A természetben érc formájában előforduló urán három izotópot tartalmaz, ezek urán-238 (99,28 %), urán-235 (0,71 %) és urán-234 (0,0055 %). Az atomerőművek tüzelőanyaga az urán-235, amely közvetlenül a bányászott formában nem használható fel. Ezért egy ún. gázdiffúziós eljárás révén a százalékos összetételt megváltoztatják. A módszer meglehetősen költséges és a gyenge hatásfok miatt többször egymás után meg kell ismételni. A gázdiffúzió végeredménye a dúsított-, illetve az elszegényített urán (1. ábra).

Mint ismeretes: ezek az izotópok radioaktívak. Nevezetesen: az urán-238 alfa-sugárzó és 4,5·10⁹ év felezési idővel bomlik. Leányelemei, amelyek béta és gyenge gamma-sugárzók, a tórium-234 (24,1 nap) és a protaktinium-234m (1,17 perc). Az urán-235 szintén alfa-sugárzó (4,5·10⁹ év), leányeleme a protaktinium-231, amely alfa, béta és gamma-sugárzó. A bomlássor vége az inaktív ólom-206 az első, illetve az ólom-207 a második esetben.

Az elszegényített urán alapvető tulajdonságainak megismerése után vizsgáljuk meg annak katonai alkalmazását. Ezt különösen aktuálissá teszi a koszovói válság, illetve annak következményeként végrehajtott NATO csapások. A nemzetközi és hazai sajtó szenzációként tálalta egy új típusú “csodafegyver”, az uránbomba-, lőszer várható bevetését. Az urán szó hallatára az átlagember valamilyen nukleáris fegyverre gondolhat, és a magyar sajtóban megjelent cikkek néhánya sem oszlatja el a kételyeket. Találkoztunk olyan írásokkal, melyek a depleted uranium angol szóból a depleted (elszegényített) jelzőt figyelmen kívül hagyva egy atombomba robbanásakor kialakuló sugárhelyzetről cikkeztek, mások uránnal “bevont” bombákról, lőszerekről beszéltek.

A II. világháború befejezése után a harckocsik, páncélozott szállító harcjárművek elleni harc elemzésekor a hadmérnökök fő célként a páncélátütő képesség növelését tűzték ki célul.

Kézenfekvő volt az ötlet: minél nagyobb sűrűségű anyagot tartalmaz a páncéltörő lőszer - annak kinetikus energiáját kihasználva - annál nagyobb lesz az átütő képessége. A lehetséges fémeket elemezve a tudósok először a wolframot találták a fenti célra a legalkalmasabbnak. A prototípusok elkészültek és a kísérleti lőgyakorlatok igazolták az elkezdett kutatás helyességét. Végülis a wolfram-lőszer tömeges gyártása gazdaságossági szempontok, valamint a wolfram korlátozott hozzáférhetősége miatt nem indult meg.

Az Egyesült Államokban a nukleáris fegyverek és az atomreaktorok fűtőanyagai előállításához szükséges dúsított urán kinyerésekor hatalmas mennyiségű (500 ezer tonna) elszegényített urán halmozódott fel. Már a 70-es évek elején az USA kormányának komoly gondot okozott a kis aktivitású radioaktív hulladéknak számító anyag elhelyezése.

Mivel ez az elszegényített urán-készlet rendkívül vonzó tulajdonságokkal rendelkezett a fegyvergyártók számára (extra nagy sűrűség, hatalmas mennyiség, költségmentes hozzáférhetőség) és amellett meg lehetett szabadulni az elhelyezés problémáitól. Következésképpen a kutatások ebben az irányban folytatódtak.

A 70-es, 80-as években az USA tizenkét kísérleti telepén, többek között az Aberdeen Proving Ground (Maryland), a Jefferson Proving Ground (Indiana) és a Yuma Proving Ground (Arizona) területén próbálták ki az elszegényített urán töltetű nagy és kis kaliberű tüzérségi lövedékeket. A tesztek igazolták a rendkívüli páncélátütő képességét [1].

