Fukushima vs Tsjernobyl vs Three Mile Island

Met choquerende einde-van-de-wereld- scenario’s als hoofditem zoals ‘Your Days of Eating Pacific Ocean Fish Are Over’ and ‘28 Signs That The West Coast Is Being Absolutely Fried With Nuclear Radiation From Fukushima’ was Fukushima ofwel de ergste milieuramp, ofwel één van de ergste desinformatiecampagnes die ooit werd rondgebazuind. Om te kunnen uitmaken welke van de twee het geval is zullen we ze in perspectief plaatsen ten opzichte van de andere meest gekende nucleaire rampen: de kernreactorexplosie in 1986 in de energiecentrale van Tsjernobyl in de Oekraïne enerzijds, en de gedeeltelijke meltdown van de reactor op de energiecentrale van Three Mile Island in Pennsylvania in 1979 anderzijds.

Het belangrijkste technische onderdeel dat men moet begrijpen, is de werking van de moderator. De moderator is een substantie die de snelle neutronen die zich in radioactief uranium bevinden vertraagt, en de kinetische energie in thermische energie omzet, en ze in trage thermische neutronen verandert. Het is meer waarschijnlijk dat een thermisch neutron zal botsen met een andere uraniumkern. Dit laat een kernreactie toe waarin de brandstof voldoende warmte produceert om een conventionele stoomgenerator van stroom te voorzien. De meeste nucleaire reactoren gebruiken water als moderator. Als je uraniumbrandstofstaven in de juiste configuratie in water doet, krijg je een kernreactie.

Tsjernobyl was een compleet verschillend type qua werking. Het was een atoomberg, één van de eerste die ontworpen was tijdens de Tweede Wereldoorlog om plutonium te produceren voor atoomwapens. De atoomhoop is letterlijk een opeenstapeling van grafietblokkken van een halve meter lang en een kwart meter breed, met een gat geboord door de lengteas. Deze grafietblokken werden gebruikt als moderator. Het probleem met het bouwen van reactoren uit grafietblokken is dat grafiet brandt. Bewaar brandend grafiet in een betonnen structuur en het ontploft. Dat is precies wat er gebeurde in Tsjernobyl en het is net daarom dat niemand nog een grafietgemodereerde reactor zou willen bouwen de dag van vandaag. De hele reactorkern was letterlijk een bom die stond te wachten om af te gaan.

Three Mile Island en Fukushima waren beide watergemodereerde reactoren. Dit was één van de meest betekenisvolle veiligheidsverbeteringen van de vroege jaren vijftig. Fukushima’s basisontwerp is één van de vroegste, een boiling water reactor (BWR) genoemd. Het modererende water, dat ook het koelwater is, wordt onmiddellijk gekookt en drijft een stoomgenerator aan. Het Fukushima-ongeluk vond plaats omdat dat alle krachtbronnen vernietigd waren door de tsunami, backups inbegrepen, backups, en hún backups. Zonder de pompen die het hele systeem draaiende houden, kookt het water volledig weg en smelt de brandstof. Maandenlang hebben brandslangen water gepoten in de open reactoren om open vlammen te voorkomen die radioactieve rook in de atmosfeer zouden pompen. Dit besmette water was nauwelijks te beheersen: het lekte in de oceaan en het werd opgeslagen in om het even wat als een tank kon dienen.

Het ontwerp van Three Mile Island was een nieuwe stap, een pressurized water reactor (PWR) genoemd. De meeste hedendaagse energiecentrales bestaan uit dat basistype. Het belangrijkste bijkomende veiligheidskenmerk is dat de kern blijvend onder druk staat om te voorkomen dat het water aan de kook gaat. Wanneer de temperatuur van het water omhoog gaat, verliest het zijn vermogen om neutronen te modereren. Het systeem is bijgevolg zelfregulerend. Indien de kern te warm wordt, stopt het met werken, en dus koelt het af.

Maar zoals elk systeem was ook dit systeem gevoelig voor breakdowns en menselijke fouten. Een kapotte buis liet toe dat er gekoeld water uit de kern wegliep en een verwarrend ontworpen instrumentenpaneel liet de operatoren denken dat het omgekeerde het geval was, waardoor er nog meer gekoeld water verloren ging. Tegen de tijd dat ze dit uitgepluisd hadden was er al genoeg schade aangericht: radioactief water had zich kunnen mengen met het gescheiden water dat door de stoomgeneratoren stroomt. Die radioactieve stoom werd dan losgelaten door het filtersysteem van de energiecentrale die bijna alle gevaarlijke contaminanten verwijderde.

