Kettingreakties, Kanonnen en Fukushima

Mensen hebben het vaak over kettingreakties in zonder te begrijpen wat dat nou allemaal precies inhoudt. En omdat het grootste deel van de nucleare kennis onder 'staatsgeheimen' valt, zult u hard moeten zoeken naar iemand die uitleg kan geven in normaal Nederlands. Toch hoeft u geen bakker te zijn om te weten hoe een brood wordt gebakken, mits u basisbegrippen als 'graan' en 'deeg rijzen' kent. En u hoeft ook geen genie te zijn om een kettingreaktie te begrijpen, alhoewel de definities en processen die te maken hebben met deze *chain reactions* de meeste mensen - niet toevallig! - geheel vreemd zijn. Daarom hier een poging tot uitleg, waarbij ik heel veel meer weglaat dan opschrijf om het begrijpelijk te houden.

Er zijn 2 kernbegrippen die alles te maken hebben met een kettingreaktie: Fusie en Fissie (fission). Fusie houdt in dat van een bepaalde stof een geheel nieuwe en zwaardere stof wordt gemaakt door losse onderdeeltjes van gekraakte atomen in andere atomen te schieten. Fission houdt in dat een bepaald atoom door een botsing met een neutron een cruciaal onderdeeltje verliest en op die manier verandert in een andersoortig atoom dat minder weegt, waarbij ook hitte vrijkomt. Tijdens een kettingreaktie vinden beide processen in een bepaald percentage van de atomen tegelijkertijd plaats en ontstaat er een 'loopje', een cirkelgang. De door fissie ontstane hitte wordt afgevoerd door water dat op zijn beurt via stoom generatoren aandrijft die electriciteit opwekken.

Maar hier ligt een adder onder het gras van bijbelse proporties. Alle materie die betrokken is geweest bij het produceren van deze hitte wordt zonder pardon opgezadeld met een tijdsschuld, het verval. Op ieder afzonderlijk atoom van die materie komt dan als het ware een onafwendbare klok te staan, die zeer nauwkeurig per tik een onderdeeltje laat afschieten. Dit gaat net zo lang door tot de tijdsschuld (in opeenvolgende perioden van halfwaardetijd!) geheel is afbetaald; maar ondertussen betaalt alles wat leeft de rente op die schuld, want dat radioactieve verval heeft hele nare gevolgen voor hele kleine structuren zoals DNA.

De gaatjes die door het verval over soms korte, soms buitengewoon lange periodes in DNA worden geschoten veroorzaken genetische defecten die zich in de loop der tijd alleen maar kunnen opzamelen, terwijl de defecten worden doorgeven aan volgende generaties voorzover ze niet direkt dodelijk zijn voor de ongelukkige eigenaar van het lichaam. Dat is de rente op de tijdsschuld die alle leven zal betalen gedurende het tijdsbestek dat door de klok wordt aangegeven, een tijd die soms in miljarden jaren kan worden gerekend, en dan ben je nog maar de helft van het spul kwijt.

Nu kun je in een kernreactor van uranium plutonium maken door aan het uranium een paar losse deeltjes toe te voegen, en kun je van plutonium weer uranium maken door er deeltjes uit te schieten. Onder heel speciale omstandigheden, die overigens angstvallig vermeden worden in kerncentrales, gebeurt dit en tegelijkertijd en in een 1 op 1 relatie per atoom met 99,9% kans, en er ontstaat een superkettingreaktie (ternary fission/fusion), die bijna niet meer te breken is. Het atoom verandert dan voortdurend van plutonium in uranium en weer terug zonder ophouden. Deze ketting heeft geen ondersteuning nodig en geeft zichzelf gas bij ieder rondje onderwijl hitte producerend als afvalprodukt. De massa moet wel kritisch zijn, deel je de massa op in partjes dan stopt de kettingreaktie. Wat een kerncentrale doet is een klein beetje fusie op een heleboel fissie toestaan; gaat de verhouding scheef dan gaat de rem er op.

