Ha valaki egyszer egy órát állt a Karacsáj-tó partján, az halálos sugárterhelést jelentett. A Karacsáj-tó egy kis vízfelület volt Oroszország déli Urál-hegységében, amelyet a szovjet nukleáris fegyverkomplexum (Majak) 1951-től bázisként használt. szabadtéri nagy aktivitású radioaktív hulladéklerakó. Idővel üledékében becslések szerint 4,44 exabecquerel (EBq) radioaktivitás halmozódott fel (körülbelül 120 millió cury) – ez körülbelül 2 és félszerese az 1986-os csernobili reaktorkatasztrófa teljes kibocsátásának. Egyes mérések szerint ez volt „a bolygó legszennyezettebb helye”. Ez a cikk a Karacsáj-tó teljes történetét, tudományos és emberi hatásait követi nyomon: a hidegháborús eredettől és a katasztrofális balesetektől kezdve az egészségügyi tanulmányokon át a hosszú, folyamatos kármentesítési erőfeszítésekig.
Karacsáj-tó (oroszul Ozero Karacsáj) egy apró tó (legfeljebb 1 km²) volt az oroszországi Cseljabinszki területen, a Majak plutóniumlétesítmény közelében. Az 1940-es és 60-as években Sztálin bombaprogramja a sebességet helyezte előtérbe a biztonsággal szemben. A kimerült nukleáris fűtőanyagot és folyékony hulladékot kezdetben a Techa folyóba, valamint a Kizil-Tasi és a Kizil-Tasi-tavakba bocsátották, szennyezve a falvakat és a mezőgazdasági területeket. Amikor még ezeket a nyitott ciklusú hulladéklerakókat is túl radioaktívnak ítélték, 1951-ben a Majak elkezdte a hulladékot a Karacsajba, egy közeli sekély tóba lerakni, amely nem tudta megfelelően hűteni a reaktorokat. 17 év alatt (1951–1968) a Karacsaj-tó üledéke becslések szerint 4,44×10^18 Bq radioaktivitást nyelt el, ami halálosan forróvá tette a környező zónát. Egy 1990-es jelentés megjegyezte, hogy a partvonal óránként körülbelül 600 röntgent bocsátott ki – ez elég ahhoz, hogy egy órán belül halálos dózist adjon le.
Ezeknek az ártalmatlanításoknak súlyos következményei voltak. 1957-ben egy Majakban történt tartályrobbanás (a kistimi katasztrófa) több száz petabekverelnyi hulladékot repített át a Déli-Uralon. 1968-ban aszály és szélviharok tették ki Karacsáj száraz medrét, becslések szerint 185 PBq port juttatva a levegőbe, és a szél menti közösségeket (több százezer embert) hosszú felezési idejű céziummal és stronciummal szennyezve. Az egészségügyi következményeket még mindig vizsgálják: a hosszan tartó, alacsony dózisú expozíció összefüggésben áll a Majakban dolgozó munkások és a folyóparti falusiak körében a megnövekedett rákos megbetegedésekkel.
A 2000-es évek elejére a nemzetközi aggodalom és egy orosz szövetségi biztonsági program több évtizedes kármentesítési munkálatokhoz vezetett. A mérnökök végül beton, kő és talaj alá temették a tavat (ez 2015–2016-ban fejeződött be), és a helyén most egy felszínközeli nukleáris hulladéktároló áll. A talajvíz-monitorozás és a környezeti vizsgálatok azonban folytatódnak, és a szakértők továbbra is megosztottak abban a kérdésben, hogy a munka valóban befejeződött-e. Ebben a hosszú távú elemzésben levéltári forrásokat, környezeti jelentéseket és lektorált kutatásokat gyűjtünk össze, hogy magyarázatot adjunk a Karacsáj-tó emelkedésére és süllyedésére, világosan meghatározott mértékegységek (becquerel, sievert stb.) és összehasonlító adatok felhasználásával. Megkülönböztetjük a megállapított tényeket (nemzetközi jelentésekből és kohorszvizsgálatokból) az értelmezéstől, és megjegyezzük az időérzékeny részleteket.
Karacsáj-tó (oroszul: Ozero Karacsáj) a Déli-Urál-hegységben feküdt Ozerszk városa (korábban Cseljabinszk-65) közelében, az oroszországi Cseljabinszki területen. Egy kicsi, sekély sztyeppei tó volt (csúcspontján mindössze 0,5–1 km²), körülbelül 620 méter tengerszint feletti magasságban. A tó vize el volt választva a talajvíztől, és nem volt kifolyása, így alkalmassá vált szennyvízgyűjtőként. Az 1960-as évekre területe néhány száz méterre zsugorodott az éghajlat és a szivattyúzás okozta vízkivétel miatt. Ma a „Karacsáj-tó” már nem létezik nyílt tóként; teljes egészében kőzettel, betonnal és talajjal töltötték fel. A helyszín a Majak körüli szigorúan őrzött nukleáris tilalmi zónában található.
Karacsáj komor hírnévre tett szert. Az amerikai nukleáris felügyeleti szervek már 1990-ben „a Föld legszennyezettebb helyének” nevezték. A tó üledéke hatalmas mennyiségű hosszú felezési idejű radionuklidot (nevezetesen cézium-137-et és stroncium-90-et) tartalmazott a nukleáris üzemanyag újrafeldolgozásából. A kormányzati jelentések és retrospektív tanulmányok megdöbbentő állításokat tettek: az 1960-as évek végére Karacsáj térfogatának 100%-a körülbelül 120 millió curie (4,44×10^18 Bq) radioaktivitást nyelt el. Összehasonlításképpen, az 1986-os csernobili reaktorbaleset nagyjából 2,5×10^7 curie (85 petabekverel) Cs-137 radioaktivitást bocsátott ki – egy nagyságrenddel kevesebbet. A kritikusok megjegyezték, hogy Karacsáj csúcspontján a partvonal dózisteljesítménye körülbelül 600 röntgen volt óránként, ami „elegendő egy ember egy óra alatti halálához”. (600 R/h nagyjából 6 sievert/órát jelent – ez a dózis kevesebb mint egy óra alatt akut sugárzási szindrómát és halált okoz.) Ezek az adatok megerősítik Karacsáj nevét, mint a valaha használt legveszélyesebb vízfelületet.
Az 1950-es és 60-as években a tó körülbelül 4,4 exabecquerel (EBq) radioaktivitást halmozott fel. A gyakorlatban ezt a Cs-137 (~3,6 EBq) és a Sr-90 (~0,74 EBq) uralta. (Egy exabecquerel = 10^18 Bq.) Összehasonlításképpen, a globális kihullás háttérdózisa mindössze néhány mikrosievert évente – a Karacsáj üledéke billiószor melegebb volt. Főbb adatok: az üledéke nagyjából 120 millió Ci (curie) vegyes nuklidot tartalmazott. 1968-ban a száraz tómeder hatalmas port termelt: a becslések szerint 185 petabekerel (PBq) (kb. 5 MCi) radionuklidot sodort a szél, megmérgezve a mezőgazdasági területeket és a falvakat. Még 1990-ben is a tó széléhez közeli műszerek még mindig ~600 R/h értéket mutattak. Ezek a mennyiségek – amelyekről a Worldwatch, az NRDC és a későbbi nyomozók is különféle jelentéseket készítettek – rávilágítanak arra, hogy Karacsáj hulladékkészlete mennyire eltörpült a többi nukleáris baleset hulladékkészletéhez képest (lásd az alábbi összehasonlító táblázatot).
1945-ben, röviddel Hirosima és Nagaszaki amerikai bombázása után Sztálin elrendelte egy gyorsreagálású program elindítását a szovjet bomba kifejlesztésére. A Majak Vegyi Kombinát (Chemkombinat-817), Moszkvától 900 mérföldre keletre, titokban épült (1948-ban készült el), hogy plutóniumot állítson elő nukleáris fegyverekhez. Mivel Sztálin a szovjet hasadóanyag-készleteket tartotta elsődleges fontosságúnak, hatalmas hatalmat adott a Majak vezetőinek. A telephelyen – a mai Ozerszk területén – atomreaktorok, vegyi üzemek voltak az üzemanyag-újrafeldolgozáshoz, és kezdetben nem volt szigorú hatósági felügyelet. A korai szovjet kézikönyvek a termelési teljesítményt helyezték előtérbe a biztonsággal szemben. Ez megteremtette a környezeti katasztrófák hátterét: a szigetelőrendszereket rögtönözték, és a rövidítések gyakoriak voltak.
