KERNENERGIE - Nee bedankt, Ja graag?

paul de meester

kernenergie : nee bedankt, ja graag?

davidsfonds-leuven

:- --:-=`>=-:`=`..`-i ,:-=`. t-== --.- `i:€=s.:.--i?=L-'.-.=-.-i `-I --:---.--` ----- :a--i..I--CL=±:--:` . .-i-.-`.i-:.-`-:.-`|--`-I .

C.I.P. KQNINKLI]KE BIBLIOTHEEK ALBERT I

De Meestcr, Paul

KernenerSe : nee bedankt, ja graag? / Paul de Mecster. - Leuven: Davidsfonds,1985. -108 p.; 21 cm (Horizonreeks / Davidsfonds; nr. 60) ISBN 90 6152 192 0 Doelgroep : volwassenen SIS0 644.5 UDC 621.039 Trefw. : kernenergie

D / 1985 / 0240 /11 0mslactllustratie : Jef Winnepenninckx © 1985 Davidsfonds-Leuven

INHOUD

Ten geleide I. Het energieprobleem

1. Het belang van energie 2. De energieverdeling in de wereld 3. Energiebronnen en -vormen 4. Evaluatiecriteria 11. Kritische vragen rond kernenergie en maatschap- pelijke aspecten 1. Brandend discussiepunt 2. De nucleaire kloof 3. De maatschappij reageert 4. Brede maatschappelijke discussie en enquetes Ill. Historisch overzicht van het nucleair onderzoek 1. De atoomstructuur van de Oudheid tot Mendelejew 2. Becquerel, Curie en Rutherford: de radio- activiteit 3. Chadwick en het neutron 4. De koers naar nieuwe radioactieve isotopen 5. Neutronen doen uranium splijten. Het dilemma van Einstein 6. De wedren om de atoombom 7. De reactor in de squash-court en uranium van Olen 8. De meest verschrikkelijke wapens verschijnen 9. Atomen voor de vrede 10. Brussel is bang voor de reactor. Mol niet... IV. Fysische grondslagen 1. De atoombouw 2. Isotopen 3. Radioactiviteit

4. Halveringstijd 5. De natuurlijke radioactieve reeksen 6. Massa wordt omgezet in energie 7. Fusie en fissie 8. Reacties in de kernen 9. Radio-isotopen in genecskunde, landbouw en techniek 10. De splijtingsreactie V. Kerncentrales en reactoren 1. De reactor, of het hart van de kerncentrale 2. Zonder kritische massa, geen kettingreactie 3. De diverse families reactoren 4. Doel 4 5. De reactoren van morgen 6. Fusie-energie voor overmorgen

VI. De splijtstofcyclus en het afval 1. Van erts tot tablet 2. Voor drie jaar de reactor in

3. Het probleem : radioactief afval 4. Een andere boeman: plutonium

VII. Gezondheidsaspecten

1. De Becquerel, de Gray en de Sievert 2. Hoge dosissen en stralingsziekten 3. Normen en afscherming 4. Het radioactief afval blijft honderden jaren gevaarlijk

VIII. Gevaren, risico's en veiligheidsaspecten IX. Economische aspecten

88 95 95 97 99 99 100

1. Is kernenergie nu duur of goedkoop? 2. Vergelijking met andere energiebronnen

X. Besluit

1. Welke keuze? 2. Vloek of zegen?

6

TEN GELEIDE

Voor het eerst in de lange en rijke traditie van de Davids- fondsreeksen wordt een boek uitgegeven over techniek, en dan nog wel een boek over een heet handjzer: kemenergie. Binnen de opgegeven opdracht en tekstruimte kon niet wor- den ingegaan op de bredere disoussie omtrent energie-vraag en energie-aanbod in de wereld, omtrent de wens om de energie- vraag drastisch te reduceren of te herstructureren, of omtrent filosofische en politieke optics in de energiesector. In dit boek wordt getracht, na een bondige situering van de energieproble- matiek, enig inzicht te brengen in de geschiedenis en de fysische en technische aspecten van kernenergie. Er wordt vooral aan- dacht besteed aan de produktie van elektrische energie via atoomkernkrachten, en aan de gezondheidsaspecten en de risi- co's van deze techniek. Verscheidene vooraanstaanden uit diverse kringen, van pro- nucleaire tot anti-nucleaire bewegingen, hebben het manuscript willen lezen en hebben mij hun commentaar overgemaakt. Dit was zeer nuttig, zelfs als ik niet met alle opmerkingen rekening heb kunnen houden. Over een onderwerp als dit blijven er verschillende meningen bestaan, en uit diverse hoeken had men het boek wellicht liever 'anders' gezien, zoivel in de ene als in de andere zin. Ik dank degenen die heel wat tijd aan lectuur en commentaar hebben besteed, vooral Jam Michiels van V.A.K.S (Verenigde Aktiegroepen voor Kern Stop) en Dr. Ir. Paul De- jonghe van het S.C.K. (Studiecentrum voor Kernenergie, Mol). Dank ook aan degenen die meewerkten bij het tot stand komen van dit boek, voor de tekeningen, de foto's, het zetten, drukken en uitgeven. Vooral dank aan Rita en Patricia de Laet, die de tekst hebben nagelezen, op taal en leesbaarheid verbeterd, in een net stapeltje tikwerk omgezet en nog eens doorgemaakt in drukproefvorm.