Uranium en plutonium zijn uiteraard niet de enige stoffen die zo'n ketting kunnen vormen. Ook andere stoffen kunnen worden gebruikt als starter, bijvoorbeeld thorium, cesium en nog veel meer. Uranium is een geheel andere substantie dan plutonium; uranium komt ook gewoon in het wild voor en plutonium niet. Plutonium heet dan ook transuranic, dat wil zeggen: op kunstmatige wijze aangemaakt als bijproduct van fission in een kerncentrale. Let wel, in iedere kerncentrale die zegt te werken met fissie komt ook fusie voor en de fusie-produkten worden yield genoemd. Zowel fusie als fissie maken gebruik van zeer bepaalde losse rondvliegende onderdeeltjes van atomen, waarvan er een paar erg belangrijk zijn.

Ten eerste zijn er de alphadeeltjes. Een heleboel in zichzelf gebonden alphadeeltjes in een ballonnetje noemt men ook wel een heliumballon. Helium is een edelgas, een gas dat zich normaal gesproken niet verwaardigt te reageren met andere stoffen, tenzij je met een gruwelijke hamer op een zo'n afzonderlijk alpha/helium deeltje gaat staan rammen. Dan valt het alpha deeltje uit elkaar in 2 neutronen en 2 protonen. Dit proces vindt plaats in de zon. Over protonen ga ik het niet hebben want dat wordt te verwarrend. Neutronen echter zijn hele akelige onderdeeltjes vanwege hun speciale karakter.

Losse, ongebonden neutronen zijn "invariant" ten opzichte van hun omgeving. Zij operen op lichtsnelheid binnen ons heelal zonder het zelfs maar op te merken; ze zijn onderhevig aan wetten van een natuur waar wij weliswaar deel van uitmaken maar bijna geen zicht op hebben, omdat alles op aarde normaal gesproken de lokale wetten volgt, de wetten waar iedereen aan gewend is. Zo niet neutronen. Ze zijn heel, heel erg klein en met weinig en voor hen bestaat ons heelal voornamelijk uit enorme gaten. Neutronen gaan bijvoorbeeld dwars door de planeet heen via die gaten, en ze zijn bijna niet op een normale manier in te vangen, tenzij door zeer toevallige botsing met een of ander atoom als de materie dicht genoeg is. Neutronen zijn kleine kanonnetjes van nature.

In een uranium-kernreactor worden deze kanonnetjes gebruikt om atomen uit elkaar te laten spatten en een fissie proces op gang te brengen om zo hitte te verkrijgen. Maar losse onderdelen kunnen ook worden ingevangen door hongerige uranium-atomen (fusie met 1 bij elkaar gegraaide alpha per atoom) om kleine hoeveelheden plutonium te produceren (waar het onze jongens om gaat anders hadden we wel thorium reaktors gehad), wat dan vervolgens verpakt als bom op onschuldige voorbijgangers kan worden gekwakt. Bij voorkeur op degenen die het lef hebben bovenop een gas- of olieveld te wonen. Dan gaat er - onder andere - ineens een "helium flash" af naast uw voordeur en gaat een zonnetje plots zo geweldig schijnen dat uzelf, uw huis, uw kat, uw auto en verder alles in een wijde straal in uw omgeving tot stof wordt gereduceerd. De overheid adviseert in zo'n geval dat u onder de tafel moet kruipen of in de gangkast.

Ondertussen zijn *onze jongens* dol en dol enthousiast geworden van het idee almaar nieuwe, ontstellende zware uiterst radioaktieve stoffen te scheppen die de gekste namen krijgen. En dus hebben ze methoden ontdekt om die sneller aan te maken. Ook hebben ze ontdekt dat het vrijwel onmogelijk is om van de rotzooi af te komen; zoveel superbommen hebben ze nou ook weer niet nodig om de planeet om zeep te helpen, maar ondertussen worden in de kernen van reactoren onophoudelijk nieuwe, nooit eerder geziene dus niet onderzochte substanties geschapen zolang het ding draait en U de geproduceerde electriciteit dankbaar afneemt. En die moeten ze dus kwijt. Want niet ieder nieuw stofje is te gebruiken.

Rampen kunnen niet uitblijven, en ook niet meer stilgehouden of weggelogen door een heel atoom radiatie te noemen. Deze stoffen kunnen aan het oppervlak van een planeet eigenlijk niet bestaan, tenzij binnenin een kern in een reactor onder zeer zware druk. Als je ze toch dwingt aanwezig te blijven aan het oppervlak dan hebben ze de neiging op te poffen als een diepzeevis die wordt opgevist en prompt uitzet wegens gebrek aan voor die vis normale druk. Deze stoffen expanderen dus graag, en vooral bij schudden en vervoer barsten ze prompt uit hun tonnetjes en veroorzaken brand en ontploffingen. Dat wordt allemaal aan het publiek verkocht onder het mom van 'ongelukjes' en 'toevallige omstandigheden'.

