רדיואקטיביות ומחלת קרינה

כתב: רן לוי

לא מזמן חגגנו את פורים ושחר, בני בן הארבע, החליט להתחפש לספיידרמן.

גיל ארבע הוא גיל מיוחד. כשאתה בן שנתיים  וההורים מחפשים אותך לספיידרמן, אתה לא בדיוק מבין מי זה ספיידרמן ומה אתה  אמור לעשות בתוך התלבושת האדומה. בגיל שבע אתה כבר בוגר מספיק כדי להבין  שגם אם התחפשת לספיידרמן, אתה לא באמת ספיידרמן. אבל גיל ארבע הוא גיל  קסום. בגיל ארבע, אם התחפשת לספיידרמן – אתה באמת הופך לספיידרמן. הגבול  בין הדמיון הפרטי שלך למציאות של העולם החיצון מטושטש בדיוק במידה הנכונה  כדי להרגיש שאוטוטו, אם רק תלבש את החליפה ותעשה את התנועות הנכונות, קורי  עכביש יזנקו מכף ידך ותוכל לטפס על קירות בניינים.

במקרה של שחר, הוא גילה שכשהוא לובש את  חליפת ספיידרמן שלו – הוא באמת זוכה בכוחות על. הוא מסוגל לעטוף את אויביו  בקורי עכביש בלתי נראים ולהפוך אותם לפסלים, ואגרוף אחד שלו מפיל אותם  לרצפה מעולפים. יש רק קץ' אחד: בשלב זה כוחות העל של שחר פועלים רק על אבא  (כל הזמן) ואמא (כשהיא במצב רוח מתאים). אנחנו עדיין מנסים להתג בר על  התקלה. יכול להיות שזו בעיה בתפרים.

רבים מגיבורי העל של סדרות הקומיקס זכו  בכוחותיהם בעקבות חשיפה למינון גבוה של קרינה רדיואקטיבית. ברוס באנר,  למשל, היה פיזיקאי מן השורה עד שפצצה גרעינית שפיתח התפוצצה ברגע הלא נכון-  וברוס הפך ל'ענק הירוק'. פטר פרקר, ספיידרמן, היה תלמיד תיכון מחונן שננשך  על ידי עכביש רדיואקטיבי. אפילו גודזילה, המפלצת היפנית האיומה, הייתה בסך  הכל לטאה גדולה עד שהתקרבה יותר מדי לאתר ניסויים גרעיניים באוקיינוס  השקט.

ומה קורה במציאות? מה קורה לאדם שנחשף לקרינה רדיואקטיבית במינון גבוה  במיוחד? ההיגיון הבריא אומר לנו שמדובר במוות ודאי. אחרי הכל, החיים אינם  עלילת קומיקס…ובכל זאת: מוות ודאי, אמרנו? לא בהכרח.

השלושים באוגוסט, 1976

מפעל הפלוטוניום שליד העיירה הנפורד,  במדינת וושינגטון שבארצות הברית, היה מפעל בעל היסטוריה צבאית מפוארת. בימי  מלחמת העולם השנייה הופק במפעל הפלוטוניום ששימש בפצצה הגרעינית שהוטלה על  נגסקי, ומאוחר יותר גם פלוטוניום עבור הטילים הבליסטיים של עידן המלחמה  הקרה. בראשית שנות השבעים הוסב המפעל לתפקיד חדש וזוהר פחות: הפקת חומרים  רדיואקטיביים מפסולת של כורים גרעיניים לשימושים אזרחיים, כמו בגלאי עשן או  תהליכים תעשייתים מסוימים.
הרולד מקלוסקי (McCluskey) היה טכנאי ותיק בהנפורד. למקלוסקי בן ה-64 היו  25 שנות ניסיון בעבודה עם חומרים מסוכנים, כמו למשל ה'אמריקיום': תוצר  לוואי רדיואקטיבי של הפקת הפלוטוניום.

השלושים באוגוסט החל כיום שמח יחסית עבור הרולד. היה זה יום הנישואים ה-40  שלו ושל אשתו, וגם היום הראשון בעבודה אחרי שביתה מאורגנת של עובדי המפעל  שנמשכה חמישה חודשים ארוכים. בשעות הערב של אותו היום נפרד מאשתו לשלום,  ויצא אל משמרת לילה במפעל. ספק אם ניחש שבהפעם הבאה שיראה אותה , חייו יהיו  שונים לגמרי.

