Wetenschappers hebben een toename van splijtingsreacties ontdekt in de ruïnes van de voormalige kerncentrale in Tsjernobyl. Die reacties vinden plaats in een ontoegankelijke ruimte in het complex.
De wetenschappers onderzoeken nu of het probleem vanzelf zal overgaan. Zo niet, dat is er een gevaarlijke en moeilijke ingreep nodig om een op hol geslagen kernreactie te voorkomen.
De ontploffing in Tsjernobyl in 1986 haalde muren naar beneden en sloot veel ruimtes en gangen af van de buitenwereld. De hele faciliteit raakte bezaaid met duizenden kilo’s splijtbaar materiaal, afkomstig uit het binnenste van een reactor. Bij dit proces werd zoveel warmte opgewekt, dat het zand in de omhulsels van de reactor samensmolt met beton en staal. Zo ontstond lava-achtig, hevig radioactief spul dat op lagergelegen verdiepingen neersijpelde.
Van een bepaalde ruimte – subreactorruimte 305/2 – wordt gedacht dat die grote hoeveelheden van dit materiaal bevat. Deze ruimte is echter ontoegankelijk. Sinds de ramp is die niet meer door menselijke of robotische ogen bekeken.
Smeulend kool
Nu hebben onderzoekers waargenomen dat de neutronenuitstoot in deze ruimte is toegenomen. Die uitstoot is sinds begin 2016 met zo’n 40 procent gestegen. Dat wijst op een toename aan kernsplijtingsreacties. De onderzoekers proberen nu vast te stellen of dit met een sisser zal aflopen, zoals bij eerdere toenames in andere delen van de ruïnes is gebeurd. Zo niet, dan moeten ze een manier vinden om de ruimte binnen te gaan en in te grijpen.
Neil Hyatt van de Engelse Universiteit van Sheffield doet onderzoek naar verwijdering van kernafval. Hij vergelijkt de situatie met ‘smeulend kool in een barbecue’. ‘Het herinnert ons eraan dat dit probleem nog niet opgelost is. Het is alleen gestabiliseerd’, zegt hij.
Te veel/weinig water
Waarom gebeurt dit opeens? Een mogelijke verklaring is een nieuwe overkapping die in 2016 boven de restanten van de reactor is geplaatst. Deze zorgt er mogelijk voor dat de centrale uitdroogt. Dat zit zo: wanneer een brandstof zoals uranium of plutonium radioactief verval vertoont, stoot die neutronen uit. Als deze neutronen door een andere radioactieve kern worden gevangen, kunnen ze een splijtingsreactie in gang zetten. De neutronen kunnen echter vertraagd worden door grote hoeveelheden water. Dat voorkomt dan dat ze gevangen worden.
De oorspronkelijke overkapping was kort na het ongeval in allerijl boven de reactor geplaatst. Deze was bezaaid met gaten, zodat regenwater en vogels binnen konden dringen. Als het regenwater hielp om de reacties in ruimte 305/2 te onderdrukken, kan de huidige afwezigheid ervan ervoor zorgen dat er niet meer genoeg water is om de neutronen voldoende te vertragen. En dan is er vermoedelijk wel nog net genoeg water over om voor problemen te zorgen. Want als de ruimte volledig opgedroogd zou zijn, zouden de neutronen juist te snel zijn om gevangen te worden, wat eveneens splijting voorkomt. Wellicht is het water nu dus net op een kritiek punt.
Gat boren
‘We hebben het over heel weinig splijtingsreacties; het is geen bruisende kernreactor’, zegt Hyatt. ‘En op basis van onze inschatting van de hoeveelheid splijtingsmateriaal in die ruimte zijn we er vrij zeker van dat je niet zo’n snelle uitbarsting van kernenergie krijgt dat er een explosie ontstaat. Maar we weten dat niet helemaal zeker.’
‘We hebben dit soort afwijkingen al eerder gezien met ander kernafval. Ook toen nam de neutronenuitstoot eerst toe, waarna die stabiliseerde en weer afnam. Dat is uiteraard waar we nu ook op hopen’, zegt hij.
Volgens Hyatt is de situatie ‘reden tot zorg, maar niet alarmerend’. Hij stelt dat als de neutronenproductie blijft toenemen, onderzoekers mogelijk wel moeten ingrijpen. Dat kan door een gat naar de ruimte te boren en die vervolgens te besproeien met een vloeistof die bijvoorbeeld gadoliniumnitraat bevat. Een dergelijke substantie zuigt overtollige neutronen op en smoort zo de splijtingsreacties.
Robots
Maxim Saveliev werkte recent nog aan de omsluiting van Tsjernobyl. Nu werkt hij bij het Institute for Safety Problems of Nuclear Power Plants aan de nationale wetenschapsacademie in Oekraïne. Volgens hem is het lastig om de situatie nauwlettend in de gaten te houden. Er is namelijk geen neutronensensor in de buurt van de betreffende ruimte. Ook hebben wetenschappers geen idee wat voor materiaal er tussen hun eigen sensoren en de gesmolten brandstof in zit. Dat maakt het moeilijk om de exacte grootte van het probleem in te schatten. ‘Alles berust op aannames’, zegt hij.
Saveliev stelt dat robots zo dicht mogelijk bij ruimte 305/2 moeten komen, zodat die neutronen- en temperatuursensoren kunnen installeren. Ook moeten de robots volgens hem, indien mogelijk, monsters nemen van het lava-achtige spul en een vaste neutronenabsorbeerder installeren – bijvoorbeeld gadolinium in metaalvorm.