A 2. metszeten látható harckocsi lőszer tanulmányozása során szembe ötlik, hogy lövedék “lelke" egy kb. 5 kg tömegű, nyíl formájú szegényített urán test, amelyről a röppályán leválik a kilövésnél rajta lévő rögzítő burkolat (sabot).

2. metszet: Az elszegényített urán-tartalmú harckocsi lőszer (*: 120 mm-es A1M1 harckocsi lövedék esetén az elszegényített urán tömege mintegy 5.000 g).

A fém rendkívüli sűrűsége, valamint annak önbeélesítő tulajdonsága félelmetes fegyverré teszi az elszegényített urán tartalmú lövedéket: az könnyebben és nagyobb lőtávolságon belül képes áthatolni vastagabb páncélon is, mint bármely más nagy sebességű páncéltörő lőszer.

Az elszegényített urán pirofórikus, ezért miután a páncélt átütve apró részecskékre esik szét, a levegőben öngyulladás jön létre, melynek következtében a harckocsikban lévő lőszer, üzemanyag felrobbanhat.

A fentiekkel párhuzamosan az amerikai hadmérnökök felfedezték az elszegényített urán újabb katonai alkalmazhatóságát. Az elméleti kutatásokat igazolták azok a lőtéri kísérletek, melyek során bebizonyosodott, hogy az elszegényített uránnal ötvözött acélpáncélzat kevésbé sebezhető hagyományos páncéltörő lövedékekkel szemben, mint a hagyományos [2]. Így az új amerikai harckocsi, az M1A1 Abrams, már a fenti anyagokból ötvözött ún. szendvics-páncélzattal készült.

A kutatás-fejlesztés hosszú évei után az Öböl-háború adott lehetőséget a Pentagon számára az elszegényített urán lövedékek harctéri kipróbálására és alkalmazására: az USA szárazföldi csapatai (Army) fel is használták az elszegényített uránt mind védelmi, mind támadó szándékkal.

A Védelmi Minisztérium kongresszusi jelentése [7] szerint az Öböl-háborúban részvett 1770 M1A1 harckocsi közül mintegy 600 volt nehéz páncélzatú Abrams változat. Ezek az elszegényített urán ötvözetű, szendvics-páncélú harckocsik megnövelték a kezelőszemélyzet védettségét. A “Sivatagi Vihar” hadművelet során az amerikaiak egyetlen olyan harckocsit sem vesztettek, melyek megsemmisítését iraki páncéltörő eszközök okozták volna (saját – nem ellenséges – harckocsitól viszont 21 alkalommal – ebből 6 A1M1 harckocsi és 15 Bradley páncélozott szállító harcjármű - szenvedtek telitalálatot).

A fenti M1A1 harckocsi mellett több száz M1 és M60 harckocsi vett részt a harcokban. Az amerikai tankokat jellemzően vegyes (robbanó és elszegényített urán töltetű) lövedékekkel látják el. Az M1A1 harckocsi 120 mm-es, az M1 és M60-as harckocsik 105 mm-es lőszert használ. A 120 mm-es lőszer közelítően 5 kg, a 105 mm-es lőszer kb. 4 kg elszegényített uránt tartalmaz. A szárazföldi csapatok az Öböl-háborúban közel 10.000 ilyen tartalmú lövedéket lőttek ki, így hozzávetőleg 50 tonna elszegényített urán került a környezetbe. Érzékeltetésül – és egyben szemléltetve az elszegényített urán rendkívüli sűrűségét is - a fenti mennyiség egy 135 cm élhosszúságú kockába befoglalható lenne.

A kiterjesztett hatótávolságú elszegényített urán tartalmú lövedék az M1A1 harckocsi nagy pontosságú tűzvezető rendszerével párosulva hatalmas előnyt eredményezett az iraki ellenféllel szemben. Mialatt az iraki T-72-es harckocsi hatásos lőtávolsága 2.000 m alatt van, addig az amerikai M1A1-nél ez az adat 3.500 m.

Az USA légierő (Air Force) A-10 repülőgépeit (“tank-killers”) széleskörűen alkalmazták az Öböl-háborúban. Ezek a gépek a GAU-8 gépágyúból 30 mm-es elszegényített urán tartalmú páncéltörő lőszert használnak. A 150 db Szaúd-Arábiába telepített A-10-es mintegy 8.000 harci bevetést hajtott végre, melynek során 783.000 lövedéket lőttek ki. Ez lőszerenként kb. 300 g uránt jelent, így a légierő összesen mintegy 250 tonna elszegényített uránt bocsátott ki.