Sztálin vezetése alatt a Majak teljes biztonság nélkül fokozta az újrafeldolgozást. A kiégett fűtőelemeket kémiailag „főzték” a plutónium kinyerése érdekében. A hulladéktermékek (erősen radioaktív folyadékok, amelyeket „tartály- és szűrlethulladéknak” neveznek) gyorsan felhalmozódtak. A mérnököknek kevés tapasztalatuk volt az ilyen hulladékokkal, ezért egyszerű tárolási és ártalmatlanítási módszereket alkalmaztak. Például tavak szolgáltak hűtő- és ülepítőmedencékként, nem pedig mesterséges tartályokként. A korai szovjet irodalom még úszó jégszigetek építését is fontolóra vette a hulladék tengerbe helyezésére. A gyakorlatban a legtöbb hulladékot a helyszínen tartották: a Majak körüli tavak és folyók akaratlanul is a forró radioaktivitás befogadóivá váltak.
A Majak új reaktorai kezdetben nyitott ciklusú hűtést alkalmaztak: a Kiziltas-tóból és a Techa folyóból merítettek vizet, és felmelegített, szennyezett vizet engedtek vissza a reaktorokba. Mind a Kiziltas-tó (egy kis magashegyi tó), mind a Techa folyó gyorsan veszélyesen radioaktívvá vált ettől a gyakorlattól. 1951-re ezt tarthatatlannak nyilvánították. A Karacsáj-tó a közelben volt, szinte teljesen kihasználatlan vízellátásként, és nem volt kivezetése – így „kényelmes” volt az ellenőrizetlen hulladéklerakáshoz. 1951 októberétől kezdve a Majak egyszerűen kezeletlen, nagy aktivitású folyékony hulladékot pumpált a Karacsájba. A tó medre gyorsan elnyelte a hulladékot; a tó saját vize elpárolgott, vagy hűtés céljából eltávolították, így a radioaktivitás a tómederben koncentrálódott.
A Majak reaktorai és újrafeldolgozó üzeme a korai évtizedekben soha nem vezetett be zárt hurkú hűtést vagy robusztus hulladékkezelést. A történelmi feljegyzések szerint mind a hat reaktor szűrés nélkül, közvetlenül a Kiziltasba és a Techába engedett vissza hűtővizet – radionuklidokkal szennyezetten. Csak akkor „zárták el a csapot” a vezetők, és szállították a hulladékot Karacsájba, amikor ezek a víztestek már erősen szennyezettek voltak. Más szóval, a nyitott ciklusú kialakítás véletlenül több vízgyűjtő területet is szennyezett be. Az 1950-es évek végére a Karacsáj-tó még a Majak üzemanyag-feldolgozásából származó szuperforró szűrleteket és iszapot is befogadta, amelyek nem maradhattak biztonságosan tartályokban. Ahogy egy visszatekintő összefoglaló fogalmazott: miután a Techát és a Kiziltast megtöltötték, „a gyakorlatot leállították, és ehelyett a Karacsáj-tóba ürítették, ami hamarosan „a Föld legszennyezettebb helyévé” tette. Ily módon a hidegháborús fegyverkezési verseny közvetlenül teremtette meg Karacsáj halálos örökségét.
A cézium-137 (felezési ideje ≈30 év) járult hozzá leginkább a Karacsáj-tó radioaktivitásához. A Cs-137 vízben oldott állapotban marad és agyagokhoz kötődik, így felhalmozódott a tófenék üledékében. Egy becslés szerint a Karacsáj-tó körülbelül 3,6×10^18 Bq (3,6 EBq) Cs-137-et tartalmazott. Ez az izotóp átható gamma-sugarakat bocsát ki, ami halálossá teszi, ha lenyelik vagy nagy koncentrációban vannak jelen. Az évtizedek múlásával a Cs-137 bomlása (felezési ideje 30 év) csökkentette az energiáját, de hosszú távú veszélyt jelent; még most is intenzíven radioaktív az üledék. A gyakorlatban a tófenék bármilyen megbolygatása újra mobilizálhatja ezeket a céziumraktárakat.
A stroncium-90 (felezési ideje ≈28,8 év) volt a másik fő izotóp a karacsáji hulladékban. Az Sr-90 hajlamos kötődni a csontszövethez, ami különösen a gyermekeknél növeli a rák kockázatát. A tó teljes Sr-90 készlete nagyjából 7,4×10^17 Bq (0,74 EBq) volt. Ezt az izotópot nagy mennyiségben állították elő a Majak reaktorai, és folyékony szennyvízzel és szemcsés hulladékkal is bekerült a tóba. Bár az Sr-90 kevésbé áthatoló sugárzást bocsát ki, mint a Cs-137, biokémiai felvétele különösen alattomossá teszi: a karacsáji radioaktív kihullásnak kitett közösségekben később megnövekedett csontrák- és leukémiaarányokat figyeltek meg, amelyek az Sr-90 fogyasztásával hozhatók összefüggésbe.
Ezek a megdöbbentő mennyiségek – összesen 4,44 EBq – több mint 15 évnyi lerakásból származnak. 1951 és 1968 között a Majak hatalmas mennyiségű folyékony hulladékot juttatott Karacsájba. Ennek nagy része a plutóniumtermelés koncentrált maradéka volt. Nagyjából 2,5×10^8 curie (~9,25 EBq) nagy aktivitású hulladék haladt át a Majak tartályain az 1950-es években; ennek körülbelül a fele a becslések szerint Karacsáj üledékében kötött ki. (A fennmaradó részt tartályokban tárolták, vagy máshol szivárogtatták ki.) A mérnökök az 1970-es évekre alkalmaztak némi megoldást (betont fecskendeztek az aljába, lásd: Kármentesítés), de a radioaktivitás nagy része addigra már leülepedt. Egy 1990-es beszámolóban az NRDC megjegyezte Karacsáj 120 millió curie-jét, és kiszámította, hogy a Cs/Sr terhelése „messze a Föld legradioaktívabban szennyezettebb tartályává” tette.
To put Karachay’s inventory in perspective: the 1986 Chernobyl reactor fire released about 5–12 EBq of all radionuclides (mostly short-lived) into the atmosphere, but only ~0.085 EBq of Cs-137 on the ground. Lake Karachay’s 4.44 EBq (mostly Cs/Sr) was of similar order to Chernobyl’s total release, but confined to <1 km². In effect, Karachay was far more sűrített: trillió Bq négyzetméterenként közvetlenül Majaknál, szemben Csernobil több százezer km²-en átívelő széles szórásával. A gyakorlatban ez azt jelentette, hogy a Karacsáj partjainál a lokális dózisteljesítmények nagymértékben meghaladták Csernobil által termelt szintet. Egy számítás szerint Karacsáj hulladékkészlete nagyjából 2,5-szerese volt Csernobil legrosszabb esetben mért radioaktivitásának. (Csernobil hatása azonban globális volt, míg Karacsáj kára intenzíven regionális.)
1957. szeptember 29-én katasztrofális baleset (később Kistim katasztrófának nevezték) történt Majakban, ami mélyen súlyosbította a karacsáji válságot. Egy nagy aktivitású folyékony hulladékot tároló földalatti tartályt felrobbantottak. termokémiai robbanásA nyomozók megállapították, hogy a tartály hűtőrendszere meghibásodott, és megjavítatlan maradt. A benne lévő hulladék (körülbelül 70–80 tonna) ~350 °C-ra hevült. A víz elpárolgott, kristályos nitrit- és acetát-szuszpenziót hagyva maga után. Azon a szeptemberi napon a keverék ~100 tonna TNT erejével robbant fel. A 160 tonnás betonfedél lerobbant, és a közeli épületek megrongálódtak. Csodával határos módon a tartálycsarnokban egyetlen üzemi dolgozó sem halt meg (percekkel korábban evakuálták őket egy meghibásodott riasztás után).
Az 1957-es robbanás hatalmas radioaktív felhőt küldött a Déli-Urál fölé. Körülbelül 800 petabekverel (20 millió curi) vegyes izotópot juttatott a környezetbe. Ennek az aktivitásnak a nagy része (körülbelül 90%-a) gyorsan hullott ki az erőmű közelében, súlyosan szennyezve a szomszédos Techa folyó medencéjét. De egy 2 MCi-t (80 PBq) tartalmazó füstfelhő több száz kilométerre terjedt szét a szélirányban. Egy napon belül a felhő 300–350 km-re északkeletre terjedt. Ez egy hatalmas „kelet-uráli radioaktív nyomot” (EURT) szennyezett be. A legrosszabb zóna – amelyet ≥2 Ci/km² stroncium-lerakódás határoz meg – körülbelül 1000 km²-t fedett le; még egy kevésbé szigorú határ (0,1 Ci/km²) is 23 000 km²-t és ~270 000 embert ölelt fel.
