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1998年伊斯坦布尔60Co源辐射事故概况与分析

2021-05-11李小华王翊年李俊杰杨雪琪李世祯

核安全 2021年2期
关键词:放射源容器事故

李小华,王翊年,李俊杰,杨雪琪,李世祯,何 列

(1.南华大学核科学技术学院,湖南衡阳 421001;2.核能与核安全国家示范型国际科技合作基地,湖南衡阳 421001)

放射性同位素60Co,半衰期为5.27a,衰变过程所发出的γ 射线能量分别为1.173 MeV 和1.332 MeV[1]。世界各国的医疗机构常使用高活度的60Co源治疗癌症患者。因放射治疗设备中γ源的活度随时间减少,故需要定期更换新源以避免治疗时间过长。

1 辐射事故背景

1.1 土耳其辐射安全与防护监管基础设施

《国际电离辐射防护和辐射源安全的基本安全标准》要求政府拥有完备、健全的国家辐射防护基础设施,以履行其辐射安全与防护监管职责[2]。土耳其原子能机构(Turkish Atomic Energy Authority,简称TAEK)负责国内放射源和射线装置的生产、销售、使用、转让、运输和退役的监管[3]。TAEK的组织结构如图1所示。

图1 TAEK组织机构图Fig.1 Structure of the TAEK

TAEK 通过以下核与辐射安全法律、法规对国内放射源和射线装置实施监管:1982年7月13日官方公报第17753号《土耳其原子能法,第2690号法令》,1985年9月7日公报第18861号《辐射安全法》,1991年9月6日公报第20983号《辐射安全条例》,1993 年8 月12 日公报第21666 号《牙科射线装置许可条例》,1994年6月18日公报第21964号《γ 和电子束辐射装置安全与许可条例》,1997年7 月21 日公报第21997 号《医用放射源与射线装置许可条例》,1997年9月10日公报第23106号《放射性物质安全运输条例》[4]。

与本次辐射事故相关的监管要求如下:(1)未经TAEK 辐射健康与安全部门(Radiation Health and Safety Department,简称RHSD)许可,禁止生产、销售、购买、使用、进口、出口、储存和运输放射源[5]。在颁发许可证之前,TAEK到申请单位开展现场检查以确保申请材料中所描述的核与辐射安全设施、设备、操作规程、安排和管理符合法规要求。许可证规定了法人(单位名称)、地址、放射源技术规格及五年有效期。(2)TAEK工作人员拥有进入放射源持有单位开展现场监督检查的权力;可检查与放射源持有、操作人员相关的文件、证明材料;可责令其限期整改安全隐患。(3)放射源从土耳其进口、出口或过境运输时,均须获得TAEK的行政许可。为获得运输放射源的许可,发货人必须遵守《放射性物质安全运输条例》。当TAEK 收到发货法人提供的符合法规规定的运输放射源路线和应急计划详细信息的书面材料后,便授予许可。根据《辐射安全条例》第59 条,TAEK 必须在运输包装箱周围开展剂量率测量。通过海关进口的放射源也须接受TAEK监管。(4)放射治疗设备每次更换放射源时须通知TAEK。由TAEK 派工作人员到现场开展剂量率测量,以确保新源与治疗头的安装、屏蔽效果符合法规和技术文件要求。此外,还采用TAEK 二级标准剂量学实验室中的剂量比较方法,每年使用热释光剂量计对60Co远距离治疗源的输出剂量值进行检测。

1.2 含源设备供应公司概况

负责60Co远距离治疗源销售与维护的含源设备供应公司(Radioactive Source Equipment Supply Company,简称SES 公司)属私营企业,总部位于安卡拉,雇佣了20名工作人员。SES公司主要为土耳其国内医疗机构提供放射治疗设备的销售、换源和维修服务[6]。

SES 公司分别于 1987 年 9 月 10 日、1992 年 4月16 日2 次获得TAEK 颁发的进口、出口和运输放射源的许可,并将60Co 源提供给医院。本次辐射事故涉及的60Co 源和放疗设备均购自美国。SES公司常将放射源从海关直接运送到获得许可进口放疗设备的医疗机构。SES公司在伊斯坦布尔工业园区拥有一个长期处于闲置状态的小型仓库,用于储存普通设备,但未建设与储存放射源相配套的辐射安全与防护设施。在特殊情况下,若告知TAEK,SES 公司可暂时将废旧放射源存放在安卡拉的仓库,再通过安卡拉机场和伊斯坦布尔的海港、机场出口。但在本次辐射事故中,SES公司在未告知TAEK 的情况下,擅自将放射源储存于该仓库。

2 名SES 公司的工程师负责60Co 源的日常安装、更换和打包。这2 名工程师与1 名技术人员在美国接受了放射源供应商组织的专业技能培训;技术人员在2 名工程师的监督和指导下从事放射源的安装和更换。SES公司向TAEK 提供了3名员工接受培训的合格证明以申请获得放射源安装与维修的行政许可。

SES 公司按TAEK 的许可流程,获得了放射源的进口、出口和运输许可。虽然SES 公司保存了源的质量、活度、位置、换源容器序列号和供应商等信息,但缺少放射源的序列号。由于SES 公司未对放射源台帐信息进行核实,也未检查放射源存放的具体位置,未做到帐物相符,TAEK很难确定涉及本次辐射事故的放射源是哪一枚。

1.3 换源容器和包装箱

SES 公司提供放射治疗用60Co 源初始活度为185 TBq。放射源以60Co 颗粒的形式密封于一个符合国际标准的金属包壳中。60Co 源传送到图2所示的换源容器内。该容器用于连接远距离放射治疗头;顶部含有一个可移动的半球形屏蔽罩,以便装载源;侧面配有可伸缩的移动机构,允许在更换放射源过程中临时存放2 枚放射源,在运输过程中只能存储1枚放射源。松开螺丝即可从换源容器中抽出此移动机构。

图2 换源容器结构示意图Fig.2 Structural diagram of source exchange container

完成换源之后,将半球形屏蔽罩和移动组件固定,并用螺栓固定钢制盖板。为了保障运输安全,盖板上装有金属密封丝,整个换源容器装在一个B(U)型钢制运输包装箱内[7]。该包装箱内部四周含有起缓冲固定作用的木板箱,外部为具有防机械撞击、阻燃和可拆解功能的长方体金属外壳。该包装箱的结构剖面图如图3所示。

