Verreweg de makkelijkste manier voor terroristen om een zelfgemaakte kernbom
Europa of de VS binnen te smokkelen, is per container. Eindelijk is er een geschikte methode voor detectie van dergelijk wapentuig.
Elke dag arriveren duizenden zeecontainers in Europese en Amerikaanse havens die nu niet gecontroleerd worden op nucleair materiaal. Een kernbom hoeft niet klein en makkelijk transporteerbaar te zijn, want hij komt de container niet eens uit. “Het nachtmerriescenario is dat ze de bom in de haven al tot ontploffing brengen”, stelde de Amerikaanse laserfysicus Christopher Barty op de AAAS. “Vanaf dat moment durft geen enkele haven nog containers toe te laten en komt de wereldeconomie tot stilstand.”
Barty werkt bij Lawrence Livermore, het grootste wapenlaboratorium van de VS. De laatste jaren is daar gewerkt aan een apparaat dat zogeheten megarays produceert: zeer intense, gefocuste pulsen gammastraling met een nauwkeurig afstembare energie. Gammastraling wordt spontaan uitgezonden door sommige radioactieve stoffen, maar het is pas sinds kort mogelijk om deze straling met een zeer hoge energie en doordringend vermogen op maat te produceren.
Daar is een vrij krachtige lineaire deeltjesversneller voor nodig, die elektronen tot bijna de lichtsnelheid opjaagt. De elektronenbundel wordt aan het eind van het traject beschoten met een zeer intense, ultrakorte puls uv-licht uit een normale laser. Dit resulteert in een fenomeen dat relativistische Thomsonscattering heet: de elektronen raken in trilling door het zeer snel fluctuerende elektrische veld van de lichtgolven. Dit betekent dat de elektronen zelf ook licht gaan uitzenden. Maar doordat ze met bijna de lichtsnelheid bewegen, wordt het licht in een zeer nauwe bundel uitgezonden en is de frequentie van dit licht veel hoger dan die van de laserflits, dat wil zeggen het zijn gammastralen. Door met de versneller de energie van de elektronen in te stellen, is ook de frequentie van de gammastraling instelbaar.
Fotonen van zichtbaar en uv-licht hebben een energie van slechts enkele elektronvolts, de energieniveaus van de elektronenwolk die rond een atoomkern zwermt. Gammafotonen hebben een energie van enkele mega-elektronvolts, overeenkomend met de energieniveaus van meerdere atoomkernen. Dit betekent dat de Megaray dwars door de elektronenwolken heen gaat, maar wel door atoomkernen geabsorbeerd kan worden. Dit gebeurt echter alleen als de Megaray precies de juiste resonantiefrequentie heeft om één bepaald soort atoomkern aan te slaan.
Dankzij dit fysisch mechanisme is het mogelijk om op afstand verschillende atoomkernen, en zelfs isotopen te onderscheiden. Verschillende isotopen van een element, zoals het niet splijtbare uraan-238 en het wel splijtbare uraan-235, zijn chemisch identiek. Dat wil zeggen: hun elektronenwolken zijn identiek, en niet te onderscheiden met zichtbaar of uv-licht. Voor röntgenstraling geldt in wezen hetzelfde: dat kan geen lood van uraan onderscheiden.
De Megaray, die is afgestemd op een resonantiefrequentie van uraan-235, zal echter door dat materiaal vrij effectief geabsorbeerd worden, en niet door uraan-238. En dit is precies wat een detector voor nucleair gevaarlijk materiaal moet kunnen. Barty: “Als je een stalen zeecontainer met röntgenstraling goed wilt doorlichten, moet je zo’n hoge dosis gebruiken dat het gevaarlijk is voor eventuele verstekelingen. Met de Megaray loopt een mens in een container maar één honderdste van de dosis straling op die hij bij een röntgenfoto van de borstkas krijgt.” Barty verwacht dat een detector op basis van de Megaray snel en betrouwbaar genoeg zal zijn om grote aantallen containers te scannen zonder vertraging in de afhandeling.
Arnout Jaspers