Az EURT veszélyes tilalmi zónává vált. A kezdeti szovjet jelentéseket erősen cenzúrázták, de a titkosítás alól feloldott adatok szerint több tucat falu feküdt a radioaktív kihullás útvonalán. A hatóságok az első hetekben titokban körülbelül 10 000 embert evakuáltak, és végül körülbelül 217 000 lakost érintett a robbanás. A terület tartós károkat szenvedett: fák pusztulása, mutálódott növényzet és Cs-137/Sr-90 izotóppal átitatott talaj. A szél felőli fenyvesekben egy éven belül „tűlevelek sárgulása” és növekedési hibák alakultak ki. (Figyelemre méltó, hogy mivel a balesetet rejtették, a helyiek gyakran a robbanás után is használták a szennyezett földet legeltetésre és növénytermesztésre.) A tartály helyszínétől mindössze 20 km-re fekvő Karacsáj-tó maga is radioaktív kihullásba került; amikor a szél iránya megváltozott, hasadási termékek érkeztek, amelyek tovább növelték a radioaktivitását. Összefoglalva, Kistim 800 PBq-os kibocsátása eltörpült Karacsáj saját radioaktív készletéhez képest, és szélesebb körű környezeti örökséget hagyott maga után az Urál-hegységben.
Az EURT veszélyes tilalmi zónává vált. A kezdeti szovjet jelentéseket erősen cenzúrázták, de a titkosítás alól feloldott adatok szerint több tucat falu feküdt a radioaktív kihullás útvonalán. A hatóságok az első hetekben titokban körülbelül 10 000 embert evakuáltak, és végül körülbelül 217 000 lakost érintett a robbanás. A terület tartós károkat szenvedett: fák pusztulása, mutálódott növényzet és Cs-137/Sr-90 izotóppal átitatott talaj. A szél felőli fenyvesekben egy éven belül „tűlevelek sárgulása” és növekedési hibák alakultak ki. (Figyelemre méltó, hogy mivel a balesetet rejtették, a helyiek gyakran a robbanás után is használták a szennyezett földet legeltetésre és növénytermesztésre.) A tartály helyszínétől mindössze 20 km-re fekvő Karacsáj-tó maga is radioaktív kihullásba került; amikor a szél iránya megváltozott, hasadási termékek érkeztek, amelyek tovább növelték a radioaktivitását. Összefoglalva, Kistim 800 PBq-os kibocsátása eltörpült Karacsáj saját radioaktív készletéhez képest, és szélesebb körű környezeti örökséget hagyott maga után az Urál-hegységben.
Az 1960-as évek közepére maga Karacsáj is zsugorodni kezdett. A szándékos lecsapolás és a többéves aszály kombinációja fokozatosan feltárta a tómeder medrét. Helyi beszámolók (és műholdas adatok) szerint a vízvonal 1967-re drámaian visszahúzódott. Már 1963-ban a tó vizének nagy részét kiszivattyúzták Majak erőművének hűtésére, és 1967-re az erős szél port kavart fel a kiszáradt üledékből. A kiszáradás lényegében hatalmas porforrássá tette Karacsájt.
1968 tavaszán heves szélvihar söpört végig a kopár tómederen. A korabeli szovjet források hallgattak, de a későbbi elemzések szerint egyetlen nap alatt körülbelül 185 petabekverelnyi radioaktív port juttattak a levegőbe. Ez hatalmas mennyiségű, talajrészecskékhez tapadt Cs-137 és Sr-90 izotópot tartalmazott. A kihullófelhő több tíz-száz kilométeren keresztül, szélirányban haladva, átmenetileg megemelve a sugárzási szintet a környező régióban. A por a Kyshtym által nem érintett füves területek és mezőgazdasági területek nagy részét szennyezte be. Mivel az izotópok már leülepedtek az üledékben, ez az esemény... hozzáadva a Karacsáj-tó környezeti hatására anélkül, hogy növelte volna a teljes készletet – csupán újra szétszórta azt.
Bár a pontos számok bizonytalanok, a szovjet feljegyzések arra utalnak, hogy több százezer ember volt kitéve ennek a pornak. Egy korabeli jelentés szerint a cseljabinszki régió nagyjából 500 000 lakosa mérhető radioaktív kihullás-szennyezést kapott. Sokan vidéki falvakban éltek, és a tótól mindössze kilométerekre lévő legelőket használtak. A szennyezett takarmányon legelő állatállomány radionuklidokba került. Anekdotikus bizonyítékok (amelyeket jóval később gyűjtöttek) és nyomon követési vizsgálatok megerősítették, hogy 1968-ban több tucat falu kapott tíz-száz millisievert nagyságrendű dózist – ami évtizedekkel később növelte a rák kockázatát. Fontos megjegyezni, hogy az akkori lakosokat nem tájékoztatták a veszélyről, és folytatták a normális életet. Csak az 1990-es években tudták független tudósok megbecsülni az esemény mértékét. Összefoglalva, az 1960-as évek végén bekövetkezett katasztrófa megsokszorozta a Karacsáj-tó kárait azáltal, hogy hatalmas vidéki lakosságot sugárzott be, aminek a pontos számszerűsítése máig nehéz.
Az ezt követő években orvoskutatók követték nyomon a sugárterhelésnek kitett populációk egészségi állapotát. Például a szovjet „Techa folyó kohort” tanulmány (28 000 falusi lakos Majaktól lefelé) statisztikailag szignifikáns növekedést jelentett a szilárd daganatok és bizonyos leukémiák előfordulásában a kitett személyeknél a nem kitett kontrollcsoporthoz képest. Hasonlóképpen, Alexander Shlyakter történelmi munkásvizsgálatai (az NRDC idézi) azt mutatták, hogy a Majak erőmű azon dolgozóinál, akik több mint 100 rem (>1 Sv) sugárterhelést kaptak, a rákos halálozási arány 8,1% volt, szemben az alacsonyabb sugárterhelésnek kitett munkavállalók 4,3%-ával. A környező régióban sok embernél alakult ki krónikus sugárbetegség (egy szovjet diagnózis a krónikus sugárterhelés okozta több szerv károsodására), pajzsmirigy-rendellenességek (a tejben található I-131 izotóp miatt) és más sugárzással összefüggő betegségek. Egy szakértő orvos, Dr. Mira M. Kosenko több ezer „sugárzás áldozatát” kezelte Ozerszkből, a leukémia és a születési rendellenességek magas arányát a Majak kibocsátásainak tulajdonítva. Bár nem minden hatás közvetlenül Karacsájra vezethető vissza, a Karacsáj jelentős forrás volt egy tágabb szennyezési forgatókönyvben. Összességében a kohorszvizsgálatok megerősítik, hogy az 1950-es és 60-as években végzett kitettségek növelték az élettartamra vetített rákkockázatot: egy brit jelentés megjegyzi, hogy ezek a Mayak munkásokkal és falusiakkal végzett vizsgálatok „a Föld bármely ismert populációjához képest a legnagyobb számú egyént és a legmagasabb krónikus kitettséget mutatják”.
A sugárzás az atomok ionizálásával és a kémiai kötések felbomlásával hat a szervezetre, különösen a DNS-ben. A sievert (Sv) a dózisegyenérték mértékegysége, amely a biológiai hatást méri (1 Sv egy nagyon nagy dózis – elég ahhoz, hogy súlyos sugárbetegséget okozzon). A régebbi egység, a röntgen (R) a levegő ionizációját méri (≈0,0093 Gy a szövetekben). Gamma/röntgensugarak esetén 1 R körülbelül 0,009 Gy (9 milligray) rakódik le a szövetekben, ami nagyjából 0,009 Sv (mivel a röntgensugarak γ-értéke 1 Gy ≈1 Sv). Így a 600 R/h körülbelül 600×0,009 = 5,4 Sv/h-nak felel meg a szövetekben. Ezzel a sebességgel a halálos teljes testdózis (~6–7 Sv) alig több mint egy óra alatt halmozódik fel. A gyakorlatban már 4 Sv akut beadás esetén is a kitett emberek körülbelül felét megöli orvosi ellátás nélkül. A Karacsáj-tó üledéke nagyjából ezt a 600 R/h-s mezőt generálta. Gyakorlatilag egy órán át a parton állva halálos dózist lehetett volna leadni bárkinek, aki nem volt védve.
A híres „600 R/h” adat egy 1960-as NRDC jelentésből származik, amelyet a WISE szakirodalom idéz. A tó egyik kibocsátási nyílásánál mérték a sugárzást (a kármentesítés előtt). A 600 R/h körülbelül 6 Sievertnek felel meg óránként. Ezen a szinten 10 perc alatt 1 Sv halmozódhat fel – ami elég ahhoz, hogy heveny hányingert és sugárbetegséget okozzon. Egy óra alatt ~6 Sv sugárzást adna le: jellemzően halálos kimenetelű, kivéve, ha a személy azonnal intenzív ellátást kap (ami a titkos Mayak zónában nem volt elérhető). (Ezzel szemben egy tipikus mellkasröntgen ~0,0001 Sv.) Ez a dózisteljesítmény nem volt egyenletes: egyes forró pontok valószínűleg meghaladták a 600 R/h-t. A történelmi beszámolók bizonyos forró homokpadokon akár 700 R/h-t is említenek.
