Den store trusselen redder liv

Atombomben kan utslette oss. Men den farlige teknologien har også gjort det mulig å bestråle kreft ekstremt presist og dermed reddet flere liv enn den har kostet.

Atombomben kan utslette oss. Men den farlige teknologien har også gjort det mulig å bestråle kreft ekstremt presist og dermed reddet flere liv enn den har kostet.

Når major Andrej Durnovtsev slipper bomben ti kilometer over Severnijøya i Barentshavet fra et spesialbygd fly, vet han og besetningen at de ifølge ingeniørenes beregninger bare har 50 prosents sjanse for å overleve.

Like etter stiger soppskyen 62 kilometer opp i atmosfæren. Lysglimtet er synlig på nesten 1000 kilometers avstand, og trykkbølgen reiser flere ganger rundt jorda.

Det er 30. oktober 1961, og Sovjetunionen har detonert Tsar Bomba – en atombombe av en størrelse som aldri senere er overgått.

Besetningen på flyet har hellet med seg, og de overlever med nød og neppe. Selv om flyet er 40 kilometer unna når bomben detoneres, gjør trykkbølgen at det faller nesten en kilometer – men de holder seg unna ildkulen som utvikler seg på få sekunder.

I 2011, 50 år etter Tsar Bomba, får vietnameseren Do Quoc Hung stilt diagnosen uhelbredelig lungekreft. Fem år senere er han fortsatt i live, og det kan han takke atombomben for.

Strålebehandling med de de samme stoffene som ga Tsar Bomba den ødeleggende kraften, tar livet av kreftcellene i lungene hans og gir ham livet tilbake.

VIDEO: Dommedagsklokken viser 100 sekunder på midnatt

Menneskeheten er i dag tettere på å utslette seg selv enn vi har vært siden 1953, da Sovjetunionen prøvesprengte sin første hydrogenbombe. Det mener det forskerpanelet som står bak den såkalte dommedagsklokken. I begynnelsen av 2020 ble viserne flyttet til 100 sekunder på tolv. Bakgrunnen er særlig faren for atomkrig og klimaendringer:

Bomben skapte kjernemedisin

Tsar Bomba var på 50 megatonn, det vil si over 3000 ganger større enn den atombomben som drepte 135 000 mennesker i den japanske byen Hiroshima i 1945.

Fem millioner milliarder milliarder watt, over en prosent av energiproduksjonen på sola, ble utløst da Tsar Bomba detonerte.

Det er aldri bygd noen større bombe, siden det er unødvendig for å oppnå total ødeleggelse.

Kjernevåpen er den ultimate trusselen, men paradoksalt nok har de samtidig skapt en rekke avledede oppdagelser og teknologier.

De samme mekanismene som gjør det mulig å bygge en atombombe, brukes i dag i både miljøvennlig energiproduksjon og klimaforskning.

Men den største gevinsten av de dødbringende våpnene er en helt ny gren innen legevitenskapen – kjernemedisin.

Uten atomkappløpet, som startet under andre verdenskrig, ville forskningen på radioaktive stoffer aldri nådd dit den er i dag, og de samme sjeldne stoffene som ble frambrakt til bruk i atombomber, begynte like etter krigen å bli brukt til det stikk motsatte formålet.

© Snowleopard1/Getty Images

Bombelaboratorium skaper våpen mot kreft

I fjellene i New Mexico i USA ligger Los Alamos-laboratoriet, der den første atombomben ble bygget under andre verdenskrig.

Laboratoriet arbeider fortsatt med atombomber, men de samme partikkelakseleratorene som blir brukt til å produsere radioaktive stoffer til bomber, skaper også stoffer som kan brukes for å behandle kreft. Et av de mest avanserte er actinium-225.

Det bindes sammen med kroppens egne immunceller og søker mot kreftrammede celler i kroppen. Actinium-225 bruker nesten all energien sin ved kollisjonen med kreftcellene, slik at friske celler i kroppen skånes.

© ORNL

Stråling innenfra

Actinium-225 er et blant flere radioaktive stoffer som sprøytes eller opereres inn i kroppen.

© Shutterstock

Stråling utenfra

En såkalt strålekanon kan bombardere det kreftrammede området med stråling.