אנרי בקרל

בשנת 1895 גילה וילהלם רנטגן הגרמני קרינה  חדשה ובלתי מוכרת אשר הייתה מסוגלת לחדור מבעד לעצמים אטומים כמו עץ ובשר.  קרני הרנטגן, או 'קרני X' כפי שהן מכונות בלעז, עוררו את סקרנותם של רבים  בקהילה המדעית, וביניהם פיזיקאי צרפתי בשם אנטואן אנרי בקרל.

בקרל ידע שישנם חומרים מסוימים אשר זורחים בחושך, ושאל את עצמו אם ייתכן  והאור שפולטים אותם חומרים קשור באופן כלשהו לקרינה המסתורית שגילה רנטגן.  קרני רנטגן מסוגלים לעבור דרך נייר כהה ואטום וליצור כתם כהה על נייר צילום  חשוף, ובקרל החליט לבדוק אם גם הקרינה שפולטים החומרים הזרחניים מסוגלת  לעשות כן.

כמה מבני משפחתו של בקרל היו גיאולוגים, כך שלאנרי הייתה גישה חופשית  למגוון רחב של סלעים ומינרלים – וביניהם גם מינרל שהכיל אורניום.

כדי לגרום לחומר זרחני להאיר, יש ראשית לחשוף אותו לאור השמש למשך זמן מה.  בקרל נתן לאורניום לרבוץ בשמש מספר שעות, ואז עטף את הסלע בנייר כהה והניח  אותו על גבי לוח צילום. לשמחתו, כתם כהה הופיע על לוח הצילום, ובקרל הסיק  מכך שהאורניום מסוגל להמיר את אור השמש הנספג בתוכו לקרינה דומה לקרינת  רנטגן. הוא המשיך בניסוייו, אך מזג האוויר בפריס סירב לשתף פעולה: עננים  עבים הסתירו את השמש, ובקרל המאוכזב נאלץ להשאיר את האורניום שלו במגירה.  להפתעתו, כשפתח את המגירה כעבור מספר ימים, ראה שכתם כהה חדש נוצר על לוח  הצילום. במילים אחרות, מקור הקרינה שפלט האורניום לא היה באנרגיה שקלט  מהשמש, כי אם ממקור אנרגיה פנימי ובלתי מוכר לחלוטין עד אז.

הנפורד, מפעל הפלוטוניום, חצות

הרולד מקלוסקי שמח לחזור לעבודה. שביתת  עובדים בת חמישה חודשים הגיעה סוף סוף לסיומה, והרולד קיוה שחייו יחזרו  למסלולם. לרוע מזלו, כמעט מיד נתקל בבעיה.

התהליך התעשייתי שבו היה הרולד מעורב היה  מיצוי האמריקיום הרדיואקטיבי מתוך תערובת שהכילה סוג מסוים של שרף. כיוון  שהאמריקיום פולט קרינה רדיואקטיבית חזקה במיוחד – עד פי חמישים מפלוטוניום –  תהליך המיצוי נעשה בתוך תא משוריין ומבודד, מבעד דופן זכוכית עבה, באמצעות  כפפות עופרת מיוחדות.

כשחזר הרולד לעבודה, גילה שבחמשת החודשים האחרונים, לכל אורך תקופת השביתה,  התערובת הרדיואקטיבית הושארה בתוך התא המשוריין. כדי להפיק את האמריקיום,  היה עליו להוסיף לתערובת חומצה חנקתית – אך הוא זכר היטב את מה שלמד בהכשרה  המקצועית שלו: אם תערובת השרף והאמריקיום היא בת יותר משלושה חודשים,  הוספת החומצה החנקתית עשויה להפוך אותה לנפיצה ולמסוכנת ביותר. הרולד שלח  דגימה מהתערובת לבדיקת מעבדה, והתריע בפני מנהליו כי אסור להמשיך ולעבוד על  התערובת הישנה. התשובה מהמעבדה התעכבה, אך התשובה מהדרגים הניהוליים הייתה  זריזה יותר: אל תפסיק. תמשיך לעבוד כרגיל.

