Computermodel spoort kernproef op

Gieljan de Vries

2021-03-25 08:59:00

kernproef

Een illegale kernproef of lekkende reactor? Een nieuw computermodel van Belgisch-Canadese origine voorspelt de bron van radioactieve lozingen.

Kernwapens de wereld uit? Zeker. Maar als puntje bij paaltje komt, houden de Verenigde Staten, Rusland en andere kernwapenstaten gewoon vast aan hun nucleaire arsenaal. En ook Noord-Korea werkt ondanks het internationale kernstopverdrag CTBT aan zijn eigen kernkoppen.

Lees ook:

Om illegale kernproeven op te sporen speuren de 302 meetstations van het wereldwijde netwerk IMS naar seismische signalen, infrageluid en radioactief stof in de lucht; allemaal signalen dat ergens op aarde een kernproef heeft plaatsgevonden. Maar radioactief materiaal in de lucht kan ook van een lab komen dat medische isotopen maakt, of van een lekkende kernreactor.

kernproef
Detectorstation RN50 in Panama City is een van de detectoren van het IMS-netwerk dat zoekt naar sporen van illegale kernproeven. Bron: CTBTO

Natuurkundige Pieter De Meutter van het Belgische nucleaire onderzoekscentrum SCK CEN presenteert nu het open source computermodel FREAR (Forensic Radionuclide Event Analysis & Reconstruction) dat voorspelt waar radioactieve stofdeeltjes in de atmosfeer vandaan komen, en wat voor nucleaire bron daarachter zit. KIJK sprak De Meutter over zijn nieuwe computermodel.

Wat is er zo lastig aan kernlozingen opsporen?

“Als je radioactiviteit meet in de lucht, wil je weten waar die vandaan komt. De atmosfeer is voortdurend in beweging, daarom rekenen we met weersmodellen terug waar de lucht die langs onze detectoren waait, de dagen en weken daarvoor is geweest. Die berekening levert wat we de retropluim noemen: een steeds groter gebied waar die radioactieve deeltjes vandaan kunnen komen. Dat geeft een hoop onzekerheid; waar was nou je bron? Daar kun je wel iets aan verbeteren door verschillende pluimen over elkaar te leggen, maar zulke modellen hebben toch nog een flinke meetonzekerheid.”

Hoe pakt het nieuwe computermodel dat probleem aan?

“FREAR simuleert op de kaart met retropluimen een serie van mogelijke stralingsbronnen en rekent dan vooruit in de tijd om zo de meest waarschijnlijke locatie van de radioactieve deeltjes te bepalen. Maar er komt nog meer informatie uit het model, zoals schattingen over hoeveel radioactief materiaal er vrijkwam en hoe lang, én hoe betrouwbaar de analyse is. Dat is niet onbelangrijk, want op basis van dit soort analyses bepalen overheden of ze bijvoorbeeld Noord-Korea willen beschuldigen van een kernproef.”

kernproef
Retropluim voor het CTBTO-meetstation RN33 vlakbij Freiburg in Duitsland. Dit zijn alle gebieden waarvandaan de lucht in de weken voor de meting van radioactief materiaal richting de detector waaide.

Hoe is dat anders dan bestaande modellen?

“Dit computermodel neemt niet alleen de meetstations mee die uitslaan, maar ook welke meetstations géén radioactief materiaal zagen. Dat kan komen doordat er te weinig radioactief materiaal is om te meten. En ook dat geeft je informatie over hoe het materiaal is verwaaid op zijn reis van de bron. Maar het kan ook komen doordat het meetstation een meetfout had. FREAR neemt zulke verkeerde uitslagen mee in de eindvoorspelling.”

Hoe heb je het computermodel getest?

“Aan de ene kant door gesimuleerde stralingslekken en weersomstandigheden door te rekenen en te laten zien dat het model zichzelf niet tegenspreekt. Maar we hebben ons model ook getest door het ruthenium-lek uit 2017 te analyseren, waarbij het IMS-netwerk een grote lozing van dat materiaal waarnam.”

In 2017 bleek uit analyse van die rutheniumwolk dat het radioactieve materiaal waarschijnlijk was vrijgekomen tijdens een ongeluk in een Russische installatie die een radioactieve bron maakte voor het neutrino-experiment Borexino. FREAR kon die analyse bevestigen. De Meutter: “Ook dat soort signalen – in feite ruis in het systeem – willen we met FREAR beter begrijpen om zo het meetnetwerk nog verder te verbeteren.”

kernproef
Kaart van drie weken aan gemeten concentraties Ruthenium-106 tijdens de mysterieuze lozing in 2017. Bron: IRSN

Experts

Voor zijn nauwkeurige voorspellingen heeft het computermodel FREAR nog wel input van experts nodig, zoals een keuze van realistische bronnen die gedurende een bepaalde periode radioactief materiaal lozen. Lekkende reactoren bijvoorbeeld, of materiaal dat vrijkomt bij een ondergrondse kernproef.

“Zoals bij elk computermodel geldt: als je er rommel instopt, komt die er ook uitrollen”, waarschuwt De Meutter. Daarom houdt het computermodel gegevens (‘log-files’) bij zodat resultaten kunnen worden herhaald en gecontroleerd. FREAR blijft daarmee een tool voor experts, niet een app waarmee je zelf CTBTO’tje kunt spelen. En misschien is het maar goed ook dat we leunstoelexperts geen gereedschap geven om desinformatie over nucleaire lozingen de ether in te slingeren.

Bron: SCK CEN

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 



Podcast KIJK en luister via JUKE







Meer Nieuws

Nieuwste editie

Met onder andere: Vliegende auto's - Leven na corona - Naaldloze injecties