Az USA haditengerészete (Navy) a hajófedélzeti Phalanx CIWS gépágyújával képes alkalmazni 20 mm-es elszegényített urán tartalmú lőszert, melyeket elsősorban rakéták elhárítására terveztek. Ezen eszközökkel csak kis számú próbalövést végeztek, valódi harci alkalmazásukra nem került sor.

Az USA tengerészgyalogság (Marines) szintén rendelkezett elszegényített urán lőszert alkalmazó M1A1 Abrams (76 db), valamint korábbi típusú M60-as (60 db) harckocsikkal, melyek lőszer-felhasználását a szárazföldi csapatoknál figyelembe vettük.

A tengerészgyalogság, műveletei támogatására 86 db AV-8B Harrier repülőgépet telepített az Öböl térségébe, melyek 3.300 harci bevetésben 68.000 db 20 mm-es tartalmú lőszert alkalmaztak, ezzel összességében 11 tonna elszegényített uránt juttattak a környezetbe.

Az Öböl-háborúban az USA-n kívül csak az Egyesült Királyság csapatai rendelkeztek a fenti lőszerekkel, de ezek alkalmazása volt számottevő. A brit Challenger harckocsik által kilőtt 120 mm-es elszegényített urán tartalmú lőszerek mennyisége nem haladta meg az egy tonnát.

• Az elszegényített urán katonai alkalmazása igazolta annak rendkívüli páncéltörő képességét, a szendvics páncélként való felhasználása pedig növelte a harckocsik páncélvédettségét.
• Az Öböl-háború tapasztalatait felhasználva az USA hadereje alkalmazhat ilyen lőszert a jövő katonai konfliktusaiban, így akár Koszovóban is.
• A Magyar Honvédség csapatai egy NATO kötelékben végrehajtott békeműveletben is kapcsolatba kerülhetnek az elszegényített uránnal, ezért számunkra is fontos az azzal kapcsolatos legfontosabb toxikus és radiológiai hatások megismerése, az egészségvédelmi rendszabályok kialakítása és következetes betartása.

Az urán mint elem, mindennapjaink kísérője. Táplálkozás során naponta és átlagosan mintegy 1,9 μg, mνg belégzéssel 7 ng mennyiséget veszünk fel belőle [3].

Egy páncélzaton keresztül hatoló lövedék esetén az urán, felmelegszik, oxidálódik és – a robbanás után - több, egymástól lényegesen eltérő méretű részecskére esik szét (nagyobb, fizikailag is jól érzékelhető daraboktól a mikroszkopikus nagyságú porszemcsékig tart a spektrum). A különböző modell-kísérletek különböző eredményre vezettek annak tekintetében, hogy a becsapódó lövedék hány százaléka válik mikrométer nagyságú részecskévé, vagyis aeroszollá. Az értékek 10 % [5] és 70 % [6] között szórnak.

Az ember testnedvei vízalapúak és ebben az inkorporálódott uránoxid részecskék (UO₃, UO₂, U₃O₈) előbb-utóbb feloldódnak. Ez az UO₃ esetében napokat, míg az UO₂ és U₃O₈ tekintetében éveket vesz igénybe [7]. A feloldott uránoxid kölcsönhatásba lép a biológiai molekulákkal és az uranil ion révén toxikus hatást fejt ki. Ezek lehetnek a celluláris nekrózis (sejtelhalás) a vesében, vagy a vesecsatornácskák falának meggyengülése (csökken a vértisztító-képesség).

Általában azt lehet mondani, hogy a szervezetbe került uránoxid 90 %-a 24-48 órán belül a vesében kiválasztódik és a vizelettel kiürül [8]. A maradék 10 % a véráramba kerül és beépülhet a csontokba, a tüdőbe, a májba, a vesébe, a zsír-, illetve az izomszövetekbe.