הארולד החליט לקבל את ההנחייה, ולא לעשות  בעיות. קשה להאשים אותו. הוא היה בן 64, בעל השכלה תיכונית בלבד: אם יפוטר  ממשרתו, סביר להניח שלא יימצא עבודה משתלמת כל כך כמו העבודה במפעל  הפלוטוניום. בעוד שנים ספורות הוא היה אמור לצאת לפנסיה. למה לנענע את  הסירה? הרולד שפך את החומצה החנקתית לתוך תערובת האמריקיום.

מארי ופייר קירי

פייר קירי היה מדען צרפתי מוכר ומוערך.  ב-1880 גילו הוא ואחיו תופעה חשמלית חדשה בשם 'פיאזואלקטריות', ובעקבותיה  הלך שמו לפניו בקרב קהילת המדע בצרפת. מצבה של מארי סקלודובסקה  (Sklodowska) היה שונה בתכלית. מארי נולדה בפולין ב-1867, ולמרות שהתעניינה  במדע זכתה רק למעט השכלה רשמית בשל היותה אישה. גם לאחר שעברה לצרפת והחלה  ללמוד בסורבון היוקרתי, גילתה שמרבית המדענים הגברים לא לקחו אותה  ברצינות.

אך כשמכר משותף הכיר ביניהם, פייר הבין  שמצא את אהבת חייו. בפעם הראשונה פגש אישה שחולקת איתו את התשוקה והסקרנות  המדעית, ושכישוריה אינם נופלים משלו. כשהציע למארי נישואים בפעם הראשונה,  סירבה כי קיוותה עדיין לשוב לפולין. פייר השיב שהוא מוכן לוותר על הכל  ולבוא איתה לפולין, גם אם כל מה שיכול לעשות שם זה ללמד צרפתית… מארי אמרה  'כן'.

מארי קירי החלה חוקרת את הקרינה שגילה  אנרי בקרל מספר שנים קודם לכן. היא ערכה ניסויים רבים על גוש האורניום,  וראתה שהוא ממשיך לפלוט קרינה גם אם מחממים אותו, מקררים אותו, מרטיבים  אותו, מפוררים אותו או מערבבים אותו עם חומרים אחרים. מכך הסיקה כי מקורה  של הקרינה הנפלטת מהאורניום הוא בתכונה בסיסית ביותר החומר, או במילים  אחרות, תכונה שקשורה לאטומי האורניום עצמם.

תגליתה של מארי סיקרנה מאוד את פייר – עד כדי כך, שהוא החליט לנטוש את  מחקריו שלו ולהצטרף אליה. יחד הצליחו להפיק עוד שני חומרים פולטי קרינה:  לאחד קראו פולוניום (על שם מדינת המוצא של מארי), ולשני ראדיום. מארי היא  זו שהעניקה לקרינה החדשה את שמה: 'רדיואקטיביות'.

תגלית מרתקת זו פתחה תחום חדש לחלוטין של  מחקר מדעי, ובני הזוג קירי זכו להכרה בינלאומית. על אף שמארי הייתה הכוח  הדוחף שמאחורי המחקרים, ועדת הנובל החליטה להעניק את הפרס היוקרתי רק לפייר  כיוון שמארי הייתה אישה. רק כשהודיע פייר באופן נחרץ שהוא מסרב לקבל את  הפרס לבדו, החליטה הוועדה להעניקו גם למארי. השניים חלקו את פרס הנובל  בפיזיקה בשנת 1903 יחד עם אנרי בקרל, שחשף את התופעה לראשונה.

בשנת 1906 נפגש פייר עם מספר חברים בבית  קפה בפריז. בתום הפגישה יצא לרחוב, אל מזג אוויר סוער ומקפיא. כשחצה את  הכביש פגעה בו כרכרה עמוסה לעייפה בציוד צבאי. פייר נהרג במקום.