Sejtszinten a nagy dózisú sugárzás (néhány sievert felett) azonnali szervelégtelenséget okoz. Széttépi a vérsejteket és károsítja a bélnyálkahártyát, ami belső vérzéshez és fertőzéshez vezet. Már a halál előtt is, a ~6-10 Sv-es sugárterhelés áldozata napokon belül hányást, hajhullást és neurológiai tüneteket tapasztalhat. Az alacsonyabb dózisok (1-4 Sv) sugárbetegséget váltanak ki, és jelentősen növelik az élethosszig tartó rák kockázatát. A mérsékelt dózisoknak való krónikus kitettség (mint például a közeli falvakban) évekkel később szürkehályogot, meddőséget, pajzsmirigyproblémákat és rákot okozhat. Állatoknál a ~100 Gy/kilogramm feletti dózisok percek alatt azonnal elpusztítják a sejteket; az emberek Karacsáj sebességével körülbelül 16 perc alatt érik el a 100 Gy-t a szervezetükben (~10 000 R). Így a tófenék radioaktivitása szó szerint életveszélyes volt minden árnyékolás nélküli lény számára.
Ha valaki az 1960-as években védekezés nélkül sétált volna be Karacsáj tilalmi zónájába, akut sugárzási szindróma (ARS) alakult volna ki. ~3 Sv feletti dózisoknál a korai tünetek (hányinger, hányás) perceken vagy órákon belül jelentkeznek. 6 Sv dózisnál valószínűleg heteken belül meghal az ember. A 600 R/h (~6 Sv/h) sugárzás már az első óra végére teljes ARS-t okozott volna: csontvelő-károsodást, hajhullást, immunrendszer-összeomlást. (Egyes beszámolók szerint a tó közelében élő vadkutyák és madarak a száraz nyarak alatt sugárbetegségben pusztultak el.) Ezzel szemben néhány perc a tóparton csak szubakut betegséget okozhatott. Ez a halálos veszély volt az egyik oka annak, hogy a Majak munkásai mindig távirányítású gépeket használtak, amikor a tó száraz volt – és ezért tartották távol az őrök az embereket. Összefoglalva, a Karacsájban jelentett dózisteljesítmények páratlanok voltak, és könnyen magyarázták az „egyórás halálesetek” állítást.
Karacsáj sorsa nem elszigetelten kezdődött. 1949 és 1956 között a Majak folyamatosan nagy aktivitású hulladékokat bocsátott közvetlenül a Techa folyóba. Egy jelentés becslése szerint körülbelül 96 millió m³ radioaktív folyadék került a Techába (körülbelül 115 PBq radionuklid) ebben az időszakban. A Techa áramlása stroncium-90-et és cézium-137-et szállított lefelé a hűtőtározók és falvak láncolatába. A szovjet hatóságok nem zárták le azonnal a folyót: a falusiak ittak, mosakodtak és horgásztak benne. Csak később emeltek kerítéseket a Techa nagy részén. A Techa kibocsátását végül 1956-ban leállították (részben azért, mert Karacsáj hulladékot szállított), de addigra egy nagy „tározólánc” (R-3-tól R-11-ig terjedő tározók) és a Kiziltas-tó már szennyezett volt.
Több mint 30 falu feküdt a Techa folyó mentén. Több száz kilométernyi farm és legelő kapott radioaktív kihullást. Az 1950-es években a Majaktól lefelé eső területeken élők radionuklidokkal teli vizet és tejet ittak. Későbbi felmérések során Techa vízzel öntözött mezőgazdasági területeket találtak. Konzervatív becslések szerint több tízezer falusi kapott életük során több tíz millisievertet meghaladó dózist (némelyikük valószínűleg >100 mSv). A terhes nőket és a gyermekeket különösen érintette a tejben található stroncium-90 és az étrendben található cézium-137. (Például a Techa folyó teje az 1950-es évek elején elérte a 15–50 Bq/l I-131 és Cs-137 szintet, ami a csecsemők pajzsmirigykárosodását több ősz holdnyi adaggal okozta.) A szovjet népszámlálási adatok hivatalosan a csecsemőhalandóság és a magzati rendellenességek számának növekedését mutatják a Techa falvakban az 1950-es évek végén, ami összhangban van a magas sugárterheléssel. A teljes demográfiai károkat még elemzik, de egyértelmű, hogy Karacsáj szennyezése egy nagyobb, a Techa-medencére összpontosuló regionális hatás része volt.
Az 1950-es években indított és a mai napig nyomon követett Techa folyó kohort kutatása nagyrészt a rendelkezésünkre álló tudást tartalmazza. Ez a projekt körülbelül 28 000 falusi lakost követ nyomon, akiket felnőttkoruktól kezdve kitettek a szennyezésnek. A legújabb publikációk arról számolnak be, hogy... statisztikailag szignifikáns a Techa sugárzásnak kitett populációban a szilárd daganatok (különösen az emlő-, máj-, tüdő-) és bizonyos leukémiák túlzott előfordulása a nem sugárzott kohorszokhoz képest. Például egy elemzés kimutatta, hogy a felhalmozott dózis minden további gray-je nagyjából megduplázta a leukémia kockázatát. Egy másik megállapítás: az 1950-es években a takarítók (akit „likvidátoroknak” neveztek), akik lemosták a szennyezett városi területeket (beleértve az Ozerszk utcákat is), később jelentősen magasabb morbiditási arányt tapasztaltak. Röviden, a régióban végzett kohorszvizsgálatok a Majak kibocsátásait (Techába és Karacsájba) hosszú távú egészségkárosodással kötik össze. Ezeket az eredményeket lektorált folyóiratokban publikálták, és a közegészségügyi értékelések alapvető bizonyítékait képezik.
Visszatekintve, Karacsáj tragédiája részben a techai kudarcokból fakadt. A techai fiaskónak sürgős ellenőrzéseket kellett volna végrehajtania (falvak lezárása, a kibocsátások leállítása), de Majakban a minta a következő volt: a kihulló anyagot „a környezetben” kell elszigetelni, és folytatni. Valójában, amikor a techai tó lilává és halálossá vált, Majak egyszerűen „felhagyott a folyó használatával”, és a hulladékot Karacsájba vitte. Ez tükrözi a korabeli gondolkodásmódot: nincs alternatíva és nincs külső ellenőrzés. A nemzetközi megfigyelők később ezt „szegénység tárolásának” nevezték – a kockázatnak a tehetetlen vidéki polgárokra való kiterjesztését. Végső soron a történelem azt mutatja, hogy a korai szovjet hulladékgazdálkodási politikák figyelmen kívül hagyták az alapvető elszigetelést. A Karacsáj-tó csak azért vált az új vízgyűjtővé, mert minden más lehetőség katasztrofálisan kudarcot vallott.
Tanulságos Karacsájt az 1986-os csernobili katasztrófával szembeállítani.
Karacsáj veszélye a koncentrációban rejlett. Radioaktivitása egy helyen sűrűn volt jelen. Csernobil kára a szétszóródásból származott: a mérsékelt radioaktivitás hatalmas területen terjedt el. A Karacsáj-tó valójában öt szempontból is „forró pont” volt: rendkívül magas helyi dózis, nagy izotóp-diverzitás, mély üledéktározók és krónikus szivárgások a levegőbe/talajvízbe. Csernobil egyszeri sokkhatás volt, amely idővel felhígult. A helyszínen dolgozók számára egy csernobili tűzoltó talán néhány sievertet kapott óránként (2–3 R/perc = 120–180 R/h a reaktor tetején). 1967-ben Karacsájban egy folyamatos óra 600 R/h mellett halálos lehetett.
Környezetvédelmi szempontból mindkét katasztrófa nyomot hagyott. Csernobil több ezer km²-t tett veszélyessé az erőmű körül; Karacsáj legfeljebb néhány tucat km²-t szennyezett be intenzíven (plusz a Techa vízgyűjtő területet). Karacsáj öröksége azonban magában foglalt olyan eltemetett hulladékot, amely még mindig ott van: bár a tó fel van töltve, üledékrétege több millió üveghulladék-tömbhöz hasonlít. A talaj és a talajvíz szennyezettsége Karacsáj környékén továbbra is aggodalomra ad okot. Csernobil maradék talajszennyezésének felezési ideje évtizedektől (Cs-137) évszázadokig (Sr-90, Pu) terjed. Gyakorlatilag egyik helyszín sem lesz „tiszta” évszázadokig – de Karacsáj fenyegetése lokalizáltabb, és elsősorban elszigeteléssel kezelhető, míg Csernobil terjedése nemzetközi megfigyelést (a NAÜ-n keresztül) és határokon átnyúló szerződéseket igényelt.