7

I. HET ENERGIEPROBLEEM

1. Het belang van cnercte

De beschikbaarheid.van energiebronnen is een primordiale fac- tor die het lot van de mensheid be.I.nvloedt. Welvaart en welzijn, de kwaliteit van het bestaan zijn in hoge mate afliankelijk van energie. Net zoals een wereld zondcr materie onbestaande zou zijn, is een wereld zonder energie ondenkbaar. Een immense hoeveelheid massa en energie vormde het startgegeven van de schepping, en beide blijven in een dynamische wisselwerking de essentiele elementen van haar verdere evolutie. Zonder de warmte van de zonnestraling en van de inwendige aardwarmte, die ons vcr boven het ijzige absolute nulpunt van de temperatuur optillen, zou onze wereld onbewoonbaar en dood zijn. Maar zelfs met deze natuurlijke energie, die hem warmte, groenten en gewassen verschaft en met de wind die zijn zeilschepen en wind- molens aandrijft, heeft de mens zich niet tevreden gesteld. Voor allerlei doeleinden heeft hij energie uit materie vrijgemaakt, geconcentreerd en omgezet. Het vuur is wellicht de belangrijkste primitieve uitvinding van de mens. Niet alleen kan hij zich daarmee 's nachts of 's winters in de meer noordelijke streken verwarmen, maar het opent ook de weg naar brons en ijzer, naar koperlegeringen en staal, naar aardewerk en porselein, naar baksteen en cement, naar het ruime gamma van materialen waaruit hij huizen en steden, huishoudvoorwerpen en werktuigen, kathedralen en kunst- werken vormt. Want alles wat de mens heeft gemaakt is `ge- stolde energie'. Voor het winnen, zuiveren en samenstellen van alle materialen is energie vereist, voor de vormgeving door smelten, gieten, blazen, bakken, smeden, walsen, draaien, fre- zen, boren, plooien, lassen, schaven, polijsten, verbinden en monteren is energie nodig. Zonder energie vervalt niet alleen het

9

marginaal comfort, maar praktisch alle verwarming en verlich- ting, transport en telecommunicatie, gezondheidszorg en cul- tuur. Inzijndrangnaarvooruitgangheeftdemenseenspectaculaire technolotische ontwikkeling verwezenlijkt die, aan een steeds hogere snelheid, verbazende innovaties en nieuw comfort bracht. Met zijn spierkracht en met hefbomen en werktuigen, met de hulp van getemde dieren en van natuurkrachten, met hout, steen en metalen als materiaal heeft hij enerde geprodu- ceerd en aangewend om zijn zelfgemaakt patrimonium op te bouwen en aan te vullen. Waterkracht en windenergie voor transport en voor het malen worden reeds verscheidene duizen- den jaren aangewend. Tot voor 250 jaar was hout de belang- rijkste brandstof, en in sommige derde-wereldlanden is dit nu nog het geval. Steenkool, die men in China al zeer lang en in Europa sinds de 13 de eeuw kende, werd pas met de opkomst van de stoommachine de belangrijkste energiebron. De enercte- produktie en -aanwending gaat met reuzenschreden vooruit, vooral na de ontdekking van de elektriciteitsproduktie op grote schaal, zo'n goede honderd jaar geleden. Deze eeuw doen aard- olie en aardgas hun massale intrede op de energiemarkt. De laatste eeuw is het energieverbruik over de hele wereld vcr- tienvoudigd. Het gemiddelde enerSeverbruik in de industrie- landen ligt echter tot honderdmaal hoger dan in de ontwik- kelingslanden. Het felt dat deze energie-armere landen bewust naar hetzelfde beschavings- en comfortpeil streven als de indus- trielanden, illustreert de scheape toename van de energievraag in de wereld. Per hoofd van de bevolking wordt over de hele wereld, maar vooral in de ge.I.ndustrialiseerde landen, gestadig meer energie verbruikt. Alleen de laatste dertig jaar al is het verbruik per persoon in West-Europa verdubbeld, in Brazili€ en Rusland verdrievoudigd en in Japan zelfs vertienvoudigd. Daar- naast treedt een zeer snelle toename op van de wereldbevolking; de hoge vlucht van de geneeskunde en de drastische vermin- dering van de kindersterfte hebben tot een exponentiele groei geleid : de wereldbevolking is de laatste twee eeuwen telkens van