מארי הייתה שבורת לב, אך למזלה המוניטין  המקצועי שלה בשלב זה כבר היה מכובד מספיק כדי לאפשר לה להמשיך ולעסוק במחקר  מדעי גם ללא בעלה המנוח. בתום תקופת האבל, קיבלה על עצמה את משרת ההוראה  של פייר: האישה הראשונה שלימדה בסורבון בכל 650 שנות קיומו. המשפט הראשון  בהרצאה הראשונה שלה היה המשפט האחרון שאמר פייר בהרצאה שנתן לפני שנהרג.  בשנת 1911 זכתה מארי קירי שוב בפרס נובל, הפעם בכימיה, על גילוי הראדיום:  האדם הראשון, גבר או אשה, שזכה בשני פרסי נובל. עבור דור שלם, ובמידה  מסוימת גם בימינו, קירי הייתה 'פניו של המדע': היא גילמה את דמותו של המדען  החריף והמבריק, שאינו מתפשר ואינו נרתע בדרך לחקירת האמת על אף כל הקשיים.  הרדיואקטיביות היא זו שהביאה למארי קירי הצלחה מקצועית אדירה – אך למרבה  האירוניה, הייתה זו שגם הביאה עליה את מותה.

הנפורד, מפעל הפלוטוניום, 02:45 לפנות בוקר

הרולד הוסיף את החומצה החנקתית לתערובת  האמריקיום והשרף, ובתוך זמן קצר ראה מבעד לזכוכית הכפולה אדים חומים  וסמיכים עולים מתוך התערובת. הוא כבר ראה אדים שכאלה, וזיהה שאלו אדי יוד.  מה שהפחיד אותו הייתה כמות היוד שנפלטה והקצב שבו מלאו את התא המשוריין.  בתוך שניות התכסתה הזכוכית כולה בשכבה חומה, ומתוך התא נשמעה שריקה חזקה של  גזים נעים במהירות. עמו בחדר היה טכנאי נוסף בשם מרווין קלאנט (Klundt),  והרולד צעק לו "קרא לעזרה!".

הרולד התקרב אל התא והכניס את ידיו אל תוך הכפפות העבות כדי לנסות ולווסת  את לחץ האדים בתא באמצעות ברזים שהיו בתוכו. מבעד לשכבת הגומי והעופרת חש  בברור בחום העצום שנפלט מהתערובת הרותחת. הוא שלף את ידיו מתוך הכפפות,  וקרא בקול – "זה עומד להתפוצץ!"

מהי קרינה?

ובכן, 'קרינה' היא שם המאגד בתוכו שתי  תופעות שונות מאד זו מזו. הסוג הראשון של קרינה הם גלים אלקטרומגנטיים  שמתפשטים במרחב כמו גלים במימי האוקינוס. גלי רדיו, שבעזרתם אנחנו מאזינים  לגלי צה"ל ורשת ב', הם דוגמא מוכרת לגלים א"מ. הסוג השני של קרינה היא  קרינה של חלקיקים: פיסות זעירות של חומר מוצק שנעות במהירות רבה, כמו  קליעים של אקדח. חלקיקים אלה הם בדרך כלל אלקטרונים, פרוטונים וניוטרונים,  החלקיקים היסודיים שמהם בנויים האטומים.

תכולת האנרגיה של הקרינה באה לידי ביטוי במהירות התנועה של החלקיקים, או  בתדר של גלים א"מ. מרבית הקרינה שאנו נחשפים אליה ביום ביום מכילה אנרגיה  מועטה בלבד: חלקיקים שנעים באיטיות או גלים א"מ בתדר נמוך, כמו גלי רדיו  בתדרי FM ו-AM. ניתן לדמות זאת לגלים נמוכים בים רגוע שפוגעים ברציף מוצק,  ולא ממש מזיזים לו. אם תכולת האנרגיה של הקרינה גבוהה, אנחנו נחוש בהשפעתה  כאפקט של חימום: למשל, תנורי מיקרוגל פועלים על ידי 'הפגזת' המזון המחומם  בגלים א"מ בתדר גבוה, אשר גורמים למים שבאוכל להתחמם מאד. אך כאשר תכולת  האנרגיה של הקרינה גבוהה מאד- דהיינו, חלקיקים מהירים במיוחד או גלים א"מ  בתדר גבוה מאד- אנחנו מכנים אותה בשם 'קרינה רדיואקטיבית'. הנזק שגורמת  קרינה רדיואקטיבית לגוף אינו תוצאת של חימום, אלא מנגנון שונה לחלוטין עליו  נרחיב בהמשך.