图3 B(U)型运输包装箱结构剖面图Fig.3 Sectional view of the B(U)transport package structure

2 辐射事故经过

2.1 起因事件

(1)SES 公司的台帐显示:1993 年12 月,三个包装箱含有3枚废旧60Co源,其活度见表1。

(2)SES 公司声称已按照国际原子能机构(International Atomic Energy Agency,简称 IAEA)1985 年版《放射性物质安全运输条例》对换源容器和运输包装箱进行了密封和贴标签[8]。

表1 三个包装箱中的废旧60Co源活度Table 1 The activity of spent Cobalt-60 sources in three packages

(3)1993 年 12 月 27 日,SES 公司向 TAEK 提交了对装有3枚废旧60Co源的包装箱进行出口的许可申请,并于次日提供了详细的书面材料。1994年5月6日,TAEK工作人员在检测了包装箱周围的辐射剂量水平后,批准了出口许可。伊斯坦布尔港海关部门于1994 年5 月12 日获悉,SES公司已获得出口放射源的许可。

(4)在未经TAEK 许可的情况下,SES 公司擅自将装有放射源的包装箱储存在安卡拉,并未执行将包装箱出口运回美国的废旧源处理方案。

(5)1998 年 2 月,SES 公司将包装箱 A 和 B 从安卡拉运送到伊斯坦布尔。包装箱C仍存放于安卡拉。辐射事故发生后,TAEK将其扣留;在核实包装箱完好无损后密封,贴上标签;转移到柯杰克密斯核研究培训中心(Cekmece Nuclear Research and Training Centre,简称CNAEM)的放射性废物处理中心。

(6)SES 公司伊斯坦布尔分公司收到2 个包装箱,将其储存在依克特利(Ikitelli)地区的普通仓库。过了一段时间,因仓库空间不足,将2个包装箱搬到了伊斯坦布的库克科米西(Kucukcekmece)地区一个工业仓库附近的空房子里——马尔马拉(Marmara)仓储中心。装有放射源的包装箱在此空房内存放了9 个多月,未采取有效的监管和安全措施。

(7)1998 年 11 月 9 日,该房屋出售给新主人。新主人清除房屋中物品,于1998 年12 月8日,以30美元的价格将包装箱作为废金属出售给2名兄弟。

(8)兄弟俩把2个包装箱装车,运送到同地区的穆罕默特埃凯夫(Mehmet Akif)的家庭住宅。

(9)1998年12月10日,把包装箱转运到背拉特朴(Bayramtepe),送到一个兄弟的岳父的房子旁;将包装箱卸下,堆放在房子对面的空地上;拆下金属外壳和木箱;拧开顶部和侧面凸缘(盖子),将屏蔽头和移动组件从一个换源容器中取出。此次操作由3 名家庭成员完成。其中成员1MI 把手伸进换源容器,以确定内部物品。成员2 NI看到了容器内的放射源。几名公众围观了本次操作。

图4 受照者1 MI和2 NI的房子在穆罕默特埃凯夫的位置(距离单位:m)Fig.4 Location of the house of patients 1 MI and 2 NI in Mehmet Akif(distances in metres)

(10)在开展进一步的拆解工作之前,将已拆解的换源容器和部件放回卡车。换源容器保持直立状态,60Co源仍在换源容器内。

(11)将2 个包装箱的全部组件运回家,然后卸载到附近一个废品收购站的小院子里。院子与房屋相邻,前门敞开,可通过小路进入。受照者房屋的位置平面图如图4所示。因换源容器体积小,其它废品数量多,未引起人们的注意,相关人员均无法回忆起看见过换源容器。由于天气恶劣,拆解工作暂停了几天。

(12)1998 年 12 月13 日9:00,继续拆解换源容器。拧下盖子取出第2个换源容器的屏蔽罩和移动组件;尝试拆除固定开口孔周围的环状黄铜螺栓,但未成功;使用乙炔焊和挖掘机械将2个换源容器的钢制外壳剥离,露出里面的铅。在此操作过程中,倒转了容器,并且认为第1个容器中的放射源(若存在)落到地面上。此次操作持续到16:30。其他几名家庭成员在场全程观看了此次操作。

2.2 后续事件

(1)1998 年12 月13 日16:30,参与拆解换源容器的工人(拆解工)开始感到不适,由恶心迅速发展为呕吐。其他协助或观看拆解的人员随后也开始出现类似症状。受照拆解工到当地小诊所就诊;诊断为食物中毒或铅中毒;接受静脉注射生理盐水治疗;几个小时内,恶心和呕吐症状减轻,出院。1998 年12 月17 日,受照者(进入医院接受治疗的受照者简称为患者)1MI 的两根手指尖端变红。

(2)在1998年12月28日之前,裸露的60Co源一直留在院子里。兄弟俩徒手及用铲子将废金属(除铅以外)装载到卡车上,并送往同地区的子牙哥卡普(Ziya Gokalp)废金属收购站。

(3)换源容器碎片与其他废品一起堆放在院内。此时,原本住在院子里的废品收购站的主人全部离开了,直到1999 年1 月4 日才重返工作岗位。将大部分废金属运往伊斯坦布尔以东90 km处的一家大型金属冶炼厂。因放射源和移动组件的体积太小,机械抓取器未抓取到,故未运走。

(4)兄弟俩认为铅屏蔽层为危害健康的物品,二人将铅屏蔽层送回到岳父房子旁,掩埋在此处以保护公众健康。国家当局(指土耳其国家当局,下同)获知后将铅屏蔽层回收。

(5)拆解工仍感到身体不适;典型症状为乏力,食欲不振和体重减轻,以及牙龈出血;继续到当地小诊所寻求医疗救助;因症状未被医生诊断为与电离辐射相关,遂未接受治疗。1999 年1 月8日上午,患者2NI和5RI到一家大型私营医院就诊。医生对患者进行了检查,询问其活动情况,2名患者描述了对含铅容器的拆解工作,医生怀疑系铅中毒引起。考虑到一名住院患者的儿子到医院探望时提及自己看到了容器上的三叶草形标志,且铅是用来屏蔽射线的,于是医生将2人的症状归因于射线照射引起。