Csernobil azonnal világhírré vált: a sugárzás beborította Európát és megrémítette a közvéleményt. Karacsáj ezzel szemben a szovjet fegyverprogram része volt. A „halálos tóról” csak az 1990-es években érkezett hír a világba. Nyugati szakértők később Karacsájt „elfeledett Csernobilnak” vagy „Kishtim húgának” nevezték. A szovjet tabu, amely minden tudósítást tiltott, azt jelentette, hogy az 1960-as és 80-as években nem jelent meg nemzetközi segítségnyújtás vagy nyomásgyakorlás. Karacsáj még ma is kevéssé ismert a szakmai körökön kívül. Összefoglalva, tisztán fizikai értelemben Karacsáj koncentrált sugárzása nagyobb volt, mint Csernobilé, de politikailag és földrajzilag egy lokalizált, titkos katasztrófa volt.
Az 1970-es évek végén a szovjet hatóságok megkezdték a mérnöki javításokat. 1978 és 1986 között a Karacsáj-tó nagy részét üreges betontömbökkel és kaviccsal töltötték fel. A gyakorlatban a munkások mintegy 10 000 téglalap alakú tömböt (egyenként több száz kg-ot) dobtak a tóba, hogy csökkentsék a térfogatát és rögzítsék az üledéket. Ez a fázis egy nagyjából 2 méter mély megerősített alapot hozott létre a további munkálatokhoz. Az elképzelés az volt, hogy a víz alá helyezett tömbök lassítják az eróziót, és tömeget biztosítanak a szennyezett agyag víz alatt tartásához. Ezután a maradék vizet kiszivattyúzták, így egy iszapos medencét hagyva a tömbök tetején. Az 1980-as évek sugárzási felmérései megerősítették, hogy a dózistér továbbra is magas volt, de a tömbök a tó elszigetelésének első jelentős lépését jelentették.
Miután a tó részben feltöltött, a mérnökök elkezdték csökkenteni a vízszintes kiterjedését. Ideiglenes gátakat építettek és lecsapolták a sekélyebb területeket. Az 1990-es évekre a felszíni vízterület szinte nullára csökkent. Ez becslések szerint 85 000 m³ nedves, szennyezett iszap maradt a központi gödörben (az 1990-es évek végi adatok szerint). Ebben a fázisban a munkások több tíz centiméter homokot és agyagot is fektettek le a legsűrűbb forró pontokra. Ezek a rétegek csökkentették a közvetlen sugárzást és az eróziót. Egyes helyeken árkokat ástak a lefolyás felfogására. 2000-re az egykori tó lényegében egy iszapos, lapos hulladékmederré vált, amelyet véglegesen le kellett zárni.
Az utolsó fázis egy modern szövetségi program (2008–2015) keretében valósult meg, amelynek célja a Majak tó „radonforrásainak” felszámolása volt. 2015-re a terv a medence teljes feltöltése és lefedése volt. A Roszatom jelentései szerint a bezárás előtti hónapokban 650 m³ speciális betont injektáltak a tó aljába 38 fúrólyukon keresztül. Ezután nehézgépek vastag kőzet- és betonrétegeket borítottak a medrébe. A Nukleáris Biztonsági Intézet (IBRAE) szerint 2015 végére a teljes korábbi tómedret megerősített kő- és betonréteg borította. 2015. november 2-án Oroszország bejelentette, hogy Karacsájt „lezárták” – ami azt jelentette, hogy a hulladékot fizikailag is elszigetelték a légkörtől. Lényegében a szennyezett iszapot több méternyi inert feltöltés alá temették.
Bár a medencét 2015-ben feltöltötték, a tervezők 2016-ban véglegesítették. 2016 decemberére elkészült a védő termőtalaj és a kőzetsapka. A Rosatom szerint a lezárás utáni 10 hónapos monitoring (2015. december – 2016. szeptember) a felszínen a „radioaktív lerakódások egyértelmű csökkenését” mutatta. A személyzet többrétegű szigetelést helyezett el: először egy bentonitos agyaglapot (a víz blokkolására), majd nagyméretű törőköveket, majd egy méter tömörített homokot/agyagot, végül kavicsot/földet. Ez egy „száraz tároló” halmot hozott létre: a régi tó ma egy nagy, bekerített radioaktív hulladéklerakó. A Rosatom és a szabályozó szervek kijelentették, hogy látható kibocsátás nem történik. Egyes kritikusok (lásd alább) azonban attól tartanak, hogy a felszín alatti vízáramlások végül mobilizálhatják a szennyeződést, hacsak nem szivattyúzzák vagy tartják vissza folyamatosan.
2017-re a Karacsáj-tó már nem tartalmazott vizet – medencéje felszínközeli nukleáris hulladéktárolóvá vált. Egy tó létezésének minden jele eltűnt. A tisztviselők szerint a helyszín „véglegesen” stabilizálódott; sőt, a helyi táblák mostantól a Majak örökségében keletkezett hulladék állandó száraz tárolójaként emlegetik. Az egész terület a Majak tilalmi zónáján belül marad, szigorú, katonai jellegű biztonsággal. Ozerszk lakosainak tilos a látogatás, és minden hozzáférést a Roszatom (a Majak-adminisztráción keresztül) ellenőriz.
Egy továbbra is komoly aggodalomra ad okot a talajvíz. A feltöltés előtt Karacsáj hulladéka 8-20 méterrel a talajvízszint felett volt. A hatalmas feltöltés ellenére a felszín alatti víz továbbra is folyik a telephely alatt a Techa és más vízgyűjtők felé. Egyes tanulmányok szerint a talajvízben több tíz megabecquerel radionuklidok (különösen az Sr-90) vannak köbméterenként. A Roszatom elismeri a folyamatos szivárgásokat: arról számolnak be, hogy megfigyelő kutakat üzemeltetnek a korábbi tó körül, és vizet szivattyúznak a terjedés megakadályozása érdekében. Röviden, bár a tó „le van zárva”, a radioaktív víz lassan vándorol. A becslések szerint több évtizedbe is telhet, mire a szennyező anyagok elérik a szabályozási küszöbértékeket a víztartó réteg mélyebb rétegeiben.
A szennyezés tartóssága miatt hosszú távú monitoring programot hoztak létre. A Roszatom, valamint olyan intézmények, mint az IBRAE (Moszkva) és a vízmérnöki szervezetek rendszeresen vesznek mintákat a talajvízkutakból, a felszíni vizekből, a talajból és a levegőből a telephelyen. A Roszatom 2016-os nyilatkozata szerint a lezárást követő első 10 hónapban a monitoring „a felszínen lévő radioaktív lerakódások egyértelmű csökkenését mutatta”. A tervek szerint még sok évig folytatják az ellenőrzéseket. Ezenkívül az orosz egészségügyi ügynökségek és nemzetközi együttműködések keretében folytatódik a helyi lakosság (az Ozorszkij-hegység gyermekei és a Majak-hegység dolgozói) járványügyi monitorozása. Ezeknek az erőfeszítéseknek a célja a szennyezés vagy az egészségügyi problémák esetleges újbóli megjelenésének korai felismerése.
Nem. Karacsáj partjai már a feltöltés előtt is tiltott területek voltak. A tó a Majak körüli „egészségügyi elidegenítési zónán” belül feküdt. Csak speciálisan képzett személyzet (dózismérőkkel és védőfelszereléssel) közelíthette meg Karacsájt, és akkor is általában csak karbantartás céljából. Ma a terület Ozerszk nukleáris biztonsági övezetének részeként kerítéssel és őrséggel van körülvéve. A civilek belépése szövetségi törvény által tiltott. Túrák és kutatói látogatások nem engedélyezettek (a hivatalos tudósokon kívül). Röviden, a Karacsáj-tó állandó... forró zóna az orosz nukleáris komplexum része, nem nyilvános helyszín.
A legnagyobb vizsgált sugárterhelésnek kitett csoport a Majak munkáscsoportja. Ez körülbelül 25 757 munkást (mindkét nemet) foglal magában, akiket a Majakban 1948 és 1982 között foglalkoztattak. Ezek a munkások krónikus, gyakran magas sugárterhelést kaptak (beleértve a belső plutóniumot is). Évtizedek óta követik őket közös orosz-amerikai vizsgálatok. Az elemzések statisztikailag szignifikáns sugárzási hatásokat erősítenek meg: például egy mérföldkőnek számító 2013-as tanulmány szoros összefüggéseket talált a plutónium dózisa és a tüdő-, máj- és csontrák között. Összességében a Majak munkáscsoportot tartják „a Föld bármely ismert populációja közül a legnagyobb számú egyénnek és a legmagasabb krónikus sugárterhelésnek”. E munkások közül azóta nagyjából 5000-en haltak meg, nagyrészt az expozíciójukhoz kapcsolódó rákos megbetegedésekben. A munkásokkal kapcsolatos tanulmányok segítenek számszerűsíteni, hogy a Karacsájhoz kapcsolódó műveletekből származó belső és külső sugárzás hogyan alakult ki betegségkockázatként.