10

1 naar 2 miljard en van 2 naar 4, bijna 5 miljard opgelopen. Tegen het jaar 2000 verwacht men een bevolkingscijfer van 6 miljard. Het is niet te verwonderen dat de combinatie van een stijgend individueel energieverbruik en van de sterke aangroei van de wereldbevolking tot een exponentieel wereldenergiever- bruik heeft bijgedragen. Deze laatste 20 jaar werd m66r com- merciele energie geproduceerd, verkocht en verbruikt dan gedu- rende de hele wereldgeschiedenis tot 1965.

2. De enercteverdeling in de wereld

Hoger werd er echter al gewezen op de ongelijke verdeling in de wereld. E6n vijfde van de mensheid gcbruikt 60 0/o van de ener- gie. De hoeveelheid benzine die in de ge.I.ndustrialiseerde landen voor auto's wordt gebruikt, is ongeveer gelijk aan de brandstof die in de derde wereld voor alle doeleinden samen wordt aange- wend. Indien wij alle aangewende energie omrekenen in aardolie dan is het energieverbruik in Belale 4,5 ton per inwoner en per jaar, in West-Europa 2,9 , in de E.G. 3,2 , in de U.S.S.R. 3,8 , in Japan 5,2 , in de V.S.A. zelfs 7 a 8 , tegcnover een wereldgemid- delde van minder dan 1,5 , terwijl het verbruik in China slechts 500 kg en in Za.I.re 50 kg is, of honderdmaal minder dan in Belgie. De zonnegordellanden genieten gelukkig wel van gratis verwarming, maar wat industri€le toepassingen, transport en comfort betreft, wensen zij het niveau van de ge.I.ndustrialiseerde landen te bereiken. De cnergievraag per jaar is voor Belgi€ zowat 45 miljoen t.o.e. (= ton olie equivalent : de totale hoeveelheid verbruikte steen- kool, aardgas, kernenergie wordt omgerekend tot een equiva- lente hoeveelheid aardolie die wordt opgeteld bij het werkelijke verbruikte aantal ton olie). Indien men al het hout, dat per jaar door onze bossen voor meubels, schrijnwerk en bouw wordt geleverd, zou opbranden, dan zou dit slechts voor 3 dagen energie leveren. Indien men alle Belctsche bossen zonder meer zou opbranden, zou dit de energiehonger stillen voor 4 maan- ll

den. De uitroeiing en verbranding van Heverleebos en Meer- daalwoud bijvoorbeeld, zou niet eens volstaan voor een volle dag nationale energieconsumptie. De relatieve energieaanwending verschilt niet zo sterk binnen West-Europa. In ons land wordt 40 % verbruikt in de industrie, tegen 30 % huishoudelijk verbruik, 14 % in de tertiaire sector, 12 % in openbaar en commercieel transport, en 4 °/o in de landbouw. Doordeindustri€leontwikkelingisenergierelatiefookuiterst goedkoop. Nemen we een gemiddeld gezin : 60 °/o van zijn ener- gieverbruik wordt besteed aan verwarming en warm water, 28 % aan autorijden cn 12 0/o is elektriciteit (verlichting, koken, koelkast, wasmachine, T.V., enz.). Voor een elektriciteitsver- bruik van 5.000 kwh per jaar wordt zowat 20.000 fr betaald. Omgerekend in menselijke arbeid zou dit gezin, om deze 5.000 kwh te produceren, over 15 a 20 slaven moeten beschikken die 365 dagen per jaar en 8u. per dag zouden werken; indien men ze zou betalen aan 150 fr. per uur zou dit zowat 12 miljoen per jaar kosten. En dit alleen maar voor de elektriciteit. De globale enercterekening zou voor dit gemiddelde gezin op het onmoge- lijke bedrag van 100 miljoen per jaar komen. En toch is energie ook relatief duur. De stijgende energie- prijzen resulteren thans voor ons land in een jaarlijkse aankoop van energie in het buitenland voor zowat 300 miljard frank. Per Belg, van baby tot ouderling, wordt er jaarlijks voor 30.000 fr. in vreemde deviezen betaald om te voorzien in onze nationale energiebehoeften.