Gelukkig werd er bij Three Mile Island enkel een kleine hoeveelheid straling vrijgelaten. De opruiming en het herstel waren duur, maar men had het wel degelijk onder controle. In geen enkele structuur werd een bres geslagen. Er waren geen gewonden, niemand binnen een straal van zestien kilometer ontving meer dan een equivalent van een röntgenonderzoek van de borst aan straling, en epidemiologische studies voorspelden nul mogelijke doden.

Aan de andere kant van het spectrum was er Tsjernobyl. Aangezien de centrale helemaal explodeerde, kwam er een grote hoeveelheid heel erg gevaarlijk radioactief afval vrij over een groot gebied. Twee mensen stierven onmiddellijk door de explosie, en een paar dozijn mensen die als eerste reageerden, waren binnen de drie maand dood door acute stralingsvergiftiging. Schattingen van het aantal doden variëren nogal, waarbij de meest extreme uit de hoek antinucleaire activisten komen, maar de beste epidemiologische studies voorspellen ongeveer 4000 kankerdoden in de regio.

Reactoren produceren een hoop radioactieve elementen, maar de twee waar we het meest mee begaan zijn zijn iodine- 131 (¹³¹I) en cesium-137 (¹³⁷Cs). ¹³¹I is erg gevaarlijk, maar gelukkig heeft het ook een erg korte halveringstijd van acht dagen. Na tien halveringen, of ongeveer tachtig dagen, is het zo goed als verdwenen en dus niet langer een bedreiging. Three Mile Island produceerde ongeveer 560 GBq (gigabecquerels) van ¹³¹I. Tsjernobyl produceerde ongeveer drie miljoen keer meer, ongeveer 1760 pBq (petabecquerels).

Waar past Fukushima tussen deze twee? Aan de hogere kant, zo rond de 500 pBq. Dat is ongeveer een miljoen keer meer dan Three Mile Island, en ongeveer een derde van Tsjernobyl. Maar de zaken werden wel fundamenteel anders aangepakt De omgeving rond Fukushima werd behoorlijk vlug geëvacueerd en profylactische iodine werd zo snel mogelijk verspreid. Geen van beide waren het geval in Tsjernobyl. Het resultaat was, dat in die eerste weken wanneer het ¹³¹I een gevaar voorstelde, veel men sen in de omgeving van Tsjernobyl waren blootgesteld. In Fukushima daarentegen was dat zo goed als niemand.

En dan hebben we de ¹³⁷Cs, de lange termijndreiging waarover bloggers en verslaggevers hun angst uitdrukten in de jaren volgend op Fukushima. Geen betekenisvolle hoeveelheid daarvan kwam vrij in Three Mile Island, omdat het uitgefilterd werd. In Tsjernobyl daarentegen werd 85PBq verspreid over de omringende omgeving. De halveringstijd daarvan is dertig jaar, wat behoorlijk lang is, en dat is waarom we waarschijnlijk nog enkele dertigjarige halveringstijden zullen nodig hebben vooraleer de omgeving rond Tsjernobyl opnieuw veilig genoeg zal zijn om er weer te gaan wonen.

Bij Fukushima was ¹³⁷Cs terug te vinden in de rook van verbrande brandstof en in het koelwater dat in beschadigde kernreactoren werd gespoten. Een maximum van 15 pBq - iets meer dan een zesde van de hoeveelheid in Tsjernobyl - kwam vrij in de omgeving. Om 15 pBq aan straling voort te brengen is er 4,7 kilogram ¹³⁷Cs nodig.

1 gram ¹³⁷Cs = 3,214 TBq
(terabecquerel aan straling)

1 becquerel beschrijft het aantal neutronen dat per seconde radioactief vervalt. Nu moet je niet denken dat dit klinkt als een absurd kleine hoeveelheid. 4,7 kilogram is een hele hoop atomen. Mocht je dit uitspreiden over een atomisch dunne pannenkoek, dan zou het makkelijk de hele wereld kunnen dekken.

Zoals met alle gevaarlijke radioactieve elementen het geval is, deed men behoorlijk wat onderzoek naar de gezondheidseffecten van ¹³⁷Cs. Hoewel het een radioactieve halveringstijd van dertig jaar heeft, heeft het een biologische halfwaardetijd van zeventig dagen. Het duurt dus zeventig dagen om de helft ervan uit ons systeem te krijgen. Dit kan versneld worden tot dertig dagen door behandeling. We weten uit dierentesten die werden uitgevoerd in de jaren 70 dat 140MBq per kilogram lichaamsgewicht een dodelijke dosis is. Een rekensommetje leert ons dat Fukushima’s 4,7 kg voldoende ¹³⁷Cs bevatte om anderhalf miljoen mensen te doden.