A közeli Ozerszk városában, korábban Cseljabinszk-65 néven, több ezer gyermek nőtt fel radioaktív kihullás és rutinszerű kibocsátások közepette. Az egyik különösen nagy kockázatot a radioaktív jód jelentette: Ozerszkben a tej és a leveles zöldségek a Majak kibocsátásaiból származó levegőben szálló I-131 radioaktív szennyezést kaptak (különösen 1949–1951 között). Helyi orvoskutatók (pl. A. I. Bezborodov fizikus) pajzsmirigycsomók és pajzsmirigy-alulműködés eseteit dokumentálták gyermekeknél az 1950–70-es években. Az Ozerszkből (a Techával párhuzamosan) származó kohorszadatok a pajzsmirigyrák arányának szerény növekedését jelzik más régiókhoz képest, ami összhangban van az alacsony szintű I-131 dózisokkal. 1990-re ezek a megállapítások és a szennyezett falvakból származó eredmények arra késztették a szovjet egészségügyi hatóságokat, hogy felhívják a figyelmet a helyzetre. Lényegében a Majak munkásainak gyermekeinek teljes generációját kitett kohorsznak tekintik, és egészségügyi eredményeiket továbbra is figyelemmel kísérik, különösen a pajzsmirigyre és a leukémiára gyakorolt hatások tekintetében.
A szovjet orvosok alkották meg a krónikus sugárbetegség (KRS) kifejezést a Majaki telephely környékén számos techai falusinál és munkásnál megfigyelhető, hosszú távú, többféle tünetet fellépő betegségre. A KRS olyan tüneteket foglal magában, mint a fáradtság, a vérszegénység, az érzelmi labilitás és a szürkehályog. Dr. M. M. Koszenko (a cseljabinszki orosz sugárgyógyászat megalapítója) több ezer KRS-esetről számolt be a túlélők körében. Az 1960-as és 80-as évekbeli hivatalos szovjet felmérések szerint a KRS gyakori volt azoknál, akik >0,5 Sv kumulatív dózist kaptak (különösen az 1950-es évek kibocsátásai során), és azoknál, akik >1 Sv kumulatív dózist kaptak. A modern újraértelmezés szerint számos KRS-diagnózis átfedésben van azzal, amit ma sugárzás okozta rendellenességeknek neveznénk. Míg az akut sugárzási szindrómát (ARS) soha nem jelentették széles körben (Karacsájban nem dokumentáltak hirtelen halálesetet), a KRS a krónikus alacsony dózisú expozíció alattomos természetét tükrözi. Valóságáról Oroszországon kívül viták folynak, de a régióban jelentős közegészségügyi aggodalomra adott okot, ami alátámasztotta a helyi orvosok túlélők orvosi támogatására irányuló kampányait.
Több kohorszvizsgálat is számszerűsítette a rákos megbetegedések számát. A Techa folyó kohortja (28 000 fő) a szilárd daganatok és a nem krónikus leukémia (NLL) leukémiák jelentős többletét mutatta ki, amelyek összefüggésben álltak a dózissal. Például a Techa mentén gyermekkorukban sugárzásnak kitett nőknél magasabb volt az emlő- és pajzsmirigyrák aránya. A Mayak munkásai között statisztikailag szignifikánsan többlet tüdő-, máj- és csontrákot azonosítottak a plutónium dózisával. Egy elemzésben a tüdőrák kockázata ~3%-kal nőtt mGy alfa-sugárzásonként. Összefoglalva, ezek az eredmények összhangban vannak a nemzetközi sugárzási kockázati modellekkel: nagyjából néhány további rákos megbetegedés 100 sugárzásnak kitett emberre vetítve sievertenként. Az egyes esetek hozzárendelése azonban továbbra is összetett (nincs egyetlen „füstölgő puskacső áldozat”). Ehelyett a tudósok kohorszokban és kockázatnövekedésekben beszélnek. A mai napig nincsenek publikált bizonyítékok a sugárzással összefüggő genetikai betegségekre a leszármazottakban (az egyetlen vizsgált kohorsz kicsi). Karacsáj emberi költségét tehát statisztikailag mérik – több ezer elveszett életév rákos megbetegedések és krónikus betegségek miatt –, nem pedig egyetlen nyilvánosságra hozott katasztrófaként.
A Kisztymi csóva a Kelet-Urál Radioaktív Nyomvonalát (EURT) hagyta el, amely egy széles szennyezési öv Majaktól északkeletre. A hivatalos NAÜ térképek szerint mintegy 1000 km² földterület volt erősen szennyezett (Sr-90 ≥ 2 Ci/km²), és továbbra is kizárást indokolt. Az alacsonyabb szintű kihullás azonban akár 23 000 km²-re is szétterjedt a szennyezésben. Ma ennek a területnek egyes részei kvázi lezártak. A műholdfelvételek és a terepi felmérések azt mutatják, hogy az 1957-es kihullásmintázatok továbbra is jelen vannak a talajban és az erdőkben. Számos EURT faluban továbbra is megemelkedett a háttérsugárzás, és bizonyos korlátozások vannak érvényben (például a helyi tej vagy gomba fogyasztására vonatkozóan). Az EURT Cseljabinszk és Kurgáni területek egyes részeit fedi le, beleértve olyan városokat is, mint Muszljumovo és Janicskino, amelyek továbbra is szigorúan szabályozottak.
Nem csak Karacsáj vize volt érintett. A Techa folyó és víztározó-kaszkádja (3., 4., 10., 11., 17. víztározó) továbbra is radioaktív. (Például az R-9 víztározó = Kiziltas-tó még mindig ~10^5–10^6 Bq/m³ Cs-137 szintet mutat, ami sokszorosa a háttérsugárzásnak.) Néhány kisebb tó, amelyek a Majak hűtőhálózatának részét képezték, szintén szennyezett lett. Lefelé az Iszet folyó és a Tavatuj-tó szennyezettsége végül meghaladta a normál szintet. A helyi élővilág (halak, békák) ezekben a vizekben évtizedekkel később is Cs-137 nyomokat mutat. Összességében a következménye annak, hogy a Déli-Urál folyóinak és tavainak hálózatát megváltoztatta a szovjet nukleáris program. A kistimi és karacsáji események során a szárazföldi áramlás a környező lápokba és erdőkbe is szétterítette a szennyeződést.
A legszennyezettebb zónákban súlyos ökológiai károk voltak. Már 1958-ban megfigyelték a biológusok a fenyvesekben a sugárzás okozta sérüléseket: a tűlevelek sárgultak, a növekedés lelassult, és a fák pusztulása megugrott az 500 Ci/km²-nél nagyobb sugárzási szinttel rendelkező területeken. Magán az egykori tavon a rovaroknál nagyobb élőlények nem tudtak túlélni az üledékek közelében. (Az 1960-as években végzett tanulmányok csak néhány rágcsálót és rovart figyeltek meg a part közelében, mindegyik elsorvadt és erősen radioaktív.) Csapadékos években a vándormadarak leszállhatnak az iszapra, majd elrepülhetnek, akaratlanul is terjesztve a szennyeződést. A tilalmi zónákban élő egyes állatok (szarvasok, vaddisznók) továbbra is magas Cs-137 szintet mutatnak, ami időnként vadászati tilalmat vált ki, ha túl messzire vándorolnak. A vízi élővilág összeomlott: Karacsáj felett a vízben lévő sugárzás halálos volt a halakra (évtizedekig nem fogtak halat). Hosszú távon a modellek azt jósolják, hogy a radionuklidok lassan körforogni fognak a biótában (pl. a talajból Cs-137-et koncentráló gombák), így az ökoszisztéma zavart marad. Azonban az emberi tevékenység több mint 60 éves hiánya azt jelenti, hogy az EURT és Karacsáj térségének egyes részein a vadvilág újraéledt (pl. a farkasok és a sasok valójában gyakoribbak lehetnek, mint Csernobil környékén). A tanulmányok mégis megerősítik a genetikai mutációkat és a csökkent termékenységet az EURT-ből származó pocok laboratóriumi tesztjeiben.
