Corium en radioactiviteit na de kernafbraak in Tsjernobyl

Het gevaarlijkste radioactieve afval ter wereld is waarschijnlijk de 'olifantenpoot', de naam die wordt gegeven aan de vaste stroom van de kernsmelt in de kerncentrale van Tsjernobyl op 26 april 1986. Het ongeval vond plaats tijdens een routinetest toen een stroomstoot leidde tot een noodstop die niet volgens plan verliep.

Tsjernobyl

De kerntemperatuur van de reactor steeg, wat een nog grotere stroomstoot veroorzaakte, en de controlestaven die anders de reactie hadden kunnen beheren, werden te laat ingebracht om te helpen. De hitte en kracht steeg naar het punt waar het water dat werd gebruikt om de reactor te koelen verdampte, waardoor druk ontstond die het reactorsamenstel uit elkaar blies in een krachtige explosie.

Omdat de reactie niet kon worden afgekoeld, liep de temperatuur uit de hand. Een tweede explosie gooide een deel van de radioactieve kern in de lucht, waardoor het gebied met straling en beginnende branden werd overgoten. De kern begon te smelten en produceerde een materiaal dat op hete lava leek, behalve dat het ook wild radioactief was. Terwijl gesmolten slib door de resterende pijpen en gesmolten beton sijpelde, verhardde het uiteindelijk tot een massa die leek op de voet van een olifant of, voor sommige kijkers, Medusa, de monsterlijke Gorgon uit de Griekse mythologie.

Olifantenpoot

De voet van de olifant werd ontdekt door arbeiders in december 1986. Het was zowel fysiek heet als nucleair heet, radioactief tot het punt dat het na een paar seconden naderen een doodvonnis vormde. Wetenschappers zetten een camera op een wiel en duwden hem eruit om de massa te fotograferen en te bestuderen. Een paar dappere zielen gingen naar de massa om monsters te nemen voor analyse.

onderhuid

Wat onderzoekers ontdekten was dat de Olifantenpoot niet was, zoals sommigen hadden verwacht, de overblijfselen van de nucleaire brandstof. In plaats daarvan was het een massa gesmolten beton, kernafscherming en zand, allemaal samen gemengd. Het materiaal werd genoemd onderhuid na het deel van de reactor dat het heeft geproduceerd. 

De voet van de olifant veranderde in de loop van de tijd, stof eruit blazend, barstend en ontbindend, maar toch bleef het voor mensen te heet om te benaderen.

Chemische samenstelling

Wetenschappers hebben de samenstelling van corium geanalyseerd om te bepalen hoe het is gevormd en wat het werkelijke gevaar is. Ze leerden dat het materiaal werd gevormd door een reeks processen, van het aanvankelijke smelten van de nucleaire kern tot de Zircaloy (een handelsmerk van zirkoniumlegering) bekleding van het mengsel met zand en betonsilicaten tot een uiteindelijke laminering terwijl de lava door vloeren smelt, stolt. Corium is in wezen een heterogeen silicaatglas dat insluitsels bevat:

• uraniumoxiden (van de brandstofpellets)
• uraniumoxiden met zirkonium (van het smelten van de kern tot de bekleding)
• zirkoniumoxiden met uranium
• zirkonium-uraniumoxide (Zr- U-O)
• zirkoniumsilicaat met tot 10% uranium [(Zr, U) SiO4, dat chernobyliet wordt genoemd]
• calciumaluminosilicaten
• metaal
• kleinere hoeveelheden natriumoxide en magnesiumoxide

Als je naar het corium zou kijken, zou je zwart en bruin keramiek, slakken, puim en metaal zien.

Is het nog steeds heet?

De aard van radio-isotopen is dat ze na verloop van tijd vervallen tot stabielere isotopen. Het vervalschema voor sommige elementen kan echter traag zijn, en de 'dochter' of het product van verval kan ook radioactief zijn.

Het corium van de olifantenvoet was 10 jaar na het ongeval aanzienlijk lager, maar nog steeds waanzinnig gevaarlijk. Op het 10-jarige punt was de straling van het corium tot 1/10 van zijn oorspronkelijke waarde, maar de massa bleef fysiek heet genoeg en gaf voldoende straling af dat 500 seconden blootstelling stralingsziekte zou veroorzaken en ongeveer een uur dodelijk was.

Het was de bedoeling om de olifantenvoet tegen 2015 te beheersen in een poging het niveau van de bedreiging voor het milieu te verminderen.

Een dergelijke insluiting maakt het echter niet veilig. Het corium van de olifantenpoot is misschien niet zo actief als het was, maar het genereert nog steeds warmte en smelt nog steeds weg in de basis van Tsjernobyl. Als het erin slaagt om water te vinden, kan een nieuwe explosie het gevolg zijn. Zelfs als er geen explosie zou optreden, zou de reactie het water vervuilen. De olifantenpoot zal na verloop van tijd afkoelen, maar hij blijft radioactief en (als je hem kon aanraken) nog eeuwenlang warm.

Andere bronnen van Corium

Tsjernobyl is niet het enige nucleaire ongeval dat corium produceert. Grijs corium met gele vlekken, ook gevormd in gedeeltelijke meltdowns bij Three Mile Island kerncentrale in de VS in maart 1979 en Fukushima Daiichi kerncentrale in Japan in maart 2011. Glas geproduceerd uit atoomproeven, zoals trinitite, is vergelijkbaar.