Hier komt de grote ‘maar..’ – zo goed als niets daarvan zal zijn weg vinden naar iemands lichaam. De besmetting van Fukushima is detecteerbaar over de hele wereld en ze is waarschijnlijk terug te vinden in alle lichamen van alle levende wezens op deze planeet. Dat is de aard van entropie. Een groot deel daarvan zit opgeslagen in tanks in de Daiichi kerncentrale en in de grond in de geëvacueerde zone. Maar de rest is in alle richtingen meegenomen door het water en atmosferische stromen.

Onze oceanen bevatten anderhalf miljard kubieke kilometers water. Als je Fukushima’s 4,7 kilogram daarin verdunt, dan bevat elke kubieke kilometer water minder dan één duizendste van de dodelijke dosis. Met andere woorden, om te sterven aan de straling van Fukushima moet je duizend kubieke kilometer water drinken, en erin slagen om elk ¹³⁷Cs-atoom ervan te absorberen. Maar indien je enkel voldoende binnen wil krijgen om uiteindelijk kanker te krijgen, dan hoef je slecht enkele honderden kubieke kilometer van de Stille Oceaan te drinken.

Maar mocht je dat trachten te doen, dan zou je al een miljoen keer gestorven zijn ten gevolge van de oorspronkelijke radioactieve elementen die op natuurlijke wijze aanwezig zijn in onze oceanen: meer dan 15 zettabecquerel (ofte 15 triljard Bq) van natuurlijk voorkomend kalium-40, rubidium-87, uranium-238, etc.

Dat is de centrale stelling van wetenschappelijke verslaggevers die wanhopig trachten te reageren op wetenschappelijke analfabeten die aan paniekzaaierij doen via krantenkoppen zoals ‘Your Days of Eating Pacific Ocean Fish Are Over’ en ‘28 Signs That The West Coast Is Being Absolutely Fried With Nuclear Radiation From Fukushima’.

De entropie van onze planeet heeft reeds lang geleden zichzelf ontdaan van elke geloofwaardige dreiging van de straling van Fukushima buiten de onmiddellijke evacuatiezone. Vissen in de omgeving van Daiichi is al lange tijd opgeschort, dus is het erg onwaarschijnlijk dat een wettelijk gevangen vis je enig betekenisvolle Fukushimastraling kan bezorgen.

De ramp van Fukushima zal uiteindelijk één van de meest kostelijke industriële ongelukken en opkuisbeurten in de geschiedenis zijn, maar ze behoorde in elk geval niet tot de gevaarlijkste, vooral dankzij de vlugge aanpak van Japan. De nieuwste schatting van de Wereldgezondheidsorganisatie concludeert:

We verwachten geen duidelijk herkenbare toename buiten Japan aan gezondheidsrisico’s door de gebeurtenissen in Fukushima. Met betrekking tot Japan zijn de schattingen van die aard dat men verwacht dat de risico’s inzake sommige kankers een minimale verhoging zal vertonen in bepaalde leeftijds- en geslachtsgroepen in de meest betrokken omgeving.

Natuurlijk was Fukushima een verschrikkelijke ramp. Maar wie over de vrijgekomen straling gezondheidsclaims wil maken, moet beschikken over correcte informatie over de situatie. Sensationele verslaggeving en de zaken op absurde wijze overdrijven, zal niemand vooruit helpen.

Vertaling Brecht Decoene
Brecht Decoene studeerde Moraalwetenschappen aan de Universiteit Gent en is leerkracht Moraal in het hoger secundair te Brugge.

Literatuurlijst

Buesseler, K., Aoyama, M., Fukasawa, M. “Impacts of the Fukushima Nuclear Power Plants on Marine Radioactivity.” Environmental Science and Technology. 1 Jan. 2011, Volume 45, Number 9931. Hsu, J. “Fukushima’s Radioactive Ocean Plume to Reach US Waters by 2014.” Live Science. Tech Media Network, 30 Aug. 2013. Web. 9 Jan. 2014. http://www. livescience.com/39340-fukushima-radioactive- plume-reach-us-2014.html

NEA. Chernobyl: Assessment of Radiological and Health Impacts. Paris: Nuclear Energy Agency, 2002. UMSHPS. “Radioactivity in Nature.” The Health Physics Society. University of Michigan, 6 Feb. 2004. Web. 10 Jan. 2014. http://www.umich.edu/~radinfo/introduction/ natural.htm

Unterweger, M., Hoppes, D., Schima, F. “New and Revised Half-Life Measurements Results.” Nuclear Instruments and Methods in Physics. 1 Jan. 1992, Number A312: 349. WHO. Health risk assessment from the nuclear accident after the 2011 Great East Japan earthquake and tsunami. Geneva: World Health Organization, 2013.

Oorspronkelijke artikel:

Dunning, B. “Fukushima vs Chernobyl vs Three Mile Island.” Skeptoid Podcast. Skeptoid Media, Inc., 14 Jan 2014. Web. 17 Mar 2014. 
https://skeptoid.com/episodes/4397