Stråling: Et naturprodukt med konsekvenser innen medisin og energi. Men hvordan virker stråling på oss?

Transkript

1 1 Stråling: Et naturprodukt med konsekvenser innen medisin og energi. Men hvordan virker stråling på oss? Erik O. Pettersen, Fysisk Institutt, Universitetet i Oslo, P.O.Box 1048 Blindern, 0316 Oslo. Bakgrunnen for invitasjonen til å holde dette foredraget: Debattinnlegget som Thormod Henriksen og jeg skrev i Aftenposten i oktober i fjor: 2 På verdensbasis gjelder følgende forhold: Økn. i befolkningen: 1,5% per år (fra 2 til 7 mrd. på 80 år) Økn. i energiforbruket: >1,8% per år Kull/olje/gass: Produserer ca 80% av energien Kjernekraft: ca 5,5% av energien (13-15% av strømmen) 1

2 Men Thormod og jeg tenkte nok ikke på en generasjon-4-reaktor. Snarere på en akseleratordrevet reaktor etter prinsippet patentert av Carlo Rubbia. 3 Grunnforskningens betydning for utviklingen innen alle anvendte områder Kanskje parafinlamper helt uten røyklukt eller muligens med automatisk påfyll av parafin. Vi ville ha hatt mye finere parafinlamper enn vi har i dag. Helt sikkert! 4 2

3 Grunnforskningens betydning for utviklingen innen alle anvendte områder Men uten grunnforskning på elektroner ville vi ikke ha hatt disse lampene i det hele tatt 5 6 Etter oppdagelsen av røntgenstråling i november 1895 ble røntgenbilder raskt en del av det medisinske repertoaret. Dette bildet er tatt 2 måneder etter at Røntgen gjorde sin oppdagelse. 3

4 7 Helkroppsscan med full bekleding var også mulig. Legg merke til ringer, armbånd og halskjede. 8 Ved å injisere en kontrastvæske i blodet fant man snart ut at også blodårer kunne fotograferes med røntgenstråler. 4

5 Selv om røntgenapparatene hadde lav spenning og derfor 9 produserte lavenergetisk stråling som absorberes mest i huden så man raskt effekt på brystkreft. I Australia er hvite mennesker plaget med en del hudkreft. Vår hud tåler ikke så mye UV-stråling. Dette bildet er fra Melbourne 1903 og viser pasienter med radium-applikatorer. 10 5

6 11 Hvordan virker egentlig strålebehandling? Blir pasientene helbredet eller blir det fryktelige sår? Økning i relativ risiko for kreft i forskjellige organer som funksjon av stråledosen avsatt i organet 12 Figur hentet fra Eric Halls lærebok: Radiobiology for Radiologists 2006, Opprinnelig data samlet av Dr. Elaine Ron. Her er det med data både de overlevende etter atombombene i Hiroshima og Nagasaki (<2Gy) og fra oppfølging av pasienter etter strålebehandling (>2Gy) Men man bør merke seg hvilket av disse to punktene som har lavest dose Årsdose bakgrunnsstråling (Gjennomsnitt i Norge: 0,003 Gy) LD 50 dose for mennesker: Dvs ca halvparten av oss dør etter akuttbestråling 6

7 Relativ risiko for å få lungekreft etter stråleterapi samt etter gjentatte røntgengjennomlysninger for tuberkulosepasienter 13 LNT-formelen slik ICRP anbefaler den som standard for lovgivning. Utvikling av lungekreft etter gjennomlysinger av tuberkulosepasienter på tallet Utvikling av lungekreft etter stråleterapi av brystkreft Rossi, H.H., and Zaider, M.: Radiat. Environ. Biophys. 36; (1997) Chernobyl reactor accident 14 April 1986 Henriksen og Henriksen: Radioaktivitet røntgenstråling og helse, Temahefte 2 Fysisk Inst., UiO,

8 Fukushima mennesker Daiichi dødekjernekraftverk og 4500 savnet under. I tsunamien pressen får11. man mars ofte2011. et feilaktig inntrykk av at dette hadde noe med stråling og gjøre. Men ingen fikk bestråling. Professor Shunichi Yamashita (from March 19th 2011, appointed radiation risk management adviser of the Fukushima Prefecture.) 16 «I emphasized that the uncertainty of low-dose radiation effects makes it difficult to communicate the risk to the public through our onsite experience around Chernobyl, where we had been working continuously since One of our conclusions was that public perception of radiation risks, even when physical findings are available, is easily influenced by other sources of information such as the mass media and groundless rumours.» Yamashita: Health Physics 106: (2014)