Karacsáj és az EURT környéki talajt intenzíven borítja radioaktivitás. Az 1970-es években végzett mérések kimutatták, hogy a Cs-137 1-3 méter mélyen behatolt a talajba Kistim közelében és a tómeder egyes részein. Egyes területeken több mint 3,4 méternyi lösz- és tőzegréteg szennyezőanyag-koncentrációja meghaladta a helyi háttérkoncentrációt. Lényegében a heves esőzések és a szél soha nem mosták el vagy temették el teljesen a Cs-t és a Sr-t. Magában a Karacsáj-medencében az üledék felső méterének feltöltődése után is „forrónak” (a háttérszint felett) számít. A környező mezőgazdasági területeken, amelyek 1968-ban porral borították be a talajt, a felső 15-20 cm-es talajrétegben még mindig enyhén emelkedett a Cs-137 szint. Évtizedek alatt a radioaktivitás fele lebomlik (a Cs-137 30 éves felezési ideje), de az eredeti szennyezés jelentős része a talajban marad. Ennek eredményeként a földterületeket korlátozások sújtják: egyes falvakban betiltották a helyi gombák vagy a radionuklidokat bioakkumuláló vadak értékesítését.
A Karacsáj-tó története alapvetően a mérnöki kudarcról és a titkolózásról szól. A Majakban a hibák többek között a következők voltak: a hulladéktárolás rossz kialakítása, a környezetben való minimális hígítás és a megfelelő elszigetelési kultúra hiánya. Számos műszaki hiba kiemelkedik: a nyitott ciklusú hűtés megválasztása, az egyfalú rozsdamentes hulladéktartályok és a másodlagos elszigetelés elhagyása. Intézményileg a külső felügyelet hiánya lehetővé tette a szokásos biztonsági intézkedések figyelmen kívül hagyását. Amikor balesetek történtek (mint például Kistimben), az eltussolás azt jelentette, hogy a hibákat soha nem elemezték vagy hozták nyilvánosságra teljes mértékben. Még évtizedekkel később is olyan mérnökök, mint Nyikityin, megjegyzik, hogy a kármentesítés „nem kis feladat”, mert kevés korábbi kutatás létezett arról, hogyan lehet biztonságosan lezárni egy ilyen szennyezett helyszínt. Röviden, a Karacsáj-tó azért történt, mert a hulladékártalmatlanítás teljes filozófiája a „hígítás és szétszórás” elvére épült, amit a modern nukleáris biztonsági szabványok határozottan tiltanak.
Egy pozitívum, hogy az olyan tragédiák, mint a kistimi és a karacsáji, bár rejtve maradtak, később befolyásolták a biztonsági kultúrát. A kistimi katasztrófa (mint Csernobil) arra késztette a NAÜ-t, hogy biztonsági útmutatókat dolgozzon ki a hulladéktárolásra és a vészhelyzet-elhárításra. Ma az INES-skálát (Nemzetközi Nukleáris Eseményskála) részben az ilyen események osztályozásának és jelentésének módja ihlette. A nyugati reaktorok ma már tiltják a nyílt ciklusú hűtést, és több tartalék hűtőrendszert igényelnek. A nagy aktivitású hulladékok üvegezése (üveghasábokká alakítása) ma már sok országban szabványos, ezt a módszert a szovjet mérnököknek végül évtizedekkel később kellett utólagosan alkalmazniuk. A határokon átnyúló kommunikációs és átláthatósági megállapodások (pl. a NAÜ Korai Értesítési Egyezménye) túl későn érkeztek Karacsáj számára, de valamennyire a hidegháborús baleseteknek köszönhetők. Magában Oroszországban a védett zónák koncepciója és a kistimi helyreállítás során hozott védelmi intézkedések (bár késve) a vészhelyzeti tervezés mércéjévé váltak. Összefoglalva, bár Karacsájt évekig figyelmen kívül hagyták, a tanulságai most aláhúzzák, hogy a modern létesítmények miért kerülik az ilyen rövidítéseket.
Napjainkban a legjobb gyakorlat a nagy aktivitású hulladékok többszörös gáttal történő rögzítése. Például a kiégett fűtőelemeket vagy a helyszínen, mély medencékben tárolják, vagy üvegesítik (boroszilikát üvegbe keverik) és acélhordókban tárolják a végső geológiai elhelyezés előtt. Az olyan nemzetközi projektek, mint a finn Onkalo mélytároló, azt mutatják, hogyan lehet a hulladékot évezredekre a föld alatt izolálni. A folyékony hulladék környezetbe történő lerakásának gondolata ma már elképzelhetetlen (és illegális) minden nukleáris fegyverrel rendelkező országban. Még Oroszországban is a Majak utódja a legtöbb hulladékot szilárd formává alakítja, és beton felszínközeli árkokban, nem pedig tavakban tárolja. A karacsáji örökség (és annak nehéz tisztítása) motiválta ezeket a változásokat. Ennek ellenére néhány örökségprobléma továbbra is fennáll: néhány orosz reaktor (és katonai telephely) még mindig „ideiglenes tároló” tavakat használ, amelyeket Fukusima után vizsgálat alatt tartanak. A globális trend a mély, száraz tárolók felé mutat – pontosan az ellentéte annak, ami Karacsáj volt.
A jövőre vonatkozó legfontosabb tanulságok óvatosságra intőek. A szakértők arra figyelmeztetnek, hogy a nukleáris létesítményeknek nem szabad megismételni ezt a titkolózást. A vészhelyzeti tervezők most ragaszkodnak ahhoz, hogy átláthatóságA helyi lakosságot figyelmeztetni kell minden kibocsátásra, és a nemzetközi megfigyelők számára lehetővé kell tenni a felügyeletet. Politikai szempontból Karacsáj rámutat, miért létfontosságúak a független szabályozók. Technológiailag hangsúlyozza a passzív biztonság (olyan rendszerek, amelyek nem hibásodnak meg katasztrofálisan) szükségességét. Valójában, ahogy Nils Bøhmer, a Bellona igazgatója is figyelmeztet, még Karacsáj végső lezárása sem tarthat örökké; azt jósolja, hogy 20-30 éven belül a védőkorlátozás megerősítésre szorulhat. Ezért fontos tanulság az alázat: még évtizedek után is veszélyes lehet az önelégültség. Végül Karacsáj figyelmeztetésként szolgál a jelenlegi nukleáris vezetők számára világszerte: függetlenül attól, hogy mennyire ígéretes egy elhelyezési ötlet (például a hulladék távoli vizekben való elsüllyesztése), minden megoldásnak kétséget kizáróan biztonságosnak kell lennie generációkon át – és azt ellenőrizni kell.
| Vonatkozás | Kulcsfontosságú elvihető |
|---|---|
| Mi volt a Karacsáj-tó? | Egy hidegháborús korabeli nukleáris hulladéklerakó tó Oroszországban, amely ~4,44 EBq radioaktivitást halmozott fel, így széles körben a Föld legszennyezettebb helyének tartják. |
| Súlyos szennyeződési események | Az 1957-es Kisztyim tartályrobbanás ~800 PBq radioaktív port juttatott a tóból ~1000 km² területre, ami tovább súlyosbította a szennyezést. 1968-ban egy aszály ~185 PBq radioaktív port szórt szét a tóból a közeli falvakban. |
| Sugárzási szintek és halálozási arány | A dózisteljesítmény csúcsértéke ~600 R/h (≈6 Sv/h) volt, ami azt jelenti, hogy nagyjából egy órás expozíció halálos lehet. |
| Emberi egészségre gyakorolt hatás | Több ezer Majak-munkás és helyi lakos volt kitéve a sugárzásnak. Hosszú távú kohorszvizsgálatok kimutatták, hogy a sugárterheléshez jelentősen megnőtt a rákos megbetegedések aránya. |
| Összehasonlítás Csernobillal | Karacsáj teljes radioaktivitása vetekszik Csernobiléval, de sokkal kisebb területen koncentrálódott. Csernobillal ellentétben ez az 1990-es évekig titkos maradt. Mindkét katasztrófa formálta a modern nukleáris hulladékkezelési szabályozásokat. |
| Kármentesítés és aktuális állapot | 1978 és 2016 között a tavat beton és föld temette el. A talajvíz szivárgásának kockázata miatt folyamatos megfigyelés folyik, és a szakértők vitatkoznak a hosszú távú elszigetelés biztonságáról. |
K: Mi a Karacsáj-tó? A: A Karacsáj-tó egy kis víztározó volt a Déli-Uralban, a Majak nukleáris komplexum közelében, Oroszországban, Cseljabinszkban. 1951 és 1968 között szabadtéri lerakóként használták nagy aktivitású radioaktív hulladékok számára. Üledéke becslések szerint 4,44 exabecquerel (EBq) radioaktivitást nyelt el, így a világ egyik legszennyezettebb helye. Ma a „tó” teljesen fel van töltve és lezárva; már nem tartalmaz vizet, de továbbra is kerítéssel körülvett nukleáris hulladéktároló terület.