(6)1 月8 日11:30,医生通知CNAEM。随后CNAEM 生物剂量学实验室的工作人员从患者2NI、5RI 和其他6 名症状相似的患者身上采集了血液样本。

(7)国家当局工作人员与患者进行了面谈,探查了伊斯坦布尔辐射事故所涉及的现场,于1月8日15:00抵达废品站,在入口处检测到了高γ剂量率。

3 辐射事故应急响应

3.1 回收放射源

CNAEM 应急人员于 1999 年 1 月 8 日 15:00确定废品站存在放射源。放射源周围的废金属为裸露的放射源提供了部分屏蔽。初始剂量率的监测结果如图5所示。国家当局工作人员和警察疏散了废品站工人;封锁和保护事故地区;制定了回收放射源计划,并组织实施;向事故应急人员发放了便携式直读电子剂量计,对剂量监测结果定期进行审查和记录。参与回收放射源的应急人员均佩戴了胶片剂量计和便携式直读剂量计。

图5 子牙哥卡普废品收购站的剂量率(mGy/h)Fig.5 Dose rates(mGy/h)at the Ziya Gokalp scrapyard

3.1.1 第一天回收放射源操作

在废品收购站鉴别出换源容器的一个移动组件。此时,假设存在2枚放射源,且每枚放射源都安放在此移动组件内,制定回收放射源的步骤如下:(1)在长方体钢制容器内堆砌铅砖以组装一个屏蔽容器,并将其安装在卡车尾部;(2)在卡车上安装抓爪,用来移动、装载和卸载废品货物。国家当局要求3 名卡车驾驶员协助CNAEM开展放射源的回收操作;(3)找到一块与移动组件尺寸相似的金属管道,并反复训练3 名驾驶员操作抓爪抓取该管道;(4)安装抓爪和屏蔽容器的卡车倒车进入废品站,直到抓爪接近移动组件的位置为止;(5)尝试抓取移动组件,并将其转移到屏蔽容器中。

剂量率调查显示废品站的辐射水平非常高。起初利用此数据来寻找2 枚放射源,但测量结果表明,移动组件内无放射源。进一步的调查结果表明,放射源位于院子后面一堆废金属下方。

国家当局决定使用抓爪机械从废品堆中移走废品;对每批移走的材料进行检测,以鉴别是否拾取了放射源。由于移走金属废品导致部分屏蔽层受到损坏,废品收购站的γ 剂量率急剧增加,且无法做到快速定位和回收放射源,故暂停回收放射源操作,以重新制定回收放射源的方案。

3.1.2 第二天回收放射源操作

采用了另一种回收放射源方案:(1)制作了一圆筒形铅屏蔽容器,并将其安装在卡车尾部。卡车中部装有带抓爪的起重机。(2)将一个能测量高γ 剂量率的探测器安装在长柄吊杆末端。起重机固定在卡车中后部。在卡车尾部堆砌了50 cm 厚的重晶石混凝土墙为操作员提供屏蔽。将卡车倒车进入废品站,借助探测器对放射源进行定位。(3)国家当局组建了10 个回收放射源的应急小组(2人/组)。一名应急小组成员借助长柄抓爪从废品堆中取出废品;另一名成员使用3 m长铲子拾起可疑物体,并将其放入屏蔽容器中;后借助起重机吊起容器,并对其进行监测,以检查是否已成功回收放射源。应急小组成员操作长柄机械设备回收放射源的示意图如图6 所示。(4)预计回收放射源的操作次数不超过10 次(每组不超过1 次),并在设定了个人剂量限值为2 mSv。对3 名轮流操作抓爪的人员设定的剂量限值为1 mSv。

图6 应急小组成员从废品堆回收放射源示意图Fig.6 Schematic diagram of emergency team members to recover sources from the waste dump

尽管每个小组开展了第1 轮(1 次/组,共10次)回收放射源的操作,但仍未回收到放射源。国家当局评估了回收方案的有效性,为了减少照射,曾考虑采取使用泵运混凝土覆盖到废品上,以形成屏蔽块的方案。但由于此方案仍无法确定放射源的具体位置,遭到否决。根据直读式电子剂量计记录,应急人员的受照剂量经过检测、核查后,确定在最初设定的剂量限值范围内。因此,国家当局决定让应急小组执行第2 轮回收放射源操作。在第2 轮回收操作的第4 次操作中(总共开展了14次),将放射源成功回收。

国家当局将成功回收的放射源收缴,以进行检查和开展后期处置;对废品站进行了全面的辐射调查,但未发现第2 枚放射源或放射性物质从密封的60Co源泄漏的证据。成功回收的放射源包壳未受损,未发生放射性物质泄漏。测量结果表明此枚放射源的活度估算值为3.3 TBq。

3.1.3 应急人员的受照剂量

参与回收放射源操作的应急人员佩戴了胶片剂量计,接受了个人剂量评估。抓取机械操作员佩戴了胶片剂量计和便携式直读剂量计。在操作结束后,立刻将所有剂量计送回实验室开展检测评估。应急人员的受照剂量列于表2。

表2 应急人员的胶片剂量计检测值Table 2 The measured value of film dosimeter for emergency personnel

检测结果表明,成功执行回收放射源操作的应急人员的受照剂量为0.6 mSv。参与回收放射源操作的应急人员的平均受照剂量为1.15 mSv,最大剂量为5.47 mSv,集体剂量为22人·mSv。物理保健小组的一名资深成员不仅承担了剂量率的测量任务,还参与了回收放射源操作,受照剂量值最高,其值为5.47 mSv。剂量值次高值为2.05 mSv。

3.2 评估公共健康的初步响应

事故调查结果显示404名公众可能因接近了裸露的放射源受到照射。受照公众接受了国家辐射防护机构、公共健康机构专家的约谈,进行了体检并抽取血样。根据检测结果,18 人入住伊斯坦布尔哈斯基(Haseki)州立医院,继续接受观察和治疗。其中 10 人于 1999 年 1 月 12 日(入院第4 天)诊断为急性放射综合征(Acute Radiation Syndrome,简称ARS)[9]。