9 Verdens totale energiforbruk øker altså år for år. Men økningen har ikke vært konstant: 17 Tilsvarer ca TWh i 2005 En global økning på 3% per år med hensyn til strømproduksjon tilsvarer en økning på noe over 600 TWh per år. Hele den norske el-produksjonen ligger på omtrent 127 TWh per år hvorav 122 TWh er vannkraft TWh er mer enn hele Tysklands elektrisitetsproduksjon per år (ca 580 TWh) 9

10 år 2000 år Verdens strømproduksjon totalt sammenlignet med den produsert av fornybare kilder Elektrisitetsproduksjon per år i hele verden (TWh) I 2012: Ca TWh I 2000: Ca TWh årstall Totalproduksjon Vind+Sol+Bio Vannkraft I 2012: Ca 3700 TWh I 2012: Ca 960 TWh En økning på 7000 TWh over 12 år!! Med denne prosentvise økningstakten har vi en dobling i el-forbruk ca hvert 24. år! 20 En økning i total strømproduksjon på 7000 TWh over 12 år ( ) Over de samme 12 årene har vi hatt følgende økning i produksjon av fornybar elektrisitet: Vannkraft: 1075 TWh Vind+Sol+Bio+Geo: 704 TWh Ikke-fornybar produksjon har altså bidratt med: 5200 TWh 10

11 Logaritmisk skala Idoso S.B.: Carbon dioxide and global change: End of nature or rebirth of the biosphere? In: Jay H. Lehr: Rational readings on environmental concerns, (1992 Van Nostrand Reinhold) p Antall millioner mennesker milliard 7 milliarder x Verdens befolkningsøkning historisk, i det lange perspektiv årstall..og fremskrevet til 2050 slik Norad spår.. Oppdatert 28. aug

12 år 2000 år Replotting av økningen i CO 2 som funksjon av økningen i verdens befolkning frem til og med og dersom optimistene som spår at verdens 440 populasjon vil stanse på 11 milliarder får rett hva kan vi da vente blir den maksimale CO konsentrasjonen??? 360 atm CO2 (ppm) ?? Ant mennesker i verden (mrd) Da når vi kanskje en topp-konsentrasjon av CO 2 på ca 460 ppm. Er det virkelig slik at Bøhmer og BELLONA og andre som påstår at såkalt fornybar (Vind-Sol-Bio-Geo) kan løse elektrisitetsproblemene for oss? 24 Elektrisitetsproduksjon per år i hele verden (TWh) I 2012: Ca TWh I 2000: Ca TWh årstall Totalproduksjon Vind+Sol+Bio Vannkraft I 2012: Ca 3700 TWh I 2012: Ca 960 TWh STÅR DET TIL TROENDE AT DENNE KAN REDDE OSS I FREMTIDEN? 12

13 25 Altamont Pass vindmøllepark i Nord- California. Bygget på tallet. Totalt 4930 mindre vindmøller. Produksjon ca 1,1 TWh per år. Anslagsvis rovfugler drept per år. (Man er i gang med å bytte til større møller i håp om blant annet å redusere fugledøden). I 1984 produserte California 4,3 TWh med vind. (ca 1,5% av el-produksjonen) I 2012 var dette økt til ca 9,2 TWh (ca 4,6% av el-produksjonen). Total el-produksjonen i 2012: 199 TWh, men forbruket var 302 TWh. Fra 2002 til 2012 steg strømforbruket i California med 30 TWh mens produksjonen sank med 10 TWh. Man må jo spørre seg om det er dette som menes med overgang til bærekraftig elproduksjon? 2012: Elektrisitetsproduksjon i verden fra brenning av biomasse var på ca 350 TWh Produksjonen fordelte seg slik over landene

