De radioactieve wolk die in oktober 2017 over Europa dreef, kwam waarschijnlijk van het Russische nucleaire complex Majak. Het radioactieve element ruthenium-106 kwam daar mogelijk vrij toen er iets mis ging bij de productie van een ander radioactief materiaal, dat werd gemaakt op bestelling van een Italiaans deeltjesfysica-experiment.

In oktober 2017 detecteerden Europese meetstations ruim honderd keer hogere concentraties van het radioactieve ruthenium-106 dan normaal. Alleen het meest westelijke gedeelte van Europa – Nederland, België, Spanje, Portugal en Groot-Brittannië – bereikte de radioactieve wolk niet. De straling was niet schadelijk voor mens of milieu.

Zwijgend higgsboson
LEES OOK
Zwijgend higgsboson

Geen enkel nucleair complex in Europa of de nabij gelegen gebieden bekende een lek waarbij het materiaal vrijgekomen zou kunnen zijn. Daarom werd er een uitgebreid onderzoek gestart waar onderzoekers uit heel Europa aan meewerkten. De resultaten, die afgelopen juli verschenen, wijzen naar het Majak-complex. Eind 2017 beweerden Russische functionarissen nog dat de wolk onmogelijk afkomstig kon zijn uit Majak. Daar zijn ze nog niet op teruggekomen.

Opwerkingsfabriek

De wolk haalde in 2017 al het nieuws. Het Franse Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) meldde na een paar weken dat de wolk niet van een kernreactor kon komen, omdat er dan ook andere radioactieve isotopen gemeten zouden zijn. Een Russische opwerkingsfabriek, die bruikbare nucleaire stoffen scheidt van kernafval, leek de meest waarschijnlijke oorsprong. Het nieuwe onderzoek bevestigt dit vermoeden.

Gevoelige meetstations in Oostenrijk, Tsjechië, Polen en Zweden detecteerden naast het isotoop ruthenium-106 ook kleine hoeveelheden ruthenium-103. Uit de verhouding tussen deze twee isotopen leidden de onderzoekers af dat het materiaal afkomstig is van ongeveer twee jaar oude, verbruikte splijtstof uit een kernreactor. Dit werd waarschijnlijk opgewerkt in de opwerkingsfabriek van het Majak-complex.

De oorsprong van de wolk is bepaald aan de hand van meteorologische data en de hoeveelheid ruthenium-106 die op verschillende plekken in Europa gemeten werd. De hoogst gemeten concentraties werden bijvoorbeeld gevonden in Roemenië. Uit analyses bleek dat er ten tijde van de overdrijvende wolk twee luchtstromen waren die langs het Majak-complex kwamen en daarna over Roemenië voerden.

Kaart van de gemiddelde ruthenium-106-concentraties gedurende zeven dagen, zoals gemeten door Europese stations. Bron: O. Masson, et al.

Jong splijtafval

Opvallend is dat de verbruikte splijtstof die opgewerkt werd slechts twee jaar oud was. Meestal wordt dit radioactieve materiaal eerst minimaal vier tot tien jaar opgeslagen zodat het gedeeltelijk vervalt en de radioactiviteit afneemt.

Dat er ‘jong’ kernafval gebruikt werd, duidt erop dat er een hoog radioactief product gemaakt werd. In een commentaar in Science werd begin 2018 een verband gelegd tussen de radioactieve wolk en het deeltjesfysica-experiment Borexino in Gran Sasso, Italië. Met dit experiment wordt onderzoek gedaan naar lastig te meten elementaire deeltjes genaamd neutrino’s.

Italiaanse bestelling

Er stond voor 2019 een nieuw neutrino-experiment op de planning, SOX-Borexino, waarmee fysici zoeken naar hypothetische deeltjes genaamd steriele neutrino’s. Voor dit experiment wilden ze een kleine, hoog radioactieve bron met cerium-144 gebruiken. De fysici plaatsten een bestelling bij de opwerkingsfabriek van Majak. Dat bleek namelijk de enige producent te zijn die cerium-144 met een voldoende hoge radioactiviteit kon leveren.

Om hoog radioactief cerium-144 te maken, is ‘jong’ splijtafval van kernreactoren nodig, schreven de onderzoekers. Liefst van maximaal drie jaar oud. Andere opwerkingsfabrieken, zoals La Hague in Frankrijk, werken niet met dit jonge splijtafval omdat het problemen, zoals explosies, op kan leveren als je het probeert te verwerken.

De Borexino-detector.
De Borexino-detector. Beeld: Borexino Collaboration

Majak annuleerde de cerium-144-bestelling van de Italiaanse fysici in december 2017, kort nadat de radioactieve wolk was gesignaleerd. Een reden gaf het Russische bedrijf niet.

Alles lijkt er dus op te wijzen dat de radioactieve wolk vrijkwam bij de productie van cerium-144 voor het SOX-Borexino-experiment door een opwerkingsfabriek van het Majak-complex. Maar er is geen onomstotelijk bewijs. Daarom blijven de onderzoekers voorzichtig in hun artikel. Hun onderzoek ‘ondersteunt de hypothese dat er splijtstof van maximaal twee jaar oud verwerkt werd’. En ‘mogelijk was dat voor het neutrino-experiment in Italië’, schrijven ze.