Radioactieve straling begrijpen
Straling en radioactieve neerslag
Radioactieve neerslag is simpelweg het stof en vuil dat na een kernexplosie op de grond valt. Het is “geladen” met straling en zal uiteindelijk “uitbranden” – een proces dat enkele dagen duurt.
Radioactieve neerslag valt op een vergelijkbare manier als na een vulkaanuitbarsting. Het heeft een vlokkige structuur en de deeltjesgrootte kan afnemen tot stofdeeltjes of kleiner. Verwacht dat de neerslag dichter bij de explosieplaats dikker is en dunner wordt naarmate deze met de wind meewaait.
Het slechte nieuws over radioactieve neerslag is dat de radioactiviteit ervan dikke oppervlakken (waaronder staal, hout en aarde) kan doordringen, ook al kan het stof zelf dat niet. Kortom, als je buiten een schuilkelder wordt blootgesteld aan slechts 400 R/uur, ben je binnen enkele uren dood. Het goede nieuws is dat de radioactieve eigenschappen van radioactieve neerslag na ongeveer 48 uur afnemen tot bijna normale niveaus.
Dit is waar een ondergrondse schuilkelder van pas komt. Idealiter zou je na een nucleaire explosie, waarbij je de eerste explosie hebt overleefd, je gezin verzamelen in je volgens de regels gebouwde schuilkelder en daar wachten tot het voorbij is. Vier dagen later kom je naar buiten en begin je je leven weer op te bouwen.
Inzicht in radioactieve neerslag en wat u moet doen om uzelf vrijwel volledig te beschermen tegen de gevaren ervan is cruciaal. De constructie van uw ondergrondse schuilkelder moet de benodigde bescherming bieden om te overleven. In principe moet u uw schuilkelder zo bouwen dat het dak zich minstens 120 cm onder de grond bevindt (90 cm bij onverstoorde grond). Of u nu gewapend beton of een laag lood gebruikt, de 90 tot 120 cm grond biedt effectieve bescherming en vormt de eerste barrière die voorkomt dat radioactieve elementen uw lichaam binnendringen.
Bronnen van nucleaire straling
Jack Aeby/Los Alamos National Laboratory
Drukte- en thermische effecten treden in zekere mate op bij alle soorten explosies, zowel conventionele als nucleaire. De vrijgave van ioniserende straling is echter een fenomeen dat uniek is voor nucleaire explosies en vormt een extra oorzaak van dodelijke slachtoffers, bovenop de explosie- en thermische effecten.
Deze straling bestaat in principe uit twee soorten: elektromagnetische en deeltjesstraling. Deze straling wordt niet alleen uitgezonden op het moment van de explosie (initiële straling), maar ook nog lange tijd daarna (residuele straling). Initiële of directe kernstraling is de ioniserende straling die binnen de eerste minuut na de detonatie wordt uitgezonden en vrijwel volledig het gevolg is van de kernprocessen die tijdens de detonatie plaatsvinden.
Reststraling wordt gedefinieerd als de straling die later dan 1 minuut na de detonatie wordt uitgezonden en voornamelijk voortkomt uit het verval van radio-isotopen die tijdens de explosie zijn geproduceerd.
Initiële straling
Ongeveer 5% van de energie die vrijkomt bij een nucleaire luchtexplosie wordt overgedragen in de vorm van initiële neutronen- en gammastraling. De neutronen zijn vrijwel uitsluitend afkomstig van de energieproducerende splijtings- en fusiereacties, terwijl de initiële gammastraling zowel afkomstig is van deze reacties als van het verval van kortlevende splijtingsproducten.
De intensiteit van de initiële nucleaire straling neemt snel af met de afstand tot het explosiepunt. Dit komt door de verspreiding van de straling over een groter gebied naarmate deze zich verder van de explosie verwijdert, en door absorptie, verstrooiing en opname door de atmosfeer. De aard van de straling die op een bepaalde locatie wordt ontvangen, varieert ook met de afstand tot de explosie.
Vlakbij het explosiepunt is de neutronenintensiteit groter dan de gamma-intensiteit, maar met toenemende afstand neemt de neutronen-gamma-verhouding af. Uiteindelijk wordt de neutronencomponent van de initiële straling verwaarloosbaar in vergelijking met de gamma-component.
Het bereik waarin significante niveaus van initiële straling voorkomen, neemt niet sterk toe met de wapenopbrengst en daardoor vormt de initiële straling een minder groot gevaar naarmate de opbrengst toeneemt. Bij grotere wapens, boven de 50 kiloton, zijn de drukgolf en thermische effecten zo veel belangrijker dat de directe stralingseffecten kunnen worden genegeerd.
Reststraling
Het resterende stralingsgevaar van een kernexplosie bestaat uit radioactieve neerslag en door neutronen geïnduceerde activiteit. Resterende ioniserende straling ontstaat door:
Splijtingsproducten
Dit zijn isotopen met een gemiddeld gewicht die ontstaan wanneer een zware uranium- of plutoniumkern wordt gesplitst in een splijtingsreactie. Er zijn meer dan 300 verschillende splijtingsproducten die het resultaat kunnen zijn van een splijtingsreactie. Veel hiervan zijn radioactief met zeer uiteenlopende halfwaardetijden.
Sommige hebben een zeer korte halfwaardetijd, bijvoorbeeld een fractie van een seconde, terwijl andere een lange halfwaardetijd hebben waardoor de materialen maanden of zelfs jarenlang een gevaar kunnen vormen. Hun voornaamste vervalwijze is de emissie van bèta- en gammastraling. Per kiloton explosieve kracht worden ongeveer 60 gram splijtingsproducten gevormd.
De geschatte activiteit van deze hoeveelheid splijtingsproducten 1 minuut na de detonatie is gelijk aan die van 1,1 x 10²¹ Bq (30 miljoen kilogram radium) in evenwicht met zijn vervalproducten.
Niet-gesplijtend nucleair materiaal
Kernwapens zijn relatief inefficiënt in hun gebruik van splijtbaar materiaal, en een groot deel van het uranium en plutonium wordt door de explosie verspreid zonder te splijten. Dergelijk niet-gesplijtend nucleair materiaal vervalt door de emissie van alfadeeltjes en is van relatief geringe betekenis.