3.3 寻找第2枚放射源

根据SES 公司声明,安卡拉仓库里储存了4个换源容器。其中1 个是空的,另外3 个分别装有1 枚废旧60Co 源。SES 将其中2 个容器转运到伊斯坦布尔。事故涉及的第2 个换源容器含有1枚放射源。第2枚放射源的下落成了主要关注的问题。国家当局对曾经存放换源容器的地区开展了全面和系统的调查,但未检测到剂量率升高或发现放射性污染的证据;还对金属冶炼厂和将放射源从废品站运送到冶炼厂之间的全部运输路线均进行了辐射调查,仍未找到第2枚放射源。

由于未能通过电离辐射调查寻找到第2 枚源,专家怀疑第2 个换源容器(表1 编号B)是空的,或者可能含有比初始活度小得多的放射源。无媒体报道证明辐射损伤是受裸露的23.5 TBq的60Co 源照射而造成的,这证实了专家的怀疑。TAEK 对SES 公司开展了放射源台帐的核查,还要求美国供应商提供与返还放射源相关的全部信息,并尝试与SES 公司的放射源台帐记录进行比较。事实证明此方案不可行。美国供应商的记录显示序列号2570的放射源已经返回美国,而SES公司的记录显示该源(表1编号C)仍在土耳其。此外,美国供应商的记录显示序列号2567的放射源尚未返回美国,而SES 公司的台帐记录却相反。因此,不能根据放射源台帐记录来确认土耳其是否存在第2枚高活度60Co源。现有信息表明,第2个换源容器中无放射源,但无法明确证明此结论。

3.4 TAEK对防止类似事故再次发生的响应

TAEK采取了下列整改措施以防再次发生辐射事故:(1)检查了土耳其国内46 个放射治疗中心;严格审查核发许可证的条件,并将60Co源的详细信息与TAEK 清单进行比较;将出口废旧放射源的流程和要求告知持证单位。(2)含60Co源的远距离治疗设备输出剂量值均使用TAEK二级标准剂量测定实验室提供的热释光剂量计进行检测[10]。(3)根据修订的《辐射安全条例》,应在出口前将废旧源存放于经TAEK批准的仓库中。禁止临时异地存放放射源。若放射源供应商或收货人终止服务,可将放射源存放于CNAEM 废物处理部门。(4)向TAEK 申请出口废旧放射源的SES公司必须指定准确的发货日期,在获得许可的15天内执行出口废旧源的方案,确保收货人接收到了放射源。

3.5 IAEA的响应

1999 年 1 月 11 日,IAEA 应急响应中心(Emergency Response Centre ,简称ERC)通过对新闻媒体报道的日常监控,接获了潜在辐射事件的警报[11]。在获悉土耳其发生了一起因远距离放射治疗用60Co源引发的辐射事件后,ERC与TAEK取得联系。TAEK 确认伊斯坦布尔发生了“ 辐射事件”,并做了简要介绍:(1)60Co源换源容器的屏蔽层已拆解成碎片,但源包壳未破损;(2)2名废金属收购商受到了照射,正在医院接受治疗;(3)TAEK专家已经找到了放射源,事故区域得到了有效管控,放射源已安全存放于CNAEM。

ERC向TAEK发送的传真显示,根据《核事故或辐射应急援助公约》,IAEA 将向辐射事故发生国提供援助;在收到土耳其援助请求后,可立即派遣从事电离辐射诊断和治疗的医学专家前往事发国。1999 年1 月12 日,土耳其当局向IAEA正式提出关于提供医疗援助的请求。IAEA 派出由3 名医生组成的医疗队于1999 年1 月12 日下午乘机前往伊斯坦布尔。IAEA 向世界卫生组织通报了采取的援助行动。

1999 年 1 月 13 日,IAEA 医疗队在对两家医院的15名受照者进行检查后,向ERC提交了初步评估报告。该团队对土耳其医疗机构针对患者实施的治疗表示满意。因细胞剂量测定需要,采集了患者的血液样本。血样分别送往英国国家辐射防护委员会(United Kingdom National Radiological Protection Board,简称NRPB)、法国居里研究所和荷兰莱顿大学医学中心(Leiden University Medical Centre,简称LUMC)。

1999 年 1 月 14 日,土耳其常驻 IAEA 代表团向ERC 发送了一份传真,称TAEK 主席已获悉另一枚60Co 源丢失。该代表团提出关于要求IAEA专家提供辐射应急建议的请求,以便找到此枚60Co 源。作为快速响应,1999 年 1 月 15 日,一个配有辐射测量设备的IAEA监测小组前往伊斯坦布尔开展辐射应急援助。

1999 年 1 月 16 日,IAEA 监测小组在库克科米西的依克特利地区开展了全面的辐射调查。调查区域包括:(1)储存放射源的建筑物——马尔马拉仓储中心;(2)废品收购商最初购买放射源的房子所在地——穆罕默特埃凯夫;(3)废品收购商岳父的住房所在地——背拉特朴(曾将拆解后的换源容器带到此处);(4)找到放射源的废品收购站——子牙哥卡普。监测小组在上述4处地点未曾检测到高于正常电离辐射水平的测量值。

1999 年 1 月 17 日,IAEA 监测小组前往伊斯坦布尔以东90 km 的金属冶炼厂,之前在那里已经收集过一些废品。该小组开展了全面的电离辐射调查,但未检测出高于正常电离辐射水平的测量值。冶炼厂需开展电离辐射监测的金属废品堆积成山,钢筋成品分区、分型、分锻堆放在大型仓库内。

在开展了全面、系统的调查之后,IAEA 监测小组向土耳其当局提出以下建议:(1)准备新闻稿,向公众通报有关的辐射应急情况,向警方及消防队提供所丢失密封源的设计图纸和实物图片,督促市民向政府反映相关信息;(2)提醒医务人员和医院向TAEK报告任何具有ARS症状的可疑病例;(3)与警方一起继续调查此枚源是否被非法出售给国内、外的其他不明身份者;(4)更新土耳其国内放射源台帐清单;(5)立即检查土耳其国内科研机构、高校、企业的放射源和放射性材料的储存情况;(6)评估“直接或通过IAEA 向可能受影响国家通报丢失放射源”的必要性;(7)继续对丢失放射源的可能地点开展车载放射性调查,扩大搜索范围;(8)研究开展航空γ 测量的可行性;(9)立即在伊兹米特(Izmit)的柯罗口卢(Colakoglu)金属冶炼厂安装辐射监测仪表;(10)采访该金属冶炼厂负责电离辐射测量的工程师;(11)检查金属冶炼厂的销售记录,以确定前9 个月中每周的最大单笔销售数量;找出买主并检查金属的结构或构造;(12)与金属冶炼厂管理部门一起调查是否存在出售废品或与其他工厂交换废品的情况;(13)获取冶炼炉的尺寸和生产钢材成品数量的近似数据,以估算所生产钢材的活度;(14)调查可能的垃圾倾倒场和市政垃圾场。