3. Encrctebronncn en -vormen

Wat karakteristieken, milieu- en gezondheidsbelasting en prijs betreft, zijn er echter in het energiepatroon belangrijke verschil- len. Wanneer we de energiemogelijkheden overlopen, moeten we onderscheid maken tussen de bronnen en de vormen. Als energiebronnen kennen wij hout, de fossiele bronnen

12

i2:i:-,<`-i .----, L ` |.r .

(steenkool, aardolie en aardgas), splijtstof en de hernieuwbare bronnen. Hout is zeker de oudste energiebron en kan worden be- schouwd als een hernieuwbare bron, ware het niet dat er veel meer wordt verbruikt dan er jaarlijks bijgroeit. In Europa was het praktisch de enige brandstof tot,in de vroege middeleeuwen, maar waar het Europese vasteland voor driekwart met wouden was begroeid, blijft er hiervan nu relatief weinig over. Ook de rest van de wereld wordt met drastische ontbossing bedreigd, vooral jn bepaalde ontwikkeljngslanden, waar de kans op woestijnvormjng steeds groter wordt. In de Sahellanden wordt 60 tot 90 % van alle energie geleverd door brandhout. Het hout dat men dagelijks nodig heeft voor verwarming en koken, moet steeds verder worden gehaald. Hoewel dit gegeven niet in de statistieken van de commerciele energie verschijnt, wordt er nog steeds meer dan 10 °/o van het wereldverbruik gedekt door hout. De houtschaarste in vele ontwikkelingslanden vormt op wereld- vlak een nijpender probleem dan de energiebevoorrading van de industrielanden. Steenkool was in Europa al in de 13de eeuw gekend, maar kende wegens de luchtverontreiniging tot in de 16de eeuw een belangrijk verzet. In de 17de eeuw werd steenkool al veel toege- past voor huisverwarming en in de 18de eeuw wordt het de belangrijkste bron die de eerste industriele revolutie mogelijk maakt. De mijnwatexpomp van Newcomen in 1712 leidt tot de stoommachine van James Watt in 1775, en tot het midden van de 20ste eeuw blijft steenkool de belangrijkste industriele en huishoudelijke energiebron. In ons land draagt steenkool nu nog voor 20 °/o bij in het globale energiepatroon. Aardolie en aardgas zijn in het Westen veel recenter. De eerste petroleumboringen door Drake in Pennsylvania ( 1859) leverden vooral lampolie, die er niet in slaagde het lichtgas te verdringen, dat door de Leuvense hoogleraar Minckelers in 1785 uit steen- kool was gewonnen. Met de uitvinding van de benzinemotor door Otto in 1885 en de motor van Diesel in 1897 namen de aardolieprodukten - en in hun spoor ook het aardgas - een