Sla teveel van die troep op in een te kleine ruimte en het kan zelfs spontaan detoneren als het voldoende tijd krijgt een 'levensvatbare' kern te vormen. Het is een soort sluipend TNT tot de tigtigste macht, maar de ontploffing kan duizenden of zelfs miljoenen jaren op zich laten wachten. Da's dus geen probleem voor *onze jongens*. Die de zogenaamd afgewerkte, transuranische troep graag in een tunnel/grot/zoutkoepel onder uw stad of dorp willen verstoppen want alle reaktoren zitten meer dan bomvol omdat echt niemand het wil hebben, waar dan ook. Dat, terwijl de klok staat te tikken en de tijdsschuld wordt afbetaald in de vorm van levensgevaarlijke radiatie/afgestoten deeltjes, tot in alle eeuwigheid. Het afgewerkte afval kan op geen enkele manier nuttig worden gemaakt en blijft zich ophopen, als het aan de gekken ligt, terwijl er tot op heden geen enkele manier is gevonden om het veilig op te slaan voor de komende 4 miljard jaar en die komt er ook niet. Het gaat hier om veel gemenere 'afvalstoffen' dan plutonium en ze zijn relatief nieuw.

Als alles mis gaat wat maar mis kan gaan en een kern in staat van ongecontroleerde (super)kettingreaktie open en bloot komt te liggen heb je te maken met een meltdown. Fukushima heeft nu minstens 3 van die meltdowns. De kettingreaktie zelf zal NIET ophouden maar verergeren en nog nooit geziene stoffen produceren, en de kern brandt zich onstuitbaar een weg naar beneden, omdat hij naar een nivo wil waar voldoende druk heerst. En dat is diep in het magma, voorbij de korst. De zwaartekracht helpt meer dan een handje vanwege het geweldige gewicht van de kern. Tevens is het totaal onmogelijk in de buurt te komen van deze bubbelende magmabollen. De in de direkte omgeving van de kern aanwezige neutronen (en andere losse onderdelen) branden gaten in alles wat ze tegenkomen, mensen, muren en instrumenten. Het zijn er niet een paar, zoals gewoonlijk; het zijn er heel erg veel die allemaal rond de kernen blijven ronddraaien en van geen ophouden willen weten. De kans dat ze dan iets raken is 99,9% dus gaat alles wat je erop afstuurt vrijwel onmiddelijk stuk. Deze "coriums" zijn echt op geen enkele wijze te hanteren.

De oplossing is simpel. Als zo'n kern dan met alle geweld naar beneden wil, geef hem dan een zetje, of schop hem desnoods met geweld naar beneden met een speciaal voor de gelegenheid ontworpen lichtkanon. Dat kan gedaan worden maar dat kost geld en bovendien komt alle geheime kennis, dat is de kennis die door gekken als bezit wordt beschouwd en waar u niet aan mag komen wegens PATENT, op straat te liggen. En dan gaan er bij een heleboel mensen teveel lichtjes op en imploderen de ontstellende leugens die worden verkocht, en dat is waar *onze jongens* heel erg bang voor. Ze laten nog liever een enorme oceaan naar de knoppen gaan. Of maken zelf een kern in een zoutkoepel die ongetwijfeld een paar miljoen jaar lang zal geuren. Na hen de zondvloed! Dus eet geen vis als U niet weet waar hij gevangen is want het dier kan een tijdsschuld hebben opgelopen en is dus wellicht vele malen duurder dan u denkt.

Een veel gebruikte truc in de media is het vervangen van het woord 'deeltje' door 'straling'. Maar in dit geval betekent dat hetzelfde; het gaat hier om een raar soort golfachtige pietepeuterige dingetjes die je zowel deeltjes als straling kan noemen. In het geval van nucleaire zaken is deeltje dus domweg een synoniem voor straling/radiatie.

Dit stukje is een zeer vrije vertaling van een blogpost die op deze website staat, en waarvan ikzelf de auteur ben. Die post is veel specifieker en daardoor moeilijker, maar er staan tevens veel links - helaas alles in het Engels - waar u wat aan zou kunnen hebben. Vragen staat vrij!