1999 年 1 月 20 日,在 IAEA 与土 耳其常驻IAEA 代表讨论之后,决定派遣一名专家前往伊斯坦布尔,以对医疗救治和实地监测工作开展援助。该专家于1999 年1 月24 日飞往伊斯坦布尔。1999 年1 月26 日,土耳其政府根据《及早通报核事故公约》,向邻国通报了丢失的放射源,还要求IAEA通知公约签署国与其他相邻国家[12]。

3.6 土耳其公众的担忧

伊斯坦布尔60Co源辐射事故是土耳其首次发生的重大辐射事故,成为事发当天电视和次日晨报的头条新闻。新闻媒体对本次辐射事故持续报道了好几天,导致公众产生焦虑。TAEK 和医疗当局接受了许多与公众自身健康相关的咨询。公众和媒体对辐射事故的发生感到困惑,起初将本次事故与切尔诺贝利事故进行了比较,高估了事故的影响。辐射事故对公众产生了重大的心理影响。据报道,涉及事故人数最多的一个家庭的全部成员都患了焦虑症,并遭到亲戚和朋友的隔离。

记者可自由采访辐射防护专家。国家当局定期向公众发布与应急响应行动相关的信息,以减少公众焦虑。应急人员成功回收放射源的新闻媒体报道,TAEK实施的政府信息公开政策,有效地消除了公众的恐慌和担忧。

此前公众对核问题的关注主要集中在核电站的运行、核武器的试验和放射性同位素的生产方面。本次辐射事故使公众广泛地意识到,医疗、工业和科学研究等领域的放射性材料也可能对公众产生严重危害,需要实施严格监管。

4 辐射事故的医疗救治

4.1 医疗方面的进展及其处理

1998年12月13 日(拆解容器当天)16:30,拆解工出现了受到超剂量照射的临床症状;参与拆解及围观的10人中的6人感到身体不适,开始呕吐且彻夜不止;第2天到私营诊所就诊,得到的诊断结果为食物中毒,接受输注生理盐水治疗;门诊治疗后回家。第4天患者4KI返回放射源附近的一堆废金属处工作,再次呕吐。

受照后第7 天,患者1MI 右手食指和中指末端出现红斑;该患者曾于1998 年12 月10 日短暂地将这两只手指通过已拆解的换源容器移动组件所腾出的孔道,插入到容器中。

受照者在事发4 周内咨询了医生,出现身体虚弱、呕吐、腹泻、食欲不振的症状,但未接受血液学检查,未怀疑患有ARS。

1998年12月28 日,患者5RI将换源容器碎片和其他废金属装载到卡车上,随后感到恶心和浑身乏力,但未呕吐。1999年1月8日,废品收集工人2NI 和5RI 感到恶心,前往另一家私营医院就诊。医院诊断后怀疑两人患有ARS并向CNAEM报告。同日证实发生了辐射事故。1999年1月9日,CNAEM 生物剂量学实验室从患者 2NI、5RI、7AI和GI(探望患者5RI的儿子和妻子)身上采集了第一批血液样本,开展细胞遗传学剂量评估。

1999年1月9 日,患者2NI、5RI和7AI转院到哈斯基州立医院。其他4名患者1MI、4KI、9AS和10ED于4周前参与了换源容器的拆解,随后一直感到身体不适和浑身乏力,进入哈斯基州立医院接受治疗。1 月 10 日至 11 日,4 名成人和 7 名儿童入住哈斯基州立医院。其中成年人AY 和3 名儿童住院观察13天,诊断为健康后出院。因血液参数非常差,病情严重,成人患者1-7接受了全血和血小板输注。患者1-5的白细胞计数为正常范围平均值的10%,淋巴细胞未检测到,血小板计数低至正常值的1-3%。1999年1月9日至15日,在CNAEM和媒体发布辐射事故信息后,404人因担心自己可能受到照射,申请接受医学治疗或血液检查。根据患者淋巴细胞、粒性白细胞和血小板计数进行分类;通过医疗检查和访谈,大多数人未出现与辐照有关的临床症状,10 人诊断为ARS。另12 人出现白细胞增多症,5 人出现白细胞减少症。医疗团队到患者住处开展医学体检和访问。结果表明,患者身体状况与电离辐射无关。1999年1月11日,从另外10人身上采集血液样本,用于CNAEM开展生物剂量测定评估。

1999 年1 月12 日,受辐照最严重的患者1-5从哈斯基州立医院转到伊斯坦布尔大学附属塞拉帕萨(Cerrahpasa)医院血液科的单人隔离间。院方对患者1-7开展粒细胞集落刺激因子(Granulocyte Colony Stimulating Factor ,简称G-CSF)和细胞因子治疗(骨髓刺激治疗)[13]。入院状况如下:(1)患者1MI的右手食指和中指的表面小部分出现湿性脱皮,无局部疼痛感,虽然血小板计数很低,但无出血和发烧症状;(2)患者2NI 的皮肤内出现少量血点(皮肤瘀斑和瘀点),未发烧;(3)患者3HI的皮肤和牙龈出现少量血点,入院体温为39°C;(4)患者4KI 的皮肤出现少量血点,嘴角右上唇上方出现病毒(疱疹样)感染,未发烧;(5)患者5RI 的皮肤和口腔(嘴)黏膜下层出现少量血点,鼻出血一次,入院体温为39°C。

1999 年 1 月 13 日,IAEA 医疗小组与土耳其医学专家协商,检查了15名确诊或疑似患有ARS的住院患者。医疗小组得出以下结论和建议:

(1)两家医院对患者的医疗调查和管理较为合理。

(2)根据临床表现和血液参数开展剂量评估。塞拉帕萨医院1-5 名患者的剂量估算值在2-4Gy之间,哈斯基州立医院6-10名患者的剂量估算值为1-2Gy。

(3)需要开展以下工作:(A)继续对患者实施治疗和严格隔离,以防止感染;(B)继续刺激骨髓中的血细胞生成,直至血液参数正常为止;(C)临床治疗方面适当输注血小板;(D)防止患者1MI的两根局部受伤手指的感染。