13

vlucht die vooral na W.O.11 zeer uitgesproken werd. In ons land steeg de relatieve energiebijdrage van aardolie in de periode 1950-1973 van 10 tot 60 0/o; wegens de oliecrisis was de aan- groei daarna slechts zwak, en nu is de relatieve bijdrage gedaald tot 40 a 45 %. Het aandeel van aardgas stijgt nog steeds en bedraagt nu zowat 30 °/o. De splijtstof (uranium uit ertsen en plutonium door omzetting van het niet-splijtbare uranium-238 isotoop) is een recente ener- giebron. Het fenomeen van de kernsplijting werd in 1938 door Hahn eri Strassman ontdekt; de eerste kernreactor werd door Fermi gebouwd in 1942. De eerste commerciele kernccntrales komen echter pas op het elektrisch net vanaf 1956 (Calder Hall, Groot-Brittannie) en 1957 (Shippingport, U.S.A.). De hernieuwbare bronnen krijgen nog maar sinds kort de volle aandacht. Windenergie werd in China al meer dan 4.000 jaar geleden toegepast en onze kruisvaarders hebben in de llde en de 12de eeuw de toen al meer dan 1.000 jaar oude wind- molentechnologie van de Perzen in onze streken ingevoerd. Toch werd systematisch onderzoek naar energie uit de zon, uit getij- den, uit golfslag, van geothermische oorsprong, uit biomassa, enz. op Europees vlak slechts in 1974 gestart, en dat vooral door het CREST-Energie Comit6 voor Onderzoek en Ontwikkeling van de Europese Gemeenschap. Uit deze bronnen kan men verschillende energiebronnen op~ wekken, zoals warmte, chemische energie (met inbegrip van de kunstmatige moderne energiebron waterstof), mechanische energie of aandrijving, en elektriciteit. Terloops mag er worden aangestipt dat men de fossiele energiebronnen ook kan aanwen~ den voor de produktie van heel wat synthetische materialen, zoals geneesmiddelcn, kunststoffen in kleding, in auto's en in heel waf industriele produkten. Morgen zul]en ze wellicht een belangrijkebronzijnvoordefabricagevansynthetischvoedsel...

14

4. Evaluatiecriteria

Bij de beoordeling van deze diverse energiebronnen en -vormen, meer bepaald bij het doorlopen van de volledige energiecyclus van winning, over zuivering, omzetting en vervoer, tot verbruik, moeten enkele criteria betreffende voorraden, beschikbaarheid, prijs en veiligheid worden gehanteerd. De gekende voorraden verschillen sterk. Zelfs met stijgend energieverbruik is er nog voor 200 a 400 jaar steenkool. Aardo- lie en aardgas zouden niet veel meer dan 30 a 40 jaar voor de boeg hebben. Kemenergie beschikt nog over splijtstof voor 50 jaar; met gebruik van de kweekreactoren, die uranium-238 om- zetteninplutonium,kanditwordenverlengdtotzowat500jaar. Nieuwere bronnen, zoals doorgedreven gebruik van zonneener- gie en van kernfusie beloven bijna voorraden zonder limiet. Naast de potentiele hoeveelheden moet dc praktische be- schikbaarheid worden beoordeeld. Het onderscheid tussen ruime voorraden en een gewaarborgde beschikbaarheid van aardolie werd ons in 1973 zeer duidelijk. Waar energie uit de thermische gradient van de oceanen (temperatuursverschil tus- sen bovenste en onderste lagen) potentieel tot ticnmaal het huidig wereldverbruik zou kunnen leveren, is de technisch haal- bare produktie (langs de kusten en tot maximum 10 kin in zee) beperkt tot 5 0/o van dit wereldverbruik. Energie moet ook kunnen worden geleverd aan een sociaal aanvaardbare prijs. Hoe aantrckkelijk de zonneceltechniek voor elektriciteitsproduktie ons ook toeschijnt, een prijs die honderdmaal hoger ligt dan de klassieke elektriciteitsproduktie is voorlopig slechts voor enkele toepassingen weggelegd. Hierbij mag er terloops worden opgemerkt dat de elektriciteit uit zak- batterijtjes meer dan duizendmaal duurder is dan de elektriciteit, afkomstig van het net! Een vierde belangrijk criterium bij de beoordeling van ener- giebronnen is zeker de veiligheid voor mens en milieu. Om dit veiligheidsaspect te belichten moet niet alleen de bron, maar ook haaromzettingtotdeverschillendevormenwordenbeschouwd.