Radioaktivt jod kurerte pasient

En dag i 1943 får pasienten «BB» plutselig sterke smerter i hodet. 20 år tidligere har han fått fjernet skjoldbruskkjertelen, som var rammet av kreft, og legen Sam Seidlin ved Montefiore Hospital i New York forsøker seg nå med en helt ny medisinsk metode: Han gir BB en liten dose radioaktivt jod.

Jod tas stort sett bare opp av skjoldbruskkjertelen, og med en geigerteller kan Seidlin tydelig se at kreften har spredt seg fordi utvekstene, de såkalte metastasene, tar opp joden.

På grunn av sykdommen har pasienten en overproduksjon av et bestemt hormon, men den radioaktive joden hemmer produksjonen.

Sam Seidlin får nå en idé: Han vil bekjempe kreften målrettet ved å gi en større dose radioaktivt jod. Behandlingen er vellykket – BBs smerter forsvinner og spredningen av kreften stopper.

© CERN

Partikkelforskning er et barn av atombomben

I 2012 oppdaget det europeiske partikkelforskningssenter CERN den såkalte higgspartikkelen, som gir all materie masse. Oppdagelsen kunne neppe skjedd uten atombomben og atomkappløpet som både økte kunnskapen om partikkelfysikk og førte til opprettelsen av CERN.

Seidlins gjennombrudd er beskrevet i en berømt artikkel fra 1946. Det var med på å grunnlegge en helt ny medisinsk disiplin som henger uløselig sammen med utviklingen av atombomben.

Atombomber fungerer ved hjelp av veldig flyktige radioaktive stoffer. Noen finnes i små mengder i naturen, mens andre må produseres i atomreaktorer og i partikkelakseleratorer.

I 1942 ble reaktoren X-10 bygget i det hemmelige Oak Ridge-laboratoriet i Tennessee i USA. X-10 var den første reaktoren som kunne produsere ium-239, «drivstoffet» i en vanlig atombombe.

Her produserte fysikerne det flyktige stoffet til atombomben ved å bestråle uran-238 med nøytroner.

Mens forskerne i Oak Ridge arbeidet med ulike måter å bearbeide uran på, oppdaget de at stoffet jod-131 kan produseres ved å spalte uran-235 – en prosess som fant sted i reaktoren.

©

Hydrogenbombe kan utslette en storby

Kreftene i en hydrogenbombe er så enorme at bare en eneste bombe kan utslette en storby i løpet av få sekunder.

Atombomber sprenges som regel i atmosfæren, siden en del av energien ville forsvinne ned i bakken hvis de blir detonert ved sammenstøtet med overflaten.

Den ekstreme varmen fra bomben får lufta til å antenne, og ildkulen stiger til værs etter samme prinsipp som en varmluftsballong og danner den velkjente soppskyen.

Ildkulen passeres av trykkbølgen som blir sendt ut like etter, og støv og gass stiger opp fra bakken som stammen på soppen.

Omkring halvparten av bombens energi utløses i form av trykkbølgen, mellom en tredjedel og halvparten er varme, mens resten er stråling.

I 1946, like etter krigen, bestemte amerikanske myndigheter at reaktoren skulle fokusere på medisiner i stedet for bomber.

Det innebar at den radioaktive joden som Sam Seidlin samme år beviste at kunne kurere kreft, nå kunne produseres i store mengder. Kjernemedisinen var født.

Radioaktive stoffer ble fra slutten av andre verdenskrig særlig brukt til å diagnostisere sykdommer med. Stoffene er nyttige fordi de kan målrettes mot nettopp den delen av kroppen legene vil undersøke.

Det grunnleggende prinsippet er at radioaktive stoffer kombineres med sporstoffer, det vil si de legene vet blir tatt opp i bestemte organer eller kobler seg til celler som er rammet av sykdom.

Blandingen sprøytes inn i kroppen, og når bestemte celler arbeider ekstra hardt på grunn av en sykdom, vil mer av det radioaktive stoffet koble seg til dem.

Med et såkalt gammakamera kan legene deretter registrere strålingen og på den måten danne seg et detaljert bilde av en sykdom et bestemt sted i kroppen.

© Science Source/Scanpix

Amerikanerne drømte om atomalderen

På 1950-tallet var begeistringen for atombomben og atomkraften enorm, og folk visste lite om farene. Mange forestilte seg en gyllen atomalder med blant annet atomdrevne biler.