(4)建议:(A)向患者1、2、4和5大量输注血小板,以减少因血小板计数过低而面临的危及生命的出血风险;(B)2名年轻患者的医疗数据(包括血细胞计数)表明,未受到明显照射,可立即出院。

虽然患者于 1999 年 1 月 9 日至 12 日接受了大量输注血小板和全血治疗,但1999年1月13日患者1-5的血液样本显示血细胞计数非常低,其中白细胞(0.25-1.15)×109/L,淋巴细胞(0.15-0.49)×109/L ,血小板(15-64)×109/L。为了防止严重出血,患者住院第1 周接受大量输注血小板治疗。患者 1MI 和患者 5RI 分别输注了 14 个和 31 个单位的血小板。此外,6 名患者还接受了全血细胞和红细胞的输注。

1999 年 1 月 13 日 1-5 名患者的第一次骨髓活体组织检查术(骨髓活检)的结果显示骨髓增生减低严重。治疗一周后,所有ARS患者的血液参数均得到明显改善。大多数患者的白细胞计数在几天内恢复正常(4.3×109-1.1×1010/L)。然而,淋巴细胞数量长时间保持在正常范围之下(1.5-4.0×109/L)。血小板的平均数量在2周内达到正常范围的下限(1.5-3.5×1011/L)。对受照最严重的患者1-5采用类似的血液学演变和治疗方案。

截至1999年1月24日(住院12-14天),10名患者的骨髓造血功能已恢复。对于患者1-4施用G-CSF治疗,11至12天后停止G-CSF治疗,对于患者5-7治疗6天后停止治疗。患者需要进一步输血。所有ARS患者均未出现系统性感染,预后良好。其中3 名患者于1999 年1 月25 日从哈斯基州立医院出院。

患者1-5采用相同的抗菌、抗病毒、抗真菌药物和细胞因子治疗方案。1999 年1 月12 日至23日,用于患者1-5 骨髓刺激治疗的G-CSF的剂量为8 ug/(kg·day-1),总共4800 万单位(48 MU)(Mega Units简称MU)。对于病情较轻的患者6和7的剂量为5 ug/(kg·day-1),总共30 MU。此外,1999年1月12日至2月1日,患者1-5使用抗菌、抗病毒和抗真菌药物治疗。事实表明,此治疗方法对预防感染和并发症非常有效。1999年2月17日,第二次骨髓活检结果显示骨髓正常,全部患者的造血功能恢复正常。

1999 年 2 月 24 日,5 名受辐照最严重的患者从塞拉帕萨医院出院,预后良好。患者1MI 的2根手指的状况良好,上皮形成,无溃疡。无迹象表明需实施手指的截肢手术。

1999年2 月以来,10名ARS患者从哈斯基州立医院出院,成为医院的定期门诊随访患者。1999 年4 月,受检者的血液学检查结果显示血细胞计数进一步改善;血小板计数均在正常范围内;7 名患者的白细胞计数正常,3 名患者(1MI,2NI 和4KI)的白细胞计数低于正常范围;患者1-5 的淋巴细胞计数明显低于正常范围,仍需继续采取谨慎的护理以预防传染病。截至2000 年3 月,未发现其它特殊临床症状或并发症,但患者抱怨感到疲劳、偶尔头痛,产生了心理影响。

安卡拉古尔汉(Gulhane)军事医学科学院跟踪观察了患者1MI的右手局部辐射损伤情况。检查结果如下:(1)1999年4月,右手X光检查显示,食指顶端第1 根指骨的端尖稍薄,皮肤也变薄了。(2)1999 年7 月,三维骨扫描显示灌注液略有下降,X 射线显示右手拇指和食指指骨尖端出现骨质疏松症和软组织萎缩症状,近端指间关节弯曲受限,无感染或疼痛迹象。食指指尖有异常感觉,其他手指功能正常。(3)1999 年11 月,切除了食指末端萎缩的指骨。(4)在2000年2月,即局部受射线急性照射后第14个月,右手中指指骨末端以及食指指骨尖端截肢线处出现溃疡。后期骨扫描显示,因充血或骨髓炎致使中指中间、末端指骨摄取(活组织对物质的吸收和结合)增加,必须实施手指截肢手术。

4.2 医疗结论

医疗结论归纳为:(1)患者1-5在入院时出现危及生命的血小板减少症,开始输注1-3 单位的血小板,在初始2天治疗效果显著。因此1999年1月12-13日晚上采取大量输注血小板的治疗措施有效地阻止了2 名患者出血,并使血小板计数增加到安全范围。尽管在输注24 个单位血小板后,患者5的血小板计数迅速恢复,但其他患者只有在G-CSF 治疗结束后血小板计数才明显恢复。血小板恢复时间的延迟,有时归因于G-CSF的负面影响。血小板的恢复时间也可能与血小板谱系的自发恢复一致。(2)无法确定1999 年1月12-13 日晚上大量输注血小板是否比1 单位/10 kg 体重的正常剂量更有效。迄今为止接受最多24 个单位血小板输注的患者5RI,未观察到血小板恢复时间的延迟。多个单位的血小板输注能快速有效地治疗严重的血小板减少症。(3)患者1-5入院时极低的中性粒细胞和淋巴细胞计数危及生命。除了口腔右上角上唇患有病毒性疱疹状病变的患者4NI之外,其他患者未出现细菌、病毒或真菌感染。对10 名ARS 患者进行严格的反向隔离,并大量使用广谱抗生素、抗病毒和抗真菌药物,以有效预防医院感染。(4)1999 年1 月12 日,患者明显受益于G-CSF 的骨髓刺激治疗。该生长因子促使白细胞谱系快速恢复,所有患者的白细胞计数在4-11 天内达到了1011/ L 水平。由于G-CSF导致白细胞达到“峰值”,白细胞计数在几天之内恢复至正常水平。

5 生物剂量测定分析

5.1 参与检测的实验室

生物剂量测定在伊斯坦布尔柯杰克密斯核研究与培训中心(CNAEM)、法国辐射防护与核安全研究所(The Institute for Radiological Protection and Nuclear Safety,简称IRSN)、英国国家辐射防护委员会(NRPB)、荷兰莱顿大学医学中心(LUMC)辐射遗传学和化学诱变系四个实验室开展。

