In de tweede aflevering van "Tsjernobyl", de HBO-miniserie over het ongeval in 1986 dat de ergste kernenergieramp in de menselijke geschiedenis werd, is de situatie behoorlijk slecht. In de ruïnes van reactor nr. 4 van de kerncentrale van Tsjernobyl woedt een grote brand. Een ziekenhuis in het nabijgelegen stadje Pripyat wordt overspoeld met slachtoffers van straling. Dodelijk radioactief stof is helemaal uit de Sovjet-Unie en Zweden binnengedreven. De lucht boven de reactor gloeit letterlijk waar de uraniumkern is blootgesteld. En de mensen die de rampenbestrijding leiden, besluiten duizenden tonnen zand en boor op de kern te dumpen.
Dit is minder wat er gebeurde tijdens de daadwerkelijke ramp in april 1986. Maar waarom gebruikten hulpverleners zand en boor? En als een soortgelijke nucleaire ramp zich in 2019 zou voordoen, zouden brandweerlieden dit dan nog steeds doen?
Je wilt echt geen openluchtvuur op een blootgestelde kern
Het blootstellen van een brandende kernkern aan de lucht is een probleem op ten minste twee niveaus, vertelde Kathryn Huff, professor in de nucleaire reactor en University of Illinois in Urbana-Champaign, aan WordsSideKick.com.
Je eerste probleem is dat je een voortdurende reactie op kernsplijting hebt. Uranium vuurt neutronen af, die tegen andere uraniumatomen slaan en deze splitsen. Die uraniumatomen geven nog meer energie vrij en voeden de hele hete puinhoop. Deze reactie, die niet langer beperkt is, spuugt ook ongelooflijke niveaus van directe straling uit en vormt een dodelijk gevaar voor iedereen die probeert er dichtbij te komen.
Uw tweede, gerelateerde - en veel ernstiger - probleem is dat het vuur veel rook en stof en puin in de lucht afgeeft. Al die smurrie komt rechtstreeks uit een kernreactor en een deel ervan komt in feite rechtstreeks uit de kern. Dat omvat een assortiment van soorten (of isotopen) van relatief lichtgewicht elementen die zich vormen wanneer uraniumatomen splitsen.
'Dit is het gevaarlijke deel van zo'n ongeluk,' zei Huff. 'Die isotopen, sommige ervan, zijn giftig voor de mens. En sommige zijn meer radioactief dan wat je in je dagelijkse leven zou tegenkomen. En sommige zijn, behalve dat ze behoorlijk giftig en radioactief zijn, erg mobiel in het milieu. "
Mobiel betekent in dit geval dat die isotopen de lichamen van levende wezens kunnen binnendringen om problemen te veroorzaken. Neem bijvoorbeeld jodium-131, een radioactieve isotoop van jodium die levende cellen net als gewoon jodium behandelen.
Een rookpluim zoals die van Tsjernobyl bevat veel jodium-131, dat honderden kilometers kan afdrijven. Het kan in rivieren terechtkomen en in planten, dieren en mensen terechtkomen. Onze schildklier is afhankelijk van jodium en absorbeert jodium-131 net als gewoon jodium, waardoor een langdurige bron van ernstige straling in ons lichaam ontstaat.
(Dit is de reden waarom, in de onmiddellijke nasleep van nucleaire rampen, mensen in het getroffen gebied jodiumpillen moeten nemen, om de reserves van hun lichaam op te vullen en te voorkomen dat hun thyroïden een van de radioactieve isotopen absorberen.)
Zand en boor
Zand en boor storten (het eigenlijke Tsjernobyl-mengsel bevatte ook klei en lood) is een poging om zowel het eerste als het tweede probleem op te lossen.
Het zand verstikt de blootgestelde reactor en onderdrukt die dodelijke rookpluim. En in theorie zou het boor de nucleaire reactie kunnen onderdrukken.
'In een nucleaire reactor zijn er isotopen die de reactie op gang brengen en isotopen die de reactie vertragen', zei Huff.
Om een nucleaire kettingreactie op gang te krijgen, legde ze uit, moet je genoeg radioactieve isotopen dicht bij elkaar krijgen zodat hun neutronen, die wild de ruimte in schieten, de neiging hebben om in andere atoomkernen te slaan en ze te splitsen.
'Wanneer een neutron een interactie aangaat met een isotoop, is er vanwege de structuur van de kern een zekere kans dat het het neutron zal absorberen', zei ze. "Uranium, in het bijzonder uranium-235, heeft de neiging het neutron te absorberen en vervolgens onmiddellijk uit elkaar te splijten. Maar boor absorbeert het neutron gewoon. Door zijn nucleaire structuur is het een soort neutron-dorst."
