Sinds de Japanse bodem op haar grondvesten schudde, worden we dagelijks op de hoogte gehouden over de gevolgen van deze verschrikkelijke ramp. Naast berichtgeving over het ontelbare aantal slachtoffers en de onnoemelijke schade die ontstaan is, gaat het nieuws voornamelijk over ‘radioactiviteit’. De status van de kernreactoren van Fukushima wordt voortdurend bijgesteld, het drinkwater in Tokyo bleek radioactief te zijn en even later weer niet, de EU controleert geïmporteerde Japanse etenswaren op straling. Radioactiviteit: wat is het precies, waarom is het schadelijk, en wat heeft kernenergie er mee te maken?
Bruisende jawbreakers
Het begint allemaal met de raadselachtige begrippen atomen en straling. Elke stof bestaat uit moleculen, die weer opgebouwd zijn uit atomen. De Grieken dachten dat dit het kleinst mogelijke deeltje van een element was, en noemden het daarom ‘atomos’ (ondeelbaar). Inmiddels weten we dat zelfs atomen opgebouwd zijn uit kleinere deeltjes, maar de naam blijft hetzelfde. Een atoom bestaat uit een kern van protonen en neutronen, met daaromheen een wolkje van elektronen (deze zijn respectievelijk positief, neutraal en negatief geladen). Zie het als een soort kruimeltjes met elektrische lading die tot een balletje zijn gekneed, waarover een laagje glazuur zit, dat dichtgeknoopt is met elektronen. Als het glazuren jasje overal goed sluit, is het balletje stabiel en loopt alles op rolletjes. Als er echter kruimeltjes afvallen of bijkomen of er een knoopje springt, en het geheel daardoor hobbels of bobbels gaat vertonen, verwordt het atoom tot een instabiel geval en kan het overgaan van een neutrale kauwgombal in een elektrisch geladen ‘jawbreaker’ (denk aan de hete knetterende kauwgombal die je in groep 8 van je zakgeld kocht). Zo’n elektrisch geladen versie van een atoom heet een ion, en het is deze variant die van belang is bij straling.
Straling is een fenomeen waarbij energie wordt overgedragen zonder dat er direct contact is tussen de twee elementen. Het kan bestaan in de vorm van golven (zoals in een magnetron) of deeltjes (zoals bij radioactiviteit), en wordt veroorzaakt door ondermeer kernfusie, kernsplijting en zeer hoge temperaturen. Sommige soorten straling bezitten de kracht om kauwgomballen om te toveren in jawbreakers: ze zijn in staat een elektron uit het jasje van het atoom weg te halen, waardoor er een ion overblijft. Dergelijke ioniserende straling kan levend weefsel beschadigen, omdat het de eigenschappen van haar elementaire deeltjes verandert. Warmte en licht, ook vormen van straling, kunnen dit niet omdat ze niet genoeg energie bezitten om de kauwgombal te transformeren. Röntgenstraling (die je in het ziekenhuis en in de veiligheidspoortjes op luchthavens vindt) en radioactief verval zijn echter wel sterk genoeg om de bouwstenen van je lichaam te doen veranderen.
We spreken van radioactief materiaal bij atomen die instabiel zijn en spontaan in een ion kunnen omslaan. Bij dit proces van radioactief verval komt straling vrij, te vergelijken met de bruisende plopjes van de jawbreaker. Het duurt een tijdje voordat het geheel ophoudt met knetteren, afhankelijk van het type bal. Zo ook met radioactieve stoffen: sommige zijn al na een paar seconden hun straling kwijt terwijl andere er miljoenen jaren over kunnen doen. De snelheid van het radioactieve verval wordt gewoonlijk weergegeven met de halfwaardetijd: de tijd waarna er nog slechts de helft van de oorspronkelijke hoeveelheid stof over is. Deze tijd bepaalt onder andere de ernst van het vrijkomen van radioactiviteit. Bij de kernramp in Tsjernobyl kwamen er grote hoeveelheden van een radioactieve stof vrij (cesium-137), die een halfwaardetijd heeft van dertig jaar. Het gebied eromheen blijft dus nog jaren besmet. In Fukushima wordt de straling voornamelijk veroorzaakt door radioactieve vormen van jodium, welke al na acht dagen gehalveerd zijn. De besmette gebieden zijn daardoor relatief snel weer toegankelijk. Maar hoe schadelijk is blootstelling aan radioactiviteit precies?
Illustratie: Gemma Pauwels
Genetisch gemuteerd
In de natuur worden we dagelijks blootgesteld aan straling. Deze ‘achtergrondstraling’ komt van onder andere de kosmos, radioactieve stoffen in de aardkorst en voor een klein gedeelte uit menselijke bronnen (röntgenapparatuur, kerncentrales et cetera). Daarnaast hebben mensen van nature een aantal radioactieve stoffen in hun lichaam, die ons verder geen kwaad doen.