K: Miért nevezik a Karacsáj-tavat a Föld legveszélyesebb tavának? V: Mivel a Karacsáj-tó a csúcspontján annyira radioaktív volt, hogy egy órán át a parton állva halálos sugárdózist kaptunk. A tó szélén egykor a mérőeszközök ~600 Röntgen/óra értéket mutattak – nagyjából 6 Sv/óra –, ami elég volt ahhoz, hogy egy óra alatt megöljön egy embert. Ez a szélsőséges dózisteljesítmény, valamint az iszapban található intenzív, hosszú élettartamú radioaktivitás okozta a tónak ezt a nevet.
K: Hol található a Karacsáj-tó? A: Cseljabinszki területen fekszik, Moszkvától, Oroszországtól körülbelül 1200 km-re keletre. A pontos koordináták nagyjából 55,67°É, 60,80°K, Ozerszk (Majak) zárt városa közelében. Eredetileg Karabolka és Permjak falvak közelében volt. Jelenleg a Majak erőmű (korábban Cseljabinszk-40) biztonságos területén belül található.
K: Mennyire volt radioaktív a Karacsáj-tó? V: Rendkívül. Az 1960-as évek végére a tómederben körülbelül 120 millió curie vegyes radionuklid halmozódott fel (4,44×10^18 Bq). A legtöbb Cs-137 és Sr-90 volt. Összehasonlításképpen, az 1986-os csernobili baleset során körülbelül 85 PBq Cs-137 szabadult fel; a Karacsáj-tó önmagában nagyságrendileg 3600 PBq Cs-137-et tartalmazott. A felszíni dózisteljesítmény elérték a ~600 R/h-t.
K: Hogyan viszonyul a Karacsáj-tó Csernobilhoz? A: Karacsáj-tó teljes A készlet (~4,44 EBq) nagyságrendű volt, mint Csernobilé (5–12 EBq), de a szennyezettsége sokkal koncentráltabb volt. Karacsáj cézium-137 terhelése több tucatszor magasabb volt, mint Csernobilban lerakódott Cs. Ezzel szemben Csernobil balesete mérsékelt radioaktivitást juttatott szét egy sokkal nagyobb régióra. Karacsáj egy helyi lakosságot sugárzott be (kb. 500 000 főt szélirányban 1968-ban), míg Csernobil körülbelül 300 000 ember evakuálását tette szükségessé a reaktor közelében. Csernobil 1986-ban globális hírré vált; Karacsáj évtizedekig titokban maradt. Röviden, Karacsájnak magasabbak voltak a helyi sugárterhelései, de sokkal kisebb földrajzi kiterjedése volt.
K: Mi történt az 1957-es kistimi katasztrófa során? V: 1957. szeptember 29-én egy Majaki tárolótartály felrobbant, melynek energiája ~100 tonna TNT-nek felelt meg. A baleset során körülbelül 800 PBq radioaktivitás (főként Cs-137 és Sr-90) került a környezetbe. Ennek kilencven százaléka a közelben hullott, beszennyezve a Techa folyót és a környező területeket; a többi egy csóvát (a Kelet-Uráli Radioaktív Nyom, EURT) alkotott, amely több száz kilométerre terjedt el. Ez az esemény tovább szennyezte Karacsájt (és Techát), és mintegy 270 000 embert érintett a régióban.
K: Hány embert ért a Karacsáj-tó sugárzása? V: A pontos számok bizonytalanok, de nagyságrendileg több százezerről van szó. Csak az 1960-as évek végi porrobbanás körülbelül 500 000 embert tehetett ki a tó körüli falvakban. Ezenkívül a Mayaknál dolgozók (több tízezer ember) magas krónikus dózisokat kaptak. Azóta epidemiológiai vizsgálatok két fő csoportot elemeztek: körülbelül 28 000 falusi lakost a Techa folyó mentén (Mayaktól lefelé) és körülbelül 25 000 Mayaknál dolgozót. Mindkét csoportban a rákos megbetegedések aránya emelkedett, ezeknek a sugárzásoknak tulajdonítható.
K: Biztonságos ma meglátogatni a Karacsáj-tavat? V: Nem. Szigorúan tiltott terület. Az egész terület biztosított nukleáris övezet. A tómeder (ami ma már hulladékhalom) el van torlaszolva, és a belépéshez különleges kormányzati engedély szükséges (amit soha nem adnak meg turistáknak vagy újságíróknak). Még a kerítésen kívül is a sugárzási szint az elmúlt évtizedekben egyes helyeken a normál háttérérték felett maradt. Látogatók belépése tilos; a helyszínen az egyetlen emberi tevékenység a fegyveres őrség alatt végzett, ellenőrzött takarítás és kutatás.
K: Mit tettek a Karacsáj-tó megtisztítása érdekében? V: Egy többfázisú kármentesítési program kezdődött 1978-ban. Ez magában foglalta a tó feltöltését több ezer üreges betontömbbel és a víz kiszivattyúzását. 2008 és 2015 között egy szövetségi program keretében betont öntöttek a tómederbe, és a medencét teljesen feltöltötték kőzettel, földdel és törmelékkel. A területet ezután 2016 végére agyag- és betonrétegekkel fedték le. A Rosatom hivatalos jelentése szerint az eltemetett hulladékot elkülönítették, és a lezárás után a sugárzási mérések csökkentek. A szakértők azonban óvatosságra intenek, mivel a talajvíz szivárgása szennyeződést hordozhat, és a zárófóliát évtizedek múlva meg kell erősíteni.
K: Milyen egészségügyi hatásokat dokumentáltak? V: A sugárterhelésnek kitett populációk (Majak munkásai és Techa falusiak) hosszú távú egészségügyi vizsgálatai a rák előfordulásának növekedését mutatják. Például az 1950-es években a Techa folyó menti lakosok körében statisztikailag szignifikánsan magasabb a szilárd daganatok és a leukémia előfordulása. A Majak munkásai körében az elemzések egyértelmű összefüggést találtak a plutónium dózis és a tüdő-, máj- és csontrák között. A régióban több tucat krónikus sugárbetegség esetét diagnosztizálták. A hivatalos orosz jelentések a korai tejszennyeződés miatti pajzsmirigy-rendellenességeket is megemlítik a gyermekeknél. Összefoglalva, a Karacsájból származó sugárzás és a kapcsolódó kibocsátások mérhető mértékben növelték a rák előfordulását ezekben a csoportokban.
K: Mi a Karacsáj-tó jelenlegi állapota? V: Ma lezárt, és lényegében száraz nukleáris hulladéklerakó. A víz nem jut be, és a régi tómedret nagy beton/kő rétegek borítják. A Roszatom a helyszínt a Majak radioaktív üledékeinek „felszínközeli állandó tárolójának” nevezi. Folyamatos megfigyelés van érvényben. Bár a felszíni sugárzási szint jelentősen csökkent, némi radioaktív talajvíz még mindig folyik alatta. A terv az, hogy évtizedekig megfigyeljék a helyszínt, hogy biztosan ne legyenek szivárgások.
Dátum / Év | Esemény |
1945–1948 | Világítótorony épült – Szovjet plutóniumlétesítményt építettek az Urál-hegységben bombaprogramhoz. Nyílt ciklusú hűtőrendszert hoztak létre. |
1949–1956 | Techa folyó ürítése – ~96 millió m³ nagy aktivitású hulladék került a Techába. Az alsóbb folyásirányban található falvak szennyezettek. |
1951. október | A Karacsáj-tavat hulladéklerakóként használták – Majak megkezdi a forró nukleáris hulladék lerakását Karacsájban (hogy megkímélje Techát). |
1957 (szeptember 29.) | Kisztyim robbanás – Felrobban egy földalatti hulladéktartály a Majakban, körülbelül 800 PBq (20 MCi) radioaktivitást juttatva a régióba. |
1963–1968 | Tószáradás/porkibocsátás – Karacsáj részben lecsapolt. 1968 tavaszán a szél becslések szerint 185 PBq radionuklidot emelt fel a tófenékről. Cseljabinszk megyében ~500 000 embert szennyezett a porfelhő. |
1978–1986 | Első kármentesítés – Körülbelül 10 000 üreges betontömböt dobtak a Karacsáj-tóba az üledék megkötése érdekében. A víz nagy részét eltávolították. |
1990-es évek | Sugárzási felmérés – Környezeti vizsgálatok megerősítették a medencében a nagyon magas radioaktivitást; a parton a ~600 R/h szint továbbra is halálos. |
2008–2015 | Szövetségi takarítási program – A Rosatom 650 m³ speciális betont fecskendez a tómeder alá, és teljesen feltölti a medencét kőzettel és földdel. |
2015. november | Lezárt tó – A Roszatom bejelenti a feltöltési munkálatok befejezését; a Karacsáj-tó medre teljesen be van fedve. |
2016 (dec.) | Végső lezárás – A helyszínt betonnal és földdel fedték le. A megfigyelések a sugárterhelés „egyértelmű csökkenését” mutatják az első 10 hónapban. |
