De kans op een ongeval bij de door de Russen bezetten kerncentrale Zaporizja is nog nooit zo groot geweest. Een atmosferisch wetenschapper beschrijft in Nature hoe onderzoekers een giftige wolk zouden opsporen in het geval van een kernramp.
Medewerkers van de waakhond voor atoomenergie van de Verenigde Naties zijn deze week [begin september] begonnen met inspecties van de kerncentrale van Zaporizja in Zuid-Oekraïne. Door beschietingen en gevechten is het risico op een kernongeluk daar toegenomen. Russische troepen houden de kerncentrale – de grootste van Europa – sinds maart bezet als onderdeel van hun aanhoudende oorlog in Oekraïne. De internationale gemeenschap heeft er met klem voor gewaarschuwd dat beschadiging van enkele van de zes reactoren in Zaporizja kan leiden tot catastrofale meltdowns, zoals die in 2011 plaatsvonden in de kerncentrale van Fukushima Daiichi in Japan.
Een netwerk van stations over de hele wereld – in de eerste instantie opgezet om het verdrag te bewaken dat proeven met kernkoppen wereldwijd verbiedt – hielp na dat ongeluk om de route te volgen en te voorspellen die de radioactieve wolk die door de beschadigde reactoren werd uitgestoten aflegde. Het netwerk is opgezet en wordt onderhouden door de Preparatory Commission for the Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty Organization [Voorbereidende Commissie van de Verdragsorganisatie voor een alomvattend Verbod op Kernproeven] (CTBTO).
Als er zich in de centrale van Zaporizja een ongeluk zou voordoen, dan zou Jolanta Kusmierczyk-Michulec een van de eersten kunnen zijn die dat te weten komt. Kusmierczyk-Michulec is atmosferisch wetenschapper bij het Internationaal Datacentrum van de CTBTO in Wenen, dat de middelen heeft om computersimulaties te maken van de bewegingen van een radioactieve wolk, zowel vooruit als achteruit in de tijd.
Nature sprak met Kusmierczyk-Michulec over hoe door haar werk een eventueel ongeval in Zaporizja kan worden voorkomen.
Wat doet het nucleaire-monitoringsnetwerk van de CTBTO?
Het Internationaal Toezichtsysteem is een netwerk van stations die door de CTBTO worden gebouwd en onderhouden om ervoor te zorgen dat geen enkele kernexplosie onopgemerkt blijft. Daartoe gebruiken we meetstations die berusten op drie technologieën die gebruikmaken van golfvormen – seismisch, hydro-akoestisch en infrasoon – en we gebruiken ook radionuclide [detectie]technologie. Dat is de enige technologie die kan bevestigen of een explosie die door andere technologie is gedetecteerd en gelokaliseerd, ook daadwerkelijk wijst op een kernproef.
En wat is het belang van uw werk?
Wanneer een radionuclidenstation verhoogde waarden van radionucliden detecteert, doen wij een achterwaartse simulatie [van hoe de lucht beweegt] om informatie te krijgen over de mogelijke bron van dit signaal. In uitzonderlijke gevallen doen we ook voorwaartse simulaties.
We maken gebruik van een open source atmosferisch-transportmodel en van gegevens van het meteorologisch centrum ECMWF, het European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, en van NCEP, de Amerikaanse National Centers for Environmental Prediction. Onderzoekers gebruiken dit soort modellen ook voor diverse andere doeleinden, bijvoorbeeld voor het monitoren van vulkanische emissies.
Hoe kon de CTBTO helpen om de wolk van het Fukushima Daiichi-ongeval op te sporen?
Bij de kerncentrale van Fukushima Daiichi kwam radioactiviteit vrij in de atmosfeer, die vervolgens gedurende ongeveer drie maanden door het Internationaal Toezichtsysteem op het noordelijk halfrond werd waargenomen. Er werden radioactieve edelgassen waargenomen, zoals xenon, evenals radioactieve deeltjes.
Een hypothetische wolk zou zich op 29 augustus naar het zuidoosten hebben verplaatst
Tijdens de gebeurtenissen in Fukushima hebben we modellen gemaakt van atmosferische bewegingen om te laten zien waar de luchtmassa’s heen gingen. Ik ben in 2012 bij de CTBTO gekomen, net na het ongeluk, maar ik heb nog steeds veel simulaties in verband met dat ongeluk gedaan. Het was een van de gevallen die we konden gebruiken voor wetenschappelijke doeleinden en voor onderzoek.
Hoe komen we te weten of er radioactiviteit wordt aangetroffen die afkomstig is uit de centrale van Zaporizja? Heeft u netwerkstations in de buurt?
Het feit dat een station zich dicht bij de bron bevindt, betekent niet dat dit station ook iets zal waarnemen, omdat de routes van luchtmassa’s vrij complex zijn.
De CTBTO werkt samen met de Internationale Organisatie voor Atoomenergie in het kader van IACRNE, het Inter-Agency Committee on Radiological and Nuclear Emergencies [Comité van Samenwerkende Agentschappen voor Radiologische en Nucleaire Noodsituaties, dat werd opgericht na het kernongeval in Tsjernobyl in Oekraïne in 1986. Het coördineert de internationale paraatheid en reacties op een radiologische ramp].
Na een paar dagen kan een wolk een heel eind komen, afhankelijk van de weersomstandigheden, windrichtingen en windsnelheden
De kritische responstaak van de CTBTO is om realtime gegevens te verstrekken in geval van nucleaire of radiologische noodsituaties. Het is zeer waarschijnlijk dat de internationale gemeenschap daarna via de IACRNE over het ongeval wordt geïnformeerd.
Zijn er heersende weerpatronen rond Zuid-Oekraïne die aangeven hoe de wolk zich waarschijnlijk zal verplaatsen?
Het antwoord is niet zo eenduidig. Luchtmassa’s kunnen een lange weg afleggen, gedurende lange tijd. Na een paar dagen kunnen ze een heel eind komen, afhankelijk van de weersomstandigheden, windrichtingen en windsnelheden. Gebruikelijke weerpatronen zijn niet voldoende als indicator, vooral niet in regio’s waar de windrichting nogal variabel is.
Om een betrouwbaar antwoord te kunnen geven, zouden we een simulatie vooruit in de tijd moeten maken door gebruik te maken van atmosferische transportmodellen en feitelijke weergegevens. Maar het is waarschijnlijk dat als ik de simulatie twee dagen later zou herhalen, de luchtmassa’s zich op een andere manier zouden verplaatsen.
Hebt u praktijksimulaties uitgevoerd van de manier waarop een wolk uit de centrale in Zaporizja zich zou kunnen verplaatsen?
Het IDC [Internationaal Datacentrum] oefent niet specifiek voor een dergelijke gebeurtenis, maar voordat we elkaar spraken heb ik als test enkele simulaties uitgevoerd, dus ik weet dat de windrichting zeer variabel is. Een hypothetische wolk zou zich op 29 augustus naar het zuidoosten hebben verplaatst, en na een paar dagen naar het oosten zijn gedraaid. Maar dat resultaat was gebaseerd op de voorspelde gegevens. Als er daadwerkelijk een ramp plaatsvindt, wil je een hogere betrouwbaarheid behalen. Daarom moet de simulatie in dat geval worden herhaald met de geanalyseerde gegevens zodra die beschikbaar zijn.