Det mest utbredte stoff til diagnostisering er i dag technetium-99m, som er spesielt velegnet fordi det sender ut lett målbare gammastråler med omtrent samme bølgelengde som vanlig røntgenstråling.

Samtidig henfaller stort sett alt stoffet til det stabile stoffet technetium 99 i løpet av et døgn, og derfor utsettes kroppen bare for en minimal mengde stråling.

Kobolt-60 skjærer som en kniv

Atomreaktorene gjorde det mulig å produsere en lang rekke forskjellige radioaktive stoffer til medisinsk bruk. Et av dem er kobolt-60, som ikke finnes i naturen.

Det må produseres i en reaktor ved å bombardere kobolt-59 med nøytroner. Kobolt-60 skulle vise seg å bane vei for en revolusjonerende teknikk som kalles gammakniv.

Det var denne behandlingen som i 2011 reddet vietnameseren Do Quoc Hungs liv tross en lungekreftdiagnose som tidligere ville ha vært en dødsdom.

© Shutterstock

Kjernekraft har reddet millioner av menneskeliv

Nesten to millioner liv har blitt spart fordi kjernekraft har erstattet kullkraftverk. Tallene kommer fra to Nasa-forskere som også konstaterer at bare 4900 mennesker har omkommet som en direkte følge av kjernekraft i perioden 1971 til 2009. Tallet er omdiskutert fordi det er uenighet om hvor mange dødsfall som skal tilskrives Tsjernobyl-ulykken, men selv med de høyeste anslagene er atomenergi mye mindre farlig enn kullkraft.

  • 1.800.000 dødsfall er unngått fordi kjernekraft har erstattet kullkraftverk.
  • 76.000 menneskeliv i året ble reddet av kjernekraft i perioden 2000–2009.
  • 7.000.000 dødsfall kan unngås i løpet av de neste fire tiårene hvis fossile drivstoff erstattes av kjernekraft.

Kull er 14 ganger så farlig som kjernekraft:

Kjernekraft

1,2 dødsfall pr. 10 milliarder kWh (mest pessimistiske anslag)

Gass

1,6 dødsfall pr. 10 milliarder kWh (mest pessimistiske anslag)

Vannkraft

1,6 dødsfall pr. 10 milliarder kWh (mest pessimistiske anslag)

Kull

32,7 dødsfall pr. 10 milliarder kWh (mest pessimistiske anslag)

Gammaknivteknikken fungerer ved at radioaktive stoffer stråles inn i kroppen slik at de stort sett bare rammer kreften, omtrent som hvis kirurgen brukte en ekstremt presis kniv.

Det aktive stoffet i gammakniven sender ut gammastråling, altså ekstremt kortbølget lys som er sterkt nok til å slå løs elektroner fra atomene i de kreftrammede cellene.

Dermed skapes såkalte radikaler – atomer der det ene elektronparet er brutt opp. Radikalene reagerer sterkt med atomene rundt dem og tar på den måten livet av kreftcellene.

Behandlingsmetoden ble testet for første gang i 1968, og det ble begynnelsen på den såkalte radiokirurgien.

Gjennom årene er metoden videreutviklet, og i dag bruker legene ofte en såkalt roterende gammakniv, der strålingskilden beveges rundt om pasienten og stråler fra ulike retninger.

Det gjør metoden mye mer presis og reduserer mengden stråling som treffer det friske vevet. På den måten har blitt mulig å kurere pasienter som Do Quoc Hung.

På 1970-tallet og 1980-tallet førte de radioaktive stoffene til enda et gjennombrudd.

Med de moderne skanningsmetodene – CT-, mR- og PET-skanning – som fungerer ved hjelp av radioaktive sporstoffer, har det blitt mulig å kartlegge for eksempel kreftrammede områder i kroppen i detalj.

Det har gjort radiokirurgi enda mer nyttig fordi legene nå kan sikte med større presisjon.

© Shutterstock

Kjernevåpen utløser en global vinter

Global vinter, ødelagte avlinger og farlig stråling fra sola. Konsekvensene av en moderne krig med kjernevåpen vil være katastrofale. I 2014 beregnet forskere effekten av en hypotetisk krig mellom India og Pakistan, med detonering av det som svarer til 100 Hiroshima-bomber. En liten atomkrig, for mange bomber er i dag ti ganger så kraftige.