检测对象:CNAEM 于 1999 年 1 月 9 日和 11日,NRPB 和 IRSN 于 1999 年 1 月 1 日,LUMC 于1999 年1 月14 日采集患者血液样本。将辐射事故中10名确诊ARS患者的血样送至实验室,通过实验室常规操作规程进行处理。IRSN 检查了患者1-5 的血液,其他三个实验室检查了具有ARS症状的10 名患者。CNAEM 还对另外20 名评估为低剂量受照者进行了检查。四个实验室对培养2天处于第一分裂中期的双着丝粒染色体畸变率进行分析。此外,IRSN和LUMC使用细胞松弛素B阻断的双核淋巴细胞微核开展了微核分析。IRSN、NRPB 和LUMC 还使用荧光原位杂交技术(Fluorescence In Situ Hybridization,简称FISH)对培养2天的分裂中期细胞进行了易位检测。

5.2 双着丝粒染色体分析

对于双着丝粒染色体分析方法的细节(培养基的选择),各实验室之间略有所不同,但所有方案都符合《生物剂量学:用于剂量评估的染色体畸变分析》的标准[14]。CNAEM 在 1999 年 1 月 12日采血后51h采用双着丝粒染色体分析技术估算出患者7AI 和2NI 的急性受照剂量值分别为1.0 Gy 和2.0 Gy。虽然血细胞计数结果表明患者的受照射剂量非常高,但NRPB 提供的初步检测结果与CNAEM的剂量估算值一致。后续几天实验室提供了有关ARS病例的更多检测数据。表3列出了采用双着丝粒染色体畸变率和微核率估算10 名ARS 患者受照剂量的比较值。染色体畸变率估算剂量值是根据1998年12月13日受到长时间照射而得出的。采用体外受60Co 源急性照射的“剂量-产额曲线”开展估算剂量。在检测出双着丝粒染色体产额Y 的情况下,可通过“剂量-产额”曲线关系公式(1)计算得出表3 中的剂量D。

式中,Y是每个细胞的双着丝粒染色体产额,无量纲;D是剂量,单位为Gy,公式中系数是根据CNAEM 、IRSN、NRPB 和 LUMC 四个实验室的各自剂量响应曲线得出的平均值。四个实验室公式系数的一致性较好。

表3 患者1-10的估算剂量汇总结果Table 3 Pooled results of estimated dosed for patients1-10

根据双着丝粒染色体和微核率估算生物剂量显示全身剂量:患者1-5 在2-3 Gy 之间,患者6 HG 为 2 Gy 左右,患者 7-10 在 0.5-1.0 Gy 范围内。除了10 名ARS 患者外,CNAEM 还调查了辐射事故中其他受照者的剂量。这包括3 位兄弟(KA、AA和SA)。他们是依克特利废品收购站的主人,于1999 年1 月10 日在废品站发现放射源,其受照方式复杂,包括急性照射和延时照射,从1998年12月28日废品搬运到院子里时开始受到照射。KA 和AA 协助患者5RI 卸下卡车中废品,当时可能已经受到了急性照射。SA 未参与卡车的卸货,只受到低剂量率照射。尽管他们在夜间和周末因不在废品站与裸露的放射源分开,但延时照射还持续了2 周。在此期间,KA 和AA 在废品收购站工作,受延时照射的情况与SA 相似。KA和AA的总剂量估算值为0.8 Gy,SA的总剂量估算值为0.4 Gy。剂量估算结果列于表4。

表4 对依克特利废品站主人KA,AA和SA的生物剂量估算Table 4 Biological dose estimates for KA,AA and SA,owners of the Ikitelli scrapyard

根据CNAEM 实验室的体外受60Co 源急性照射“剂量-产额”拟合曲线公式(2)开展剂量估算。

式中,Y是每个细胞的双着丝粒染色体产额,无量纲;D 是剂量,单位为Gy。由于所获得的双着丝粒染色体数很少,因此剂量估算的不确定性为95%置信区间。

CNAEM 还对其他17 名受照者进行了检查。其中5 名儿童送入儿科诊所就诊。在12 名成年人中,9 名血细胞计数略低于正常值。在17 名受照者中,7 名受照者的剂量估算范围为0.2-0.5 Gy。剩余10名受照者的剂量低于检测限值。

CNAEM 实验室对5 名患有严重ARS 的患者开展双着丝粒染色体产额的后续检测分析。结果表明,在1999年1月至3月,双着丝粒染色体产额随时间下降。

5.3 微核分析

染色体单体或染色体的无着丝粒断片,或因纺锤体受损而丢失的整个染色体,在细胞分裂后期,仍然遗留在细胞质中。末期之后,单独形成一个或几个规则的次核,被包含在子细胞的胞质内,因此主核小,故称为微核(MicroNuclei,简称MN)[15]。微核率分析试验是评价药物、射线、有毒物质等对人体细胞或体外培养细胞遗传学损伤的一种直观、有效、可行的方法,是一种可代替双着丝粒染色体测定生物剂量的检测技术。MN测量显示了电离辐射诱发的染色体畸变随时间变化的综合图像。四个实验室根据各自的校准曲线从双核细胞中的MN 产额获得的剂量估算值,与基于双着丝粒染色体混合频率方法检测的剂量值相一致,见表3。

5.4 FISH易位分析

FISH检测数据表明,双着丝粒染色体的产额随时间下降。若此结论正确,根据照射后一个月采集的血样检测结果,则低估了表3 中的剂量值。利用FISH 分析法检测前5 名ARS 患者的淋巴细胞染色体的易位产额。易位产额不随时间变化,可反映初始剂量。虽然IRSN、NRPB 和LUMC三个实验室使用不同的全染色体探针混合物和实验室标准方案,但获得的剂量检测数据相一致。

表5 列出了采用FISH 易位分析获得平均剂量的估算值,并与采用双着丝粒染色体分析方法剂量估算值进行比较。易位分析剂量估计值比双着丝粒染色体分析剂量估计值高约20%。这表明在第一个月内,双着丝粒染色体和微核产额确实下降了.因此表3中所示剂量值可能低估了约20%。