כיצד נוצרת קרינה רדיואקטיבית? ישנן מגוון תהליכים פיזיקליים הגורמים לקרינה רדיואקטיבית.

ניקח, כדוגמא, אטום של יסוד כמו אורניום. כמו כל האטומים, גם אטום האורניום  הוא אוסף של אלקטרונים, פרוטונים וניוטרונים- אך בניגוד לאטומים של יסודות  כמו חמצן או פחמן, באטום האורניום סידור החלקיקים היסודיים הוא לא יציב.  אפשר לדמות זאת ללהקת רוק שחבריה ניחנים באנרגיה יצירתית שופעת, וכל אחד  מהם מנסה כל העת למשוך את הלהקה לכיוון אמנותי אחר: בסופו של דבר, הדבק  המאחד את חברי הלהקה נגמר והלהקה מתפרקת. כמו להקת הרוק, גם אטום האורניום  מכיל אנרגיה רבה מדי ונמצא כל העת על סף פירוק.

ברגע אקראי כלשהו, האטום הבלתי יציב יתפרק  לשני אטומים קטנים יותר. אצל להקות רוק, הפירוק ילווה בדרך כלל בביוגרפיות  משמיצות, תביעות בבתי משפט, שירים מעליבים וכן הלאה. במקרה של האטום הבלתי  יציב, הפירוק ילווה בקרינה: שטף של חלקיקים וגלים א"מ עתירי אנרגיה- או  במילים אחרות, קרינה רדיואקטיבית- שיתפזרו לכל עבר.

הנפורד, 02:45 לפנות בוקר.

הרולד מקלוסקי הספיק להתרחק בקושי שני מטרים וחצי, כאשר לחץ האדים הרותחים הגיע לנקודה קריטית ותא הכפפות התפוצץ בעצמה רבה.

מקלוסקי לבש בגדי מגן עבים וחבש לראשו  מסכה, אך אלו לא הועילו לו במאום: מעצמת הפיצוץ נקרעו מעליו הבגדים והמסכה,  ואלפי רסיסי זכוכית ומתכת רדיואקטיבית ננעצו בגופו ובפניו. מעצמת הפיצוץ  הרולד התעוור והתחרש באופן זמני. כששכב על הרצפה, נאנק מכאבים, התמלאו  ריאותיו באדים רדיואקטיביים. בתוך שניות ספורות ספג הרולד מקלוסקי כמות  קרינה גבוהה פי 500 מכמות הקרינה המותרת לעובד בכור במשך חיים שלמים.  למעשה, החדר שבו אירע הפיצוץ היה מלא בחומר רדיואקטיבי רב כל כך, עד שלמרות  הטיהור שעבד המקום בעקבות התאונה, נאלצו הרשויות לאטום אותו לחלוטין. החדר  נפתח מחדש רק בשנת 2005, עשרים ותשע שנים מאוחר יותר, ובוצע בו טיהור מקיף  נוסף.

מרווין קלאנט, האיש שהארולד הציל את חייו  כשהזהיר אותו מפני הפיצוץ המתקרב, חזר אל החדר ההרוס ובאקט גבורה מעורר  כבוד משך את הרולד הפצוע החוצה על אף שלו עצמו לא הייתה מסכת מגן. מינון  הקרינה שספג קלאנט היה נמוך יחסית, והוא לא ספג נזק בריאותי משמעותי.

הרולד, לעומת זאת, היה איש מת מהלך. אף  אחד, בכל ההיסטוריה של עידן הגרעין, לא ספג מינון כה גבוה של קרינה  רדיואקטיבית ושרד יותר מימים ספורים. מדוע? מה הופך את הקרינה הרדיואקטיבית  למסוכנת כל כך?