Årene etter atomkrigen

1 år

Temperaturen er 1,1 °C lavere fordi sollyset absorberes av sot. Men i atmosfæren vil mange av skyene fordampe, og det blir derfor 6 prosent mindre nedbør.

5 år

Somrene er opptil 4 °C kaldere i Europa og Nord-Amerika, slik at avlingene blir små. Flere får hudkreft fordi soten har ødelagt opp mot 25 prosent av ozonlaget.

10 år

Temperaturen har steget en halv grad, og nedbørsmengden er nå bare 4,5 prosent lavere enn før krigen. Ozonlaget er oppe i 92 prosent av normalen.

26 år

Temperaturer, nedbør og ozonlag er stort sett tilbake på nivået fra før atomkrigen.

Akselerator behandler kreft

Den teknologiske utviklingen har gjort partikkelakseleratorer mer utbredt, og med akseleratorene kan legene produsere stråling med høyere energiinnhold enn ved den tidligere radiokirurgien og dermed ta livet av kreftceller enda mer effektivt.

Det nyeste innen radiokirurgien er såkalt microbeam radiation – en teknologi som trolig vil få stor betydning for kreftbehandling fordi den er ekstremt presis.

Teknikken tar utgangspunkt i en såkalt synkrotron, en sirkulær partikkelakselerator.

Den opprinnelige atombomben fikk all kraften fra spalting av atomkjerner – fisjon. I dag er de fleste atombombene derimot såkalte hydrogenbomber. Verdens kraftigste våpen etterligner prosessene i solas indre, der et trykk som er 250 milliarder ganger større enn ved jordoverflaten, og en temperatur på omkring 15 millioner °C smelter hydrogen sammen til helium. Fisjon gir energi som setter i gang fusjon, og det utløser ekstreme mengder energi.

© Claus Lunau

Atombomben får all energi fra fisjon

Sprengning
Kreftene i bomben slippes løs av en kule av plastisk sprengstoff. I kulen er det plassert plutonium-239 og en såkalt initiator av beryllium og polonium-210. Ved eksplosjonen presses polonium-210 sammen med beryllium.

© Claus Lunau

Atombomben får all energi fra fisjon

Kjernespaltning
Polonium-210 sender ut alfastråling, som slår løs nøytroner fra berylliumatomene. Når de treffer plutonum-239, spaltes de og sender ut energi og to–tre nye nøytroner, slik at alle atomene spaltes i en lynrask kjedereaksjon.

© Claus Lunau

Hydrogenbomben legger til fusjon

Oppvarming
Fisjonsprosessen, kjernespaltingen, sender ut gammastråling. Strålingen reflekteres fra innsiden av bomben og varmer opp rommet til omkring 100 millioner grader. Den ekstreme varmen setter i gang neste trinn – fusjon.

©

Hydrogenbomben legger til fusjon

Eksplosjon
Drivstoffet i bombens fusjonstrinn består av to typer tungt hydrogen, deuterium og tritium, i et skall av uran. Prosessen er hemmelig, men varmen får trolig uranskallet til å eksplodere, slik at kraften presser hydrogenet sammen.

© Claus Lunau

Hydrogenbomben legger til fusjon

Fusjon
Det ekstreme trykket får deuterium og tritium til å fusjonere til et nytt stoff, helium, på samme måte som i solas kjerne. Denne prosessen frigir enorme mengder av energi – mer enn fire ganger så mye som ved fisjon.

Et magnetfelt akselererer partikler raskere og raskere rundt, og strålingen økes i takt med farten.

Akselerasjonen får partiklene til å sende ut røntgenstråling, og strålingen fokuseres, slik at den strålen som sendes inn i kroppen, bare er ti mikrometer (1/1 000 000 meter) i diameter – om lag en tiendedel av bredden til et menneskehår.

Prinsippet i behandlingen er at man skyter mange små, presise pulser av stråling mot de kreftrammede cellene.

Dermed minimeres skadene på friske celler. Microbeam-behandling vil trolig kunne brukes mot svulster i sentralnervesystemet, som hittil har vært vanskelige å behandle.

Atombomben ble skapt som et våpen og gjorde mennesket i stand til å ødelegge verden. Men dommedagsvåpenet ga oss også teknologi som bekjemper fiender inne i kroppen med ekstrem presisjon.