表5 FISH易位分析和双着丝粒染色体分析的估算剂量Table 5 estimates of protracted doses based on analyses of translocations and dicentrics

5.5 生物剂量测定结果

考虑到剂量误差和采样延迟因素,采用三种方法估算出了相一致的受照剂量。剂量估算值如下:患者1-5为3 Gy;患者6HG为2 Gy;患者7-10低于1 Gy。

6 结果、结论和经验教训

IAEA 对伊斯坦布尔辐射事故开展后续调查的主要目标是:确定事故原因,核实土耳其官方调查的有效性,得出调查结论,吸取经验教训。

6.1 运营机构

(1)未经 TAEK 许可,SES 公司将高活度废旧60Co源储存于伊斯坦布尔的仓库。SES公司的仓库安全管理薄弱,未定期开展放射源台帐的核查。换源容器未经SES公司授权许可就作为废品销售,酿成辐射事故。

(2)调查结果表明,SES公司对源库中放射源的存放记录不详细,导致无法确认哪枚放射源存储于第2个换源容器中。这给辐射事故应急和后续调查造成了困难。此外,美国放射源原始供应商的记录也不详细,无法确定哪些放射源已返还给供应商。

法人需要建立全面、完整的放射源库存台帐,确定目前放射源的准确位置,以快速识别和避免丢失放射源。供应商必须建立全面的放射源台帐,详细记录所销售放射源的具体信息,并在废旧源处置前认真核实返回放射源的序列号。

6.2 国家当局

(1)本次辐射事故发生时,土耳其正在修订《放射源监管条例》,以满足《国际电离辐射防护和辐射源安全的基本安全标准》的要求。修订工作借鉴《关于电离辐射防护和辐射源安全的国家监管基础设施的组织和实施》和本次辐射事故的经验[16]。国家当局应健全核与辐射安全监管体系,以防止发生类似的辐射事故。

(2)土耳其当局已制定了国家核应急计划,以处理因核电站或核武器试验产生的跨国境放射性沉降物,研究型核反应堆运行的核与辐射风险。本次辐射事故发生时,还未制定关于处理高活度放射源丢失事故的辐射应急计划。在证实了废品站存在放射源后,当局采取了有效的辐射应急措施;使用虚拟放射源对应急人员进行预演和反复训练;定期审查回收放射源的进展情况,并评估不同的回收方案。

(3)在废品收购站未检测到放射源的存在。该枚放射源很容易转移到金属加工厂,混入金属产品并运往世界各地。鉴于废金属中存在放射源已成为一个普遍问题,国家当局须制定检测和处理放射源的措施,向可能受照的职业,如废金属收购商、加工商、出口商、海关官员等提供关于辐射安全与防护方面的信息、培训和指导。

(4)事发前5 年,此枚60Co 源已经停止使用。SES公司长期储存废旧放射源是产生辐射事故中的一个重要因素。国家当局或原始供应商应明确规定,要求含源设备供应商在规定期限内返还废旧放射源。

(5)公众很难区分核与电离辐射的风险。国家当局应考虑如何及时、准确地发布辐射事故信息,以帮助公众了解电离辐射的科普知识,避免出现社会恐慌。

6.3 国际合作

(1)在《核事故或辐射紧急情况援助公约》框架内,IAEA 应邀向签约国(土耳其)提供了辐射应急援助,包括:(A)提供应急计划、应急准备和应急响应方面的技术建议;(B)协助开展辐射事故调查;(C)协助寻找放射源;(D)协助开展电离辐射调查和提供技术指导;(E)提供医疗建议。

(2)源容器上的三叶草形符号未能传达潜在的电离辐射危害。其他符号可能会向公众提供更有效的警告,告知潜在的危险。对于容易引起确定性效应的放射源,需要在容器上提供符号和文字,以表明所装载物品具有电离辐射危险性。

6.4 设备供应商

使用简单的工具拆解放射源运输容器可能受到高剂量率照射。在运输放射源的包装箱的建造过程中采用纵深防御和工程控制措施,有助于防止未经授权拆除屏蔽物和取出放射源的行为。

6.5 医学方面

(1)辐射事故受照者到医院就诊,最初并未诊断出其症状由电离辐射引起。早期的诊断和治疗至关重要,在某些情况下可挽救生命。医生需要接受“电离辐射损伤基本症状和导致此症状的放射源或射线知识”培训。若医生怀疑患者症状由电离辐射照射引起,应立即联系国家核与辐射安全监管机构以保障公众健康与环境安全。

(2)淋巴细胞染色体畸变率分析获得的生物剂量值,与白细胞、血小板计数估算的临床剂量值之间的差异,可能由以下因素产生:(A)事发后一个月采集血液样本开展生物剂量测定,由于具有双着丝粒染色体的淋巴细胞不能分裂并因此死亡,将许多具有双着丝粒染色体的淋巴细胞从血液中去除。(B)若考虑1998年12月13日患者受照时间为6-7 h,则根据血液估算的剂量值与双着丝粒染色体、微核分析估算的剂量值吻合较好。(C)若将较高的染色体易位率作为受照射后第一个月双着丝粒染色体下降约20%的证据,则临床血液学和生物学剂量估算值的一致性较好。需要尽快采集血液样本开展血液学和细胞遗传学剂量评估,并在受照后每隔一段时间采集血样,以开展剂量估算,有助于预后。可在全血输血前采集几毫升血液用于生物剂量测定。FISH易位分析方法已证明患者受超剂量照射后,延迟采血用于剂量评估是有效的。

(3)通过适当的支持性治疗、血小板输注和G-CSF治疗,血细胞计数在几天内恢复到了安全水平。本次临床治疗过程表明,即使因全身照射患有严重的造血综合征,也不建议实施同种异体骨髓移植。由于同种异体骨髓可能会引起并发症,将同种异体骨髓移植视为禁忌。在(全身剂量2-4 Gy)受照一个月后,使用细胞因子治疗方法有助于造血功能的恢复。此治疗方法有效地缩短了中性粒细胞减少的时间,从而阻止了能导致死亡的全身性感染(败血症)的发生。未观察到G-CSF 对血小板恢复的不利影响。据骨髓活检结果,当自发性血肿尚未恢复时,推荐使用细胞因子来治疗因电离辐射引起的严重骨髓再生障碍。

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