Dus, gooi genoeg boor in de blootgestelde kern van reactor nr. 4, ging de theorie, en het zou zoveel van die wild vurende neutronen absorberen dat de reactie zou stoppen.
In het geval van Tsjernobyl bleek het dumpen van de boor en andere neutronenabsorbers op de reactor echter niet te werken, deels vanwege de ad-hocaanpak van helikopters die het ontwerp van de fabriek noodzakelijk maakte.
"De intense straling heeft verschillende piloten gedood", meldde de BBC in 1997, en voegde eraan toe: "Het is nu bekend dat, ondanks die opofferingen, bijna geen neutronenabsorbers de kern bereikten."
Toch zei Huff dat het principe dat de Sovjets gebruikten - neutronenabsorbers om de reactie te stoppen, in combinatie met materialen om de radioactieve isotopen uit de lucht te slaan - gezond was. En in het geval van een soortgelijke ramp vandaag, zouden reactieteams een aanpak volgen op basis van dezelfde onderliggende theorie.
Het grote verschil, zei ze, is dat moderne kerncentrales (althans in de Verenigde Staten) zijn ontworpen om veel van dat werk zelf te doen.
Moderne reactoren zijn veel veiliger en veel beter voorbereid op problemen - maar ze gebruiken nog steeds boor in hun noodhandboeken
Huff wees er uitvoerig op dat Amerikaanse (en andere behoorlijk geavanceerde) kernreactoren veel minder kans hebben dan Tsjernobyl om een soort ramp te ondergaan - nooit zo heet en in sterkere schepen. En de gebouwen zelf zijn ontworpen om veel van het werk te doen om een nucleaire reactorbrand en een radioactieve pluim te onderdrukken, voegde ze eraan toe.
Moderne reactoren zijn uitgerust met chemische sprays die een reactorgebouw kunnen overspoelen en radioactieve isotopen uit de lucht slaan voordat ze kunnen ontsnappen. En in tegenstelling tot Tsjernobyl zijn nucleaire installaties in de Verenigde Staten volledig vervat in gesloten constructies van cement en betonstaal (een gaas van gewapende stalen staven). Deze verzegelde schalen zijn zo ontworpen dat ze, in theorie althans, zelfs een grote explosie niet zouden doorbreken. Je zou een kleine jet tegen de zijkant van een van deze gebouwen kunnen laten crashen, en het zou de kern niet blootleggen. In feite heeft de Amerikaanse regering, als onderdeel van een test, dat in 1988 met een leeg containerschip gedaan. De NRC stelt dat er nog steeds onderzoek wordt gedaan naar de impact van grote vliegtuigen.
Dit alles maakt een ramp op Tsjernobyl-schaal onwaarschijnlijk, hoewel de Union of Concerned Scientists schrijft dat kleinere (maar nog steeds gevaarlijke) stralingslekken een reële bedreiging vormen waarvoor de Verenigde Staten niet voldoende zijn voorbereid.
Dat gezegd hebbende, heeft de Amerikaanse Nuclear Regulatory Commission (NRC) voor elk van de 98 kerncentrales die in het land actief zijn, honderden pagina's noodhandboeken opgesteld. Deze bevatten instructies voor wat hulpverleners moeten doen in het geval van allerlei enigszins plausibele tot zeer onwaarschijnlijke noodsituaties).
Die handboeken zijn beschikbaar in gewoon Engels op de NRC-website. Hier is die voor Palo Verde, een grote fabriek in het westen van Arizona. U kunt instructies vinden over wanneer u veel boor in de kern moet schuiven (zodra de reactor niet normaal uitschakelt). Het zag wat het moest doen als vijandige troepen de plant zouden aanvallen (onder andere een regionale evacuatie voorbereiden op het moment dat duidelijk wordt dat de krachten een aanzienlijk stralingslek kunnen veroorzaken). En, in het geval dat aanzienlijke hoeveelheden radioactief materiaal in de atmosfeer ontsnappen, staat er wie een evacuatie verklaart (de gouverneur van Arizona, op basis van aanbevelingen van de locatietoezichthouders).
Die plannen gaan niet erg gedetailleerd in op gebeurtenissen in Tsjernobyl-stijl, hoewel NRC sinds 9/11 richtlijnen heeft opgesteld voor extremere rampen. Huff zei echter dat het bestrijden van een vuur op een blootgestelde uraniumkern altijd neerkomt op min of meer luxe versies van het dumpen van boor en zand.