15

Hierbij moet worden gewezen op de noodzaak van rationeel energiegebruik. Energieverspilling moet worden vermeden. Een zuinig energiegebruik, volgens de specifieke behoeften van priv6 en industriele verbruikers, zal meer bijdragen tot de oplossing van het energieprobleem dan de moeilijke expansie van oude of nieuwe energiebronnen. Tevens moet worden gestreefd naar de ontwikkeling van ge.I.ntegreerde energiesystemen, waarbij de opwekking van elektriciteit en het gebruik van hoge en lage temperatuurwarmte voor diverse doeleinden worden gecom- bineerd; op deze wijze kan het afvloeien van afvalwarmte wor- den geminimaliseerd. Na het hout in de voorhistorie kent men sinds de 13 de eeuw de steenkool in Europa; het duurde echter 5 eeuwen vooraleer zij algemeen in de industrie werd toegepast. De petroleumwinning, die ontstond in het midden van de negentiende eeuw, had nog een eeuw nodig, en de kernsplijting deed er 15 jaar over om actief bij te dragen tot de elektriciteitsproduktie. Na opeenvolgende tijdperken met vrijwel slechts 6€n energiebron (ofwel hout, of- wel steenkool, ofwel aardolie), zijn we beland in een nieuw tijdperk waarin verschillende bronnen naast elkaar kunnen be- staan en daarbij ook nodig zijn. Enerzijds heeft elke bron bepaalde karakteristieken of voor- delen voor specifieke toepassingen; anderzijds heeft het ex- ponentieel toegenomen verbruik een reele schaarste veroor- zaakt, die slechts met een gediversifieerd aanbod kan worden beantwoord. Ben doorslaggevende factor blijft evenwel de prijs en zo zal er, naargelang van de toepassing, vooral op de 6ne of op de andere bron beroep worden gedaan. Wanneer we de sector van de elektriciteitsproduktie en -aan- wending nader bekijken, blijken aardolie en aardgas de laatste tijd enorm duur te zijn geworden. Voor sommige inplantingen is steenkool het meest aantrekkelijk, maar op de meeste plaatsen is deelektriciteitsproduktiemetkernenergievoordebasisbelasting het meest economisch. Behalve enkele experimentele toepassingen op schepen of bij industrielewarmteproduktie,iskernenergievoorlopigtrouwens

16

alleen aangewezen voor elektriciteitsproduktie. Deze evolueert jn de jndustrje]anden ze]f naar 66n derde van de tota]e energje- produktie. In afwachting van een ruimere en economischer toe- passing van de hernieuwbare bronnen, zal men dus de overige twee derden moeten verzorgen met fossiele bronnen. Voor het stijgende elektriciteitsverbruik doet men meer en meer beroep op kernenergie, die als nieuwe bron tijdens de Tweede Wereldoorlog in volledige geheimhouding werd ont- wikkeld en ook daarna nog in een waas van geheimzinnigheid werd gehuld. Het is dan ook niet verwonderlijk dat er heel wat vragen rond kernenertie zijn gerezen en dat heel wat maat- schappijkritische bezwaren terecht reageren tegen deze dikwijls arrogante geheimdoenerij.

17

11. KRITISCHE VRAGEN ROND KERNENERGIE EN MAATSCHAPPELIJKE ASPECTEN

1. Brandend discussiapunt

Kernenergie : zelden heeft een wetenschappelijk of technisch begrip zoveel stof doen opwaaien, heeft het in die mate aan~ leiding gegeven tot ontelbare verhitte disoussies of is het de inzet geweest van zovele, soms hevige betogingen. Kernenergie is als het ware het culminatiepunt geworden van de maatschappelijke betrokkenheid bij de technische evolutie. Zij vormt ook het kritieke punt waar de technische wereld zich bewust is g'eworden van zijn implicaties voor de samenleving : een dialoog werd noodzakelijk tussen de wetenschapslui en technici, die de vooruitgang stuwen enerzijds, en de bevolking, waaraan deze vooruitgang moet ten goede komen, anderzijds. Verschillende elementen en fenomenen hebben bijgedragen om aan de kernenergie de status te verlenen van de controverse bij uitstek in de tweede helft van de twintigste eeuw. Laten we maar even denken aan de kritische bewustwording van de maat- sch.appij en aan de reactie en het bezorgd wantrouwen tegen een wetenschappelijk apparaat dat tot halfgod was verheven. Er is de permanente tegenstelling tussen conservatieve en progres- sieve mensen, en er zijn de industriele en economische belangen, zowel pro als contra kernenergie. Er is dikwijls een spontane voorkeur voor het gedecentraliseerde, voor het kleine en voor het begrijpbare, boven de sterk gecentraliseerde, reusachtige, complexe systemen. Ook de ideologische stromingen spelen mee: waar bij sommigen destabilisatie van de maatschappij, anarchic en terrorisme aan bod komen, beschouwen vele ande- ren milieuzorg en bekommernis over de toekomst als de belang- rijkste criteria. Het pseudo-wetenschappelijk opportunisme en het gevecht om onderzoekskredieten, en de sensatiedrift van een