14 Ivanpah Solar Power Facility. Åpnet I februar 2014 i Mojave-ørkenen i California. 27 Speilene dekker 13 km 2. Solstrålingen brukes til å varme opp vann i tre tårn (>500 C). Vannet driver dampturbiner Kraftproduksjonen beregnes å komme opp i ca 1,05 TWh per år. Om et ørkenareal tilsvarende størrelsen til hele Oslo fylke med Nordmarka og det hele (454 millioner mål) ble dekket med speil: Hvor mange kjernekraftverk kunne man da Et gjennomsnittlig erstatte? kjernekraftverk i USA produserer ca 11,8 TWh per år. 3,5 Om vi skulle holde tritt med økningen i strømforbruket i verden ved kun å bygge ut solenergi frem til år 2100, hvor hurtig måtte vi bygge ut (forutsatt økning på 600 TWh/år)? Forutsatt også at utbyggingen skjer i ørkener med tilsvarende solforhold som i Mojave-ørkenen! Ca 20 km 2 speil per dag (dvs 20 millioner mål per dag) Jeg har sett beregninger utført av professor Lillestøl i Bergen at dette kan reduseres mye rent teoretisk

15 Fra sektororganisasjonen EURELECTRIC; The Union of the Electricity Industry Eksemplet Tyskland viser kanskje veien inn i en fremtid basert mer på vind, sol og vann Perioder med lite vind og sol Vind, sol, vann Brunkull Kull Naturgass Olje Prissettingen fra forskjellige produsenter fastsettes av driftskostnadene: Man får en «Merit Order Curve» En fortrinnskurve basert på pris. Vind, sol, vann Kjernekraft Kjernekraft Behovet for el-kraft Perioder med mye vind og sol Brunkull Kull Behovet for el-kraft Naturgass Olje Når det er lite vind og sol blir prisen høy og det blir lønnsomt å fyre opp alle brunkullkraftverk pluss mange kullkraftverk. Når det er mye vind og sol blir prisen lav og det blir nesten bare kjernekraft og en del brunkullkraft som blir lønnsom sammen med vind og sol. Figur hentet fra tenketanken «Agora Energiwende» 15

16 Situasjonen i Norge Informasjon fra «The European Wind Energy Association» It has over 700 members from nearly 60 countries including manufacturers with a leading share of the world wind power market, component suppliers, research institutes, national wind and renewables associations (info fra Wikipedia, mars 2014). 6,4 TWh( Vindkraft) Danmark 2008: (19,9% Vindkraft) 34,7 TWh( Totaltprod) 10 TWh( Vindkraft) 2012: (33,7% Vindkraft) 29,7 TWh( Totaltprod) 6,4 TWh( Vindkraft) Sverige 2012: 141,7 TWh( Totaltprod) (4,5% Vindkraft) 16

17 Totalt: 4151 TWh i TWh i 2012 Total elektrisitetsproduksjon i Tyskland i 2012 var 579 TWh (Ca det samme som i 1980) Fra Wikipedia 17

18 The company said that it will pay $12,000 per family household or $9000 per individual household, as required by the government s instruction. Over 170,000 residents have been evacuated from within 20km of Fukushima Daini and Daiichi nuclear power plants. Although none of the public has received harmful doses of radiation, it is not yet known when they will be able to return to their homes. Hermann J. Muller Det er trolig først og fremst denne mannen som la selve grunnlaget for det syn at all stråling er skadelig og at skaden øker proporsjonalt med stråledosen. All lovgiving som regulerer bruk av ioniserende stråling og radioaktive stoffer og som er rådende verden over i dag bygger på det grunnlaget han sørget for å la bli stående. I 1946 fikk Muller nobelprisen i medisin (fysiologi) for en oppdagelse han gjorde i 1926 og som han publiserte i 1927 (dataene ble publisert i 1928). Han påviste at store doser ioniserende stråling kunne indusere arvelige endringer i bananfluer. Dosene han brukte var så store at mange av fluene ble sterilisert eller døde av strålingen. Han spekulerte i at det kunne være bakgrunnsstråling som var årsak til evolusjon. 18

19 Energimengden i forskjellige energibærere sammenlignet med kjernekraftbrensel 1 kg 235 Uran (eller Thorium) brukt til fisjon 20 GWh Dette tilsvarer energimengden i: 2500 tonn kull som brensel 2000 tonn bensin som brensel (=2000 toe) 500 tonn hydrogen som brensel 19