Kædereaktioner genopstod i Fukushima efter tsunamien, siger ny undersøgelse

Atomreaktorer producerer radioaktive biprodukter, der henfalder med forskellige hastigheder. Et almindeligt biprodukt er jod-131, som har en halveringstid på omkring 8 dage, mens et andet er cæsium-137 med en halveringstid på omkring 30 år.

Når en reaktor slukker, henfalder jodet hurtigere, så forholdet mellem disse to isotoper ændrer sig hurtigt over en periode på dage. Derfor er måling af dette forhold en god måde at regne ud, hvornår de nukleare reaktioner ophørte.

Der er dog nogle komplicerende faktorer. Den vigtigste af disse er, at forholdet mellem jod-131 og cæsium-137 til at starte med afhænger af, hvor længe reaktoren har været i drift og derfor ikke er konstant.

Det er fordi, efter at en reaktor er blevet tændt, når niveauerne af jod-131 en ligevægt på en tidsskala svarende til dens halveringstid på omkring 8 dage.

Men cæsium-137, med en halveringstid på 30 år, tager meget længere tid at nå ligevægt. For alt i verden fortsætter niveauerne af cæsium-137 i en reaktor med at vokse støt i løbet af de tidsskalaer, som reaktorerne normalt drives over.

Fukushima-reaktoren blev ramt af et jordskælv med en styrke på 9 klokken 14.46 lokal tid den 11. marts. De tre driftsreaktorer dér blev øjeblikkeligt lukket ned.

Cirka en time senere blev anlægget dog ramt af en tsunami med bølger i op til 5 meters højde. Dette ødelagde reaktorernes elektriske køleevne, og reaktorerne begyndte at varme op. Reaktionen mellem vanddamp og de nukleare brændslers zirconiumbeklædning genererede brint, som eksploderede i reaktor 1, 3 og 4.

Spørgsmålet på mange menneskers sind er, om det varme atombrændsel derefter smeltede, hvilket tillod en kritisk masse af smeltet brændsel at dannes, hvilket tillod kædereaktioner at starte igen.

I dag siger Tetsuo Matsui ved University of Tokyo, at de begrænsede data fra Fukushima indikerer, at nukleare kædereaktioner må være genopstået ved Fuksuhima op til 12 dage efter ulykken.

Matsui siger, at beviserne kommer fra målinger af forholdet mellem cæsium-137 og jod-131 på flere punkter omkring anlægget og i havvandet i nærheden. Han har beregnet, hvad startforholdet må have været ved at antage, at reaktorerne havde været i drift i mellem 7 og 12 måneder.

Han siger, at forholdet fra dræn ved reaktor 1 og 3 ved Fukushima stemmer overens med de nukleare reaktioner, der var afsluttet på tidspunktet for jordskælvet.

Data fra afløbet nær reaktor 2 og fra køledammen ved reaktor 4, hvor der opbevares brugte brændselsstave, tyder dog på, at reaktionerne må have været brændende meget senere.

Data fra vandprøverne fra enhed-4-kølebassinet og fra sub-drænet nær unit-2-reaktoren viser uregelmæssigheder, som kan indikere, hvis de er korrekte, at nogle af disse fissionsprodukter blev produceret af kædekernereaktioner, der blev genantændt efter jordskælvet, siger han.

Disse kædereaktioner må være opstået et betydeligt stykke tid efter ulykken. Det ville være svært at forstå den observerede anomali nær enhed-2-reaktoren uden at antage, at en betydelig mængde fissionsprodukter blev produceret mindst 10 - 15 dage efter X-dag, siger Matsui.

Så tingene i reaktor 2 må have været ekstremt farlige helt frem til slutningen af ​​marts.

Matsui påpeger, at der er nogle potentielle spørgsmålstegn ved dataene. En mulighed er, at de kemiske egenskaber af cæsium og jod kan betyde, at de skylles væk fra reaktorerne med forskellige hastigheder, hvilket ændrer deres forhold.

Men det er svært at se, hvilke kemiske processer der kan være ansvarlige for dette og endnu sværere at forstå, hvorfor de ville forekomme nogle steder, men ikke andre i Fukushima.

Det vil naturligvis ikke være muligt at fastslå præcist, hvad der foregik i reaktor 2 og i brugtbrændselsdamme ved reaktor 4, før lokaliteterne fysisk kan undersøges i detaljer.

Men i mellemtiden giver Matsuis analyse os en af ​​de bedste indsigter hidtil i karakteren af ​​den katastrofe, der udspillede sig efter tsunamien ramte.

Ref: arxiv.org/abs/1105.0242 : Dechifrering af de målte forhold mellem jod-131 og cæsium-137 ved Fukushima-reaktorerne

skjule