מחלת קרינה

כשחקרו פייר ומארי קירי את הקרינה  הרדיואקטיבית, הם הבחינו בהשפעה שיש לה על רקמות הגוף. פייר, למשל, הצמיד  לזרועו גוש רדיום קורן למשך מספר ימים, תיעד את האדמומיות ולאחר מכן את  הפצע שנוצר בנקודת המגע, ואת העובדה שנדרש לפצע זמן רב מהרגיל כדי להחלים.  ובכל זאת, איש לא שיער עד כמה באמת מסוכנת הקרינה. פייר ומארי ערכו את  מחקריהם ללא שמץ של הגנה, והסתובבו במשך שנים כשבכיסיהם ועל שולחנותיהם  חומרים רדיואקטיביים לרוב. כשנתגלה שקרינה רדיואקטיבית הורגת חיידקים,  הסברה הייתה שקרינה דווקא עוזרת לגוף להילחם בדלקות, והיו מי שמכרו קרם גוף  רדיואקטיבי "בריא במיוחד". אחרים הציבו גושי אורניום ורדיום זוהרים ליד  מיטותיהם בתור 'מנורות לילה'…

ההשפעה המזיקה קרינת רנטגן על הגוף נתגלתה  כבר בסביבות שנת 1900, אבל חלפו עוד כמעט שלושים שנה עד שנעשה אותו הקישור  גם לגבי הקרינה הנפלטת מאורניום וחומרים רדיואקטיביים אחרים. פייר קירי  נהרג עוד לפני שהספיק להיתקל בהשפעותיה המזיקות של הקרינה, אך מארי קירי  חשה בהן היטב, אם כי לא ידעה מה הסיבה האמתית להן. היא סבלה מדלקות חמורות  בכליות, וקטרקט בשתי העיניים – ונפטרה לבסוף כתוצאה מאנמיה בשנת 1934.  מחברות המעבדה שלה, ואפילו ספרי הבישול שלה, עדיין פולטים קרינה  רדיואקטיבית מסוכנת, וחוקרים שמעוניינים לעיין בהם חייבים לעטות על עצמם  ציוד מגן מיוחד.

לאחר הטלת הפצצות הגרעיניות הראשונות על  הירושימה ונגסקי, זרמו פצועים רבים אל בתי החולים ביפן. הרופאים ביפן  הבחינו שרבים מהנפגעים, גם אלו שלא ספגו חבלות פיזיות משמעותיות, סובלים  ממחלה מסתורית שתקפה אותם כעבור מספר ימים. התסמינים היו כמעט תמיד זהים:  בתחילה ירידה במספר תאי הדם הלבנים של מערכת החי סון, לאחר מכן פגיעה  במערכת העיכול, סחרחורות, כאבי ראש, ולבסוף איבוד הכרה ומוות. הרופאים  היפנים לא מצאו הסבר למחלה המסתורית, כיוון שבימים הראשונים כלל לא היו  מודעים לכך שהפצצות שהוטלו עליהם היו פצצות גרעיניות. תיאוריהם של הרופאים  היפנים היוו את הבסיס למחקר על 'מחלת הקרינה', או בשמה הלועזי Acute  Radiation Syndrome.

נזכור שקרינה רדיואקטיבית היא קרינה עתירת  אנרגיה: שטף של חלקיקים מהירים או גלים א"מ בתדר גבוה. כשגל א"מ רב עצמה  או חלקיק מהיר חודר אל תוך הגוף, הוא כמו כדור באולינג שפוגע בפינים בסוף  המסלול- כשאת תפקיד הפינים מגלמים האטומים שבתאים. הפגיעה מעיפה מתוך  האטומים אלקטרונים, ובכך משבשת את המאזן החשמלי בין האלקטרונים השליליים  והפרוטונים החיוביים. האטום, שהיה נייטרלי מבחינה חשמלית, הופך עתה ל'יון'-  אטום שיש לו מטען חשמלי. זו הסיבה לכך שקרינה רדיואקטיבית מכונה גם 'קרינה  מייננת', מלשון להפוך אטום ליון.

התהליכים הכימיים המתרחשים בתוך תא חי תלויים מאד באיזון של מגוון השפעות  חיצוניות, מטמפרטורה ועד חומציות. יינון בלתי צפוי של אטומים משבש באופן  חריף את התהליכים העדינים האלה- כאילו החלפנו כמה נגני כינור בתזמורת