211service.com
Kettingreacties opnieuw ontstoken in Fukushima na Tsunami, zegt nieuwe studie
Kernreactoren produceren radioactieve bijproducten die met verschillende snelheden vervallen. Een veel voorkomend bijproduct is jodium-131 met een halfwaardetijd van ongeveer 8 dagen, terwijl een ander cesium-137 is met een halfwaardetijd van ongeveer 30 jaar.
Wanneer een reactor uitschakelt, vervalt het jodium sneller waardoor de verhouding tussen deze twee isotopen snel verandert over een periode van dagen. Daarom is het meten van deze verhouding een goede manier om te bepalen wanneer de kernreacties zijn beëindigd.
Er zijn echter enkele complicerende factoren. De belangrijkste hiervan is dat de verhouding jodium-131 en cesium-137 om mee te beginnen afhangt van hoe lang de reactor in bedrijf is en dus niet constant is.
Dat komt omdat, nadat een reactor is ingeschakeld, de niveaus van jodium-131 een evenwicht bereiken op een tijdschaal die vergelijkbaar is met de halfwaardetijd van ongeveer 8 dagen.
Maar cesium-137, met een halfwaardetijd van 30 jaar, duurt veel langer om evenwicht te bereiken. In alle opzichten blijven de niveaus van cesium-137 in een reactor gestaag groeien gedurende de tijdschalen waarop reactoren gewoonlijk worden gebruikt.
De reactor van Fukushima werd op 11 maart om 14:46 lokale tijd getroffen door een aardbeving met een kracht van 9 op de schaal van Richter. De drie werkende reactoren daar werden onmiddellijk stilgelegd.
Ongeveer een uur later werd de faciliteit echter getroffen door een tsunami met golven tot 5 meter hoog. Dit vernietigde het elektrische koelvermogen van de reactoren en de reactoren begonnen op te warmen. De reactie tussen waterdamp en de zirkoniumbekleding van de nucleaire brandstoffen produceerde waterstof dat explodeerde in reactoren 1, 3 en 4.
De vraag die veel mensen bezighoudt, is of de hete nucleaire brandstof vervolgens is gesmolten, waardoor een kritische massa gesmolten brandstof is ontstaan, waardoor kettingreacties opnieuw kunnen beginnen.
Vandaag zegt Tetsuo Matsui van de Universiteit van Tokio dat de beperkte gegevens uit Fukushima erop wijzen dat nucleaire kettingreacties in Fuksuhima tot 12 dagen na het ongeval opnieuw moeten zijn ontstoken.
Matsui zegt dat het bewijs afkomstig is van metingen van de verhouding van cesium-137 en jodium-131 op verschillende punten rond de faciliteit en in het nabijgelegen zeewater. Hij heeft berekend wat de startverhouding moet zijn geweest door aan te nemen dat de reactoren tussen de 7 en 12 maanden in bedrijf waren.
Hij zegt dat de verhoudingen van de afvoeren van reactoren 1 en 3 in Fukushima consistent zijn met de kernreacties die op het moment van de aardbeving waren geëindigd.
De gegevens van de afvoer bij reactor 2 en van de koelvijver bij reactor 4, waar verbruikte splijtstofstaven worden opgeslagen, geven echter aan dat de reacties veel later moeten zijn verbrand.
De gegevens van de watermonsters van het koelbad van unit-4 en van de subdrain nabij de reactor van unit-2 vertonen afwijkingen die erop kunnen wijzen, als ze correct zijn, dat sommige van deze splijtingsproducten werden geproduceerd door kettingkernreacties die opnieuw ontstoken waren na de aardbeving, zegt hij.
Deze kettingreacties moeten een aanzienlijke tijd na het ongeval hebben plaatsgevonden. Het zou moeilijk zijn om de waargenomen anomalie in de buurt van de reactor van unit-2 te begrijpen zonder aan te nemen dat er minstens 10 tot 15 dagen na X-day een significante hoeveelheid splijtingsproducten is geproduceerd, zegt Matsui.
Dus tot eind maart moet het in reactor 2 extreem gevaarlijk zijn geweest.
Matsui wijst erop dat er enkele mogelijke vraagtekens zijn bij de gegevens. Een mogelijkheid is dat de chemische eigenschappen van cesium en jodium kunnen betekenen dat ze met verschillende snelheden uit de reactoren worden weggespoeld, waardoor hun verhoudingen veranderen.
Maar het is moeilijk in te zien welke chemische processen hiervoor verantwoordelijk kunnen zijn en nog moeilijker te begrijpen waarom ze op sommige plaatsen wel en niet op andere in Fukushima zouden plaatsvinden.
Wat er in reactor 2 en in de splijtstofvijvers van reactor 4 precies is gebeurd, kan natuurlijk niet precies worden bepaald totdat de locaties fysiek in detail kunnen worden onderzocht.
Maar in de tussentijd geeft Matsui's analyse ons een van de beste inzichten tot nu toe in de aard van de ramp die zich ontvouwde na de tsunami.
Referentie: arxiv.org/abs/1105.0242 : Ontcijferen van de gemeten verhoudingen van jodium-131 tot cesium-137 bij de Fukushima-reactoren