De schadelijkheid van radioactiviteit bestaat erin dat de afgegeven straling andere atomen om zich heen kan doen veranderen, en daardoor ook hun chemische en fysische eigenschappen. Op weefselniveau kan dat betekenen dat cellen beschadigd raken, waardoor de huid bijvoorbeeld rood wordt. Erger is schade aan het DNA, waarin mutaties kunnen ontstaan. Meestal worden dergelijke foutjes in de genetische code op tijd opgelost, maar hoe groter de blootstelling aan straling, hoe groter de kans dat een mutatie tot kanker leidt. Als sperma- en eicellen beschadigd worden, kan dat bovendien afwijkingen in volgende generaties tot gevolg hebben. Zo werden er negen maanden na de ramp in Tsjernobyl veel meer kinderen met het Downsyndroom geboren, en kwam leukemie na de atoombommen op Hiroshima en Nagasaki zeventien keer vaker voor. Bovendien werden er daarna veel minder jongens dan meisjes geboren. Radioactiviteit kan, hoewel zelf een natuurproduct, de natuur dus behoorlijk in de war schoppen.
Hoe langer je blootgesteld wordt aan straling, hoe groter de effecten zullen zijn. Bij het inademen of opeten van radioactieve stoffen zijn de gevolgen ernstiger dan bij aanraking ervan, omdat de stoffen dan een tijdje in het lichaam blijven. Het gevaarlijke en angstaanjagende aan radioactiviteit is vooral dat het niet te stoppen valt. Er moet gewacht worden tot de boel ‘uitgestraald’ is, en bescherming is nauwelijks mogelijk. Nucleaire wapens danken hun enorm destructieve werking – naast het veroorzaken van een gigantische klap – dan ook voornamelijk aan de hoeveelheid vrijkomende straling, die enorme aantallen mensen doodt en nog jarenlang een gezondheidsrisico vormt.
De gemiddelde hoeveelheid radioactiviteit waaraan je per jaar blootgesteld wordt, is in Nederland 2,5 millisievert (mSv). Ter vergelijking, een röntgenfoto bij de tandarts is 0,05 mSv en een transatlantische vlucht kan er 0,1 mSv bovenop doen. De reddingswerkers die in Tsjernobyl binnen drie maanden stierven aan acute stralingsziekte, werden blootgesteld aan waardes tussen de 4.000-10.000 mSv. Een jaar lang het Japanse kraanwater drinken met verhoogde waardes radioactiviteit, levert een dosis op van 0,4 mSv en is dus eigenlijk verwaarloosbaar. Omdat de gevolgen van straling lastig vast te stellen zijn, wordt echter getracht blootstelling tot een minimum te beperken. Zo worden de lichamen die in een straal van twintig kilometer rond Fukushima liggen voorlopig niet opgeruimd.
Even stoom afblazen
Wat heeft Fukushima nou met die radioactiviteit te maken? Kernenergie wordt opgewekt door middel van kernsplijting. Dat is zo simpel als het klinkt: de kern van een zwaar atoom (bijvoorbeeld uranium) wordt instabiel gemaakt door er een neutron aan toe te voegen, waardoor de kern splitst in twee of meer kleinere kernen. Bij deze splitsing komt veel energie vrij, die vervolgens weer omgezet kan worden in elektriciteit. De stoffen die gebruikt worden om deze reactie in gang te zetten zijn radioactief. Om de na de beving en daaropvolgende explosies opgelopen druk in de kernreactoren te laten zakken, wordt stoom afgeblazen, omdat de reguliere mechanismen niet meer functioneren. Het via het stoom vrijgekomen radioactieve materiaal verspreidt zich vervolgens via de lucht en het water.
Op het moment van schrijven heeft het zeewater rond Fukushima radioactieve waarden die 4385 keer hoger zijn dan toegestaan. Het daadwerkelijke gevaar hiervan voor de volksgezondheid wordt klein geacht. Ten eerste wordt het zeewater zelf niet gedronken en zal de radioactiviteit snel verminderen doordat het over de oceaan verspreid wordt. Bovendien wordt er geen vis meer gevangen in het gebied rondom de kerncentrales en worden er rond het getroffen gebied jodiumpillen verspreid die het lichaam verzadigen met ‘gezond’ jodium waardoor radioactief jodium niet meer wordt opgenomen. De hoeveelheden radioactieve deeltjes die inmiddels in China, Rusland en Hongkong zijn aangetroffen, zullen gezien de geringe hoeveelheid ook geen gevaar vormen. Aan de andere kant blijft de impact lastig te voorspellen, voornamelijk omdat blootstelling moeilijk te meten is, en eventuele mutaties in het lichaam toevalsreacties zijn. We zullen een paar jaar moeten afwachten voordat eventuele grootschalige effecten zichtbaar worden.
Het is bijna ironisch om te zien hoe de moderne technologie ons met rappe schreden heeft voortgestuwd richting de grootst mogelijke ravages. De grootste rampen en destructies worden veroorzaakt door de kleinste deeltjes. De mens heeft met de ontdekking en manipulatie van radioactiviteit daardoor wellicht zijn eigen verval bepaald. We weten alleen nog niet wat onze halfwaardetijd is.