A légzés útján tüdőbe került uránoxid évekig a tüdőben maradhat, innét a véráramba kerül, majd a vizelettel ürül.

Összességében az mondható, hogy az elszegényített urán toxikus hatása alapvetően megegyezik az egyéb, nehéz fémek (pl. ólom, kadmium) okozta jelenségekkel.

Az Öböl-háborúban részvettek közül 20.000 főt átfogó egészségügyi vizsgálatnak vetett alá a CCEP (Comprehensive Clinical Evaluation Team). Összesen 25 esetben találtak vese-, vagy vesével kapcsolatos betegséget (glomerulonephritis és veseelégtelenség). Ez az arány pontosan megegyezik az Egyesült Államok lakosságának ilyen irányú eredményeivel [9].

Az elszegényített uránnal kapcsolatos külső sugárterhelés például akkor történik, ha egy személyzet olyan harcjárműben teljesít szolgálatot, amely ilyen lövedékekkel felszerelt és/vagy szendvics-szerkezetű páncélzattal látták el. A mérések azt mutatják, hogy egy harckocsi parancsnoka, lövésze és töltő-kezelője átlagosan 100 … 200 nSv/h dózisegyenérték-teljesítmény (sugárszint) többletet kap, ami tehát nagyságrendileg a természetes háttérsugárzás értékével azonos. Ugyanakkor a harckocsi felépítéséből következően a vezető némileg többet kell, hogy elszenvedjen: ez 300 … 1.300 nSv/h között van. Az elmúlt 10 év során egyetlen harckocsió sem teljesített 1.000 óránál több szolgálatot évente, tehát kijelenthető, hogy az ilyen jellegű külső sugárterhelés éves mértéke nem haladja meg az 1 mSv-t.

Egy másik külső sugárterhelési forrás lehet, amikor fedetlen bőrfelülettel közvetlenül érintkezik az elszegényített urán. Ebben az esetben a sugárszint 2 mSv/h, ami azt jelenti, hogy a bőrfelületre vonatkoztatott dóziskorlátot (500 mSv/év) csak 250 óra elteltével lépik át.

Tűz, illetőleg a célfelületbe történő becsapódáskor az elszegényített urán oxidálódik. A tüdőbe a légutakon bekerülő, elsősorban nem, vagy csak nagyon lassan feloldódó részecskék a belső sugárterhelés alapvető forrásai. Ezen felül számolni kell még a különböző sérüléseken a véráramba, lenyelés után az emésztőszervekbe került, illetőleg elszegényített uránnal szennyeződött eszközökkel, járműfelülettel vagy ruházattal történő kapcsolat nyomán fellépő belső sugárterheléssel.

Az USACHPPM (US Army Center for Health Promotion and Preventive Medicine) által végzett kísérletek és analízisek lényege a következőkben foglalható össze:

1. A harckocsi személyzetének belső sugárterhelését, amikor az, az elszegényített urán tartalmú lövedéktől találatot kapott.
2. A találatot kapott harckocsiba való behatoláskor a társa segítségére siető belső sugárterhelését.

A mintegy 80 elemzés a következő megállapításokat tette (M1A1 harckocsira vonatkoztak a kísérletek):

• a tűz, robbanás következtében keletkező uránoxid nagy része nem oldható;
• a páncélzaton áthatoló, de fel nem robbant lövedék elszegényített urán oxidjának nagyobb része oldható;
• egy találat során kevésbé valószínű, hogy a kűzdőteret találat érje [10].

Feltételezték, hogy a lövedék behatol a kűzdőtérbe és az állomány – normál légfelvétel mellett, ami 8 dm³/perc – mintegy 15 percnyi expozíciónak van kitéve. Ekkor az inhalált uránoxid-felvétel maximális értéke a mérések alapján 26 mg-nak adódott (az átlag 12 mg volt).

Amikor a lövedék nem a kűzdőtérben robban fel, akkor a légzés útján felvett uránoxid mennyisége 42 μg (15 perc expozíciós idő).

Az ezekre az értékekre lefuttatott ún. LUDEP (Lung Dose Evaluation Program) által számított belső sugárterhelés értékei rendre:

• 4,8 mSv (26 mg uránoxid, maximális érték);
• 2,3 mSv (12 mg uránoxid, átlagos érték);
• 5 μSv (42 μg urαnoxid, a lövedék nem a személyzet tartózkodási helyén robban fel).

