace with long-term goals for clean energy transitions) enerji teknolojilerinin temiz enerji üretimine geçiş konusunda gereken gelişmeyi gösteremediği belirtilmektedir.

Bu kötü bir haberdir. COP 21 ve onu izleyen “Conference of Parties” toplatılarında alınan kararlar uyarınca CO₂ üretimi kısıtlanmalıdır. Detaylar konferans kayıtlarında bulunabilir.  Yukarıda belirtilen 1.5-2 ⁰C aralığında sıcaklık artışı için halen 500 g/kWh_e civarında olan CO₂ üretimin, 2050 itibarıyla 10-25 g/kWh_e ve 2060 itibarıyla 2 g/kWh_e değerlerine düşürülmesi gerektiği anlaşılmaktadır.  Bu sınırlar güç sektörü CO₂ üretim yoğunluğu için  IEA tarafından 2017 yılı değerlendirilmeleridir.

Söz konusu haberde IEA’nın son TCEP (Tracking Clean Energy Progress) raporunda izlemeye alınan 45 enerji teknolojisi ve sektöründen sadece 7’sinin SDS’e (Sustainable Development Scenario) uygun gelişme gösterdiğinin anlaşıldığı belirtilmektedir. SDS ise SDGs’in (Sustainable Development Goals) enerji ile ilgili senaryosunu ifade etmektedir.  Diğer bir ifade ile, 1.5-2⁰C aralığında sıcaklık artışı ve hava kirliliği hedefini gerçekleştirmek için yapılması gerekenlerin ifadesidir.  IEA’nın Mart 2019 son bulguları, 2018 yılında enerji kaynaklarından salınan CO₂ miktarının %1.7 artış göstererek yıllık miktarın tarihin en yüksek değeri olan 33 milyar tona ulaştığını göstermektedir.  TCEP analizleri, bazı temiz enerji teknolojilerinde (örneğin elektrikli araçlar) ve enerji depolama konusunda  gelişmenin iyi olduğunu göstermektedir.  Solar PV’de artış % 31 ile yeterince tatminkar olmakla birlikte toplam yenilenebilir enerji artışı 2018’de sabit kalmıştır. Petrol ve doğal gaz üretiminde yakılan ve doğaya salınan gazların neden olduğu sera etkisi toplamın % 7’sine ulaşmıştır.

2018 yılında, teknolojik gelişmelerin, enerji politikalarındaki isteklilik ve endüstriyel gayretlerin hedefi gerçekleştirmekte yetersiz kaldığı anlaşılmaktadır. İnşaat sektöründe meskenler ile ilgili değerlendirmelerde atmosfere salınım 2018 yılında en yüksek değerine ulaşmıştır.  Bunda mesken ısıtılma ve soğutulmasında artışın etkisi  görülmüştür. Ayrıca taşıma sektöründe gereken yakıt ekonomisi sağlanamamıştır.  Büyük otomobiller tercih edilir olmakta devam etmektedir.

İklim değişikliği ile mücadeleyi ciddi bir şekilde gözden geçirmek 2018 verilerine bakılırsa her zamankinden daha acil olmuş ve saptanmış hedeflere ulaşmak olanaksız duruma gelmeden global bir gayretle gidişata elkoymak gerekliliği herzamankinden fazla önem kazanmıştır.  Sözkonusu raporda TCEP’nin enerji konusunda hükümetlere, endüstriye ve diğer global aktörlere gereken bilgiyi vermeye ve yardımda bulunmaya hazır olduğu belirtilmektedir.  Çeşitli sektör ve teknolojilerde yenilenmesi eksik kalmış 100 den fazla

konuda derinliğine inceleme yapılmıştır. TCEP enerji politikası, yatırımı, gelişmelerin izlenmesi konularında 6000 araştırıcı ve 40 civarında ortak çalışma programları ile enerjideki dönüşümü izlemekte ve IEA’nın iklim değişikliği ve sürekli kalkınma hedeflerine hizmet etmeye çalışmaktadır. 

Bu durumda CO₂ üretmeden enerji üreten ve özellikle baz yük santrali olarak çalışan Nükleer güç santrallarının önemi artmaktadır.  Bu konuda çalışmalar devam etmekte özellikle küçük modüler reaktörlerin geliştirilmesine çalşılmaktadır.  Toryum kullanan ergimiş tuz reaktörleri de gelecek vaad etmektedir.  Ülkelerin enerji politikalarını biribirlerinden bağımsız olarak saptamaları, iklim değişikliği konusunda gelinen noktada kötü gidişi durdurmakta engel teşkil edebilir.  Enerji politikaları ve planlamaları ülkelerler için değil dünyanın geleceği için yapılmalıdır.  Bu çok zor bir hedef olmakla birlikte, “Son Pişmanlık Fayda Etmez” sözü de çok geçerlidir ve dünyanın bir yedeği yoktur. 

                                                                                                          Şarman Gençay

                                                                                                    Emekli Öğretim Üyesi