A kéz-száj szennyeződési vonalon az emésztő szervekbe került uránoxid mennyisége 16 mg volt átlagosan, amely – a számítások szerint – 20 nSv többlet-terhelést jelent. Kettős találat esetén ez az érték is duplázódik.

Az Öböl-háborúban alkalmazott elszegényített urán tartalmú lövedékek okozta rákos megbetegedések vagy genetikus elváltozások tekintetében készített tanulmányok kimutatták, hogy az említett esetek bekövetkeztének kockázata 10 mSv-ként: 7,3·10^-4 [12]. Figyelembe véve ezt az értéket, valamint azt, hogy kettős találat esetén (worst case) a maximális sugárterhelés 9,6 mSv lehet, a megbetegedési kockázat 7·10^-4, más szóval 1:1.428 (csak összehasonlításképpen: napjainkban az emberek 23 %-a rákban hal meg, vagyis az előbbi arány 1:4,3).

Induljunk ki abból, hogy egy elszegényített urán tartalmú lövedék néhány száztól néhány ezer grammig tartalmazhat radioaktív anyagot (pl. egy GAU-8/A típusú 30 mm-es repülőgép-gépágyúlövedék 272 g-ot, egy A1M1 120 mm-es harckocsi lövedék 4.850 g-ot) [13].

A páncélzatba történő becsapódás, valamint robbanás következményeként az elszegényített urán 10 … 70 %-a válik aeroszol állapotú oxiddá [5] és [6].

Egy harckocsi küzdőterének térfogata – nagyságrendileg - közel tíz m³-nek tekinthető.

Egy átlagos emberi tüdő térfogata mintegy 4,5 dm³. Nyugalomban egy levegővételkor általában 0,5 dm³ levegő cserélődik, percenként 16 alkalommal (8 dm³/perc).

Elfogadhatjuk tehát azt, hogy az elszegényített urán-tartalmú lövedék robbanása után gyakorlatilag egy-két perc alatt beáll a tüdőben a harckocsi küzdőterében levő uránoxid-koncentráció. A tapasztalat azt mutatja, hogy egy harckocsi személyzetének mentése 10 perc nagyságrendű. Ehhez hozzászámítva azt, hogy mentés után a tüdőben levő uránoxid-koncentráció egy-két perc elteltével jelentősen lecsökken, akkor a 10-20 perc nagyságrendű expozíció elfogadható.

Az előzőek szerint a tüdőben levő uránoxid koncentráció és a tüdőtérfogat szorzata néhányszor tíz mg uránoxid tartalmat jelent, ami teljes mértékben megfeleltethető a gyakorlati mérések eredményének.

Az előbbi számításokat figyelembe véve a legrosszabb eset az, amikor 52 mg uránoxidból 43 mg oldhatatlan, míg 9 mg oldható anyag kerül az emberi szervezetbe.

Hogy ezen értékek toxicitási mértékét becsülni tudjuk, tekintsük át a 3. táblázatot, amely a belégzés útján a szervezetbe kerülő megengedhető nehézfém és oxidjaik koncentráció-adatokat tartalmazza! A táblázatot az OSHA (Occupa-tional Safety and Health Administration) állította össze 8 órás munkanapot, 40 órás munkahetet és 35 munkaévet feltételezve, illetve a vesekárosító hatást előtérbe helyezve [14].

3. táblázat: Belégzés útján a szervezetbe kerülő megengedhető nehézfém koncentráció (Occupational Safety and Health Administration - OSHA).

Átlagban 4,5 dm³-es tüdőt feltételezve láthatjuk, hogy a megengedett értékeknél több, mint négy nagyságrenddel magasabb adatokat mutattak a kísérletek.

Végeredményben megállapíthatjuk: a nehézfém vesére gyakorolt lehetséges toxikus hatásának lényegesen nagyobb a valószínűsége, mint az elszegényített urán-tartalmú lövedékekkel kapcsolatos többlet-sugárterhelés okozta egészségkárosításnak.