18

belangrijk deel van de massamedia leverden en leveren nog steeds een waar duel. De bewogen bezorgdheid en het kritische toezicht zijn zeker positieve en verantwoorde uitingen van een volwassen maat- schappij. Uit een gezonde dialoog tussen de verschillende gele- dingen van de maatschappij (zowel in haar formele, verant- woordelijke vertegenwoordiging als in haar spontane basis- uitingen) en de wetenschapslui, ingehieurs, economisten, tech- nici, energieproducenten en -verdelers anderzijds, kan zeker een optimaal patroon van levensstijl, enercteproduktie en rationeel gebruik ervan groeien. Nuchter ge6valueerde, sobere efficientie en daadwerkelijke, oordeelkundig gekozen welzijnsverhoSng kunnen op deze wijze de mens en zijn hoogste levenswaarden ten goede komen. Steeds zal hij de dialectische spanning moeten (vcr)dragen tussen een onbedreigd hoog levensideaal en de in- herente nadelen en risico's van om het even welke techniek. De concrete bezorgdheid en de ongezouten kritiek op de kern- energie komt vanuit diverse invalshoeken. Historisch gezien is de controverse fond kernenergie een schoolvoorbeeld van de gevolgen van een enorme kloof tussen techniek en maatschappij. De maatschappijkritische crisis van mei 68 betekende bovendien een enorme stroomversnelling voor het westerse bewustzijn. Het aanwcnden van kemenergie startte onder een zeer slecht ge- sternte. Het fenomeen van de kernsplijting kon op geen slechter tijdstip of slechtere plaats worden ontdekt dan aan de voor- avond van de Tweede Wereldoorlog, en in het wetenschappe- lijke bolwerk van de nazi-staat. Na een zwaar gewetensconflict gaf Einstein het startsignaal tot het meest geheime, reusachtige, metcodetaalbeschermdewetenschappelijk-technischprojectuit de geschiedenis van de mensheid. Het had als bedoeling om v66r de vijand te komcn tot een onvoorstelbaar griezelige schaalver- groting van het menselijke wapenarsenaal. 2. De nucleaire kloof

19

Naar de bevolking lekte er niets uit. In de zomer van 1945 was het oorlogsgeweld in Europa reeds geluwd, maar de oorlog was nog niet voorbij, omdat de gevechten tussen het verre Japan en de Verenigde Staten nog niet beeindigd waren. In augustus kreeg de wereld schaars nieuws over Hiroshima en Nagasaki, haast samen met het bericht over de globale vrede die Crop volgde. Het felt dat in 66n klap duizenden doden waren gevallen was niet zo nieuw. Na de massale nachtclijke luchtaanvallen, zoals deze op Dresden in februari 1945, telde men immers evenveel slacht- offers. Het spectaoulaire met de Japanse steden was echter, dat slechts 66n enkele born binnen een straal van 2 kin dood en vemieling had gezaaid, en vooral dat dit gepaard ging met een gehcimzinnige straling, die nog een hele tijd later slachtoffers maakte. Zij veroorzaakte bovendien een gevaarlijke `fall out'- wolk, die rond de wereld kon zweven. De informatie was onvolledig en het sensationele rieuws kwam van vcr. Misschien heeft niet alleen de geheimzinnigheid maar ook de gebrekkige berichtgeving uit zo'n verafgelegen gebied de hand gehad in de verwarring en in het `nucleaire trauma' dat het Westen overviel. Atoombommen en kern- centrales zijn wel uitingen van hetzelfde fysisch fenomeen van de kernsplijting, maar zijn in hun uitvoering en werking fun- damenteel verschillend. Er zijn nog heel wat mensen die menen dat een kemcentrale een potentiele atoombom is, of dat zij in drie maanden tijd tot een militair wapen kan worden omge- bouwd, hoewel deze laatste zienswijze nog weinig wordt ge- hoord in ernstige discussies. In Japan zelf werken er thans 28 kemcentrales die samen een vermogen hebben van 18.500 MW (megawatt of miljoen watt), terwijl er tegen 1990 nog 14 zullen bijkomen met 12.350 MW. Toch blijft er in het Westen een vreemd angstgevoel waar- neembaar,oftenminsteeenonwennigheid,wanneerkemenergie ter sprake komt. De vrees voor mogelijke zware ongevallen met een kernreactor, de verwarring met de Arherikaanse termen `incjdent' (anomalie of moeilijkheid zonder schade) en `accjdent' (een ongeval met materiele of lichamelijke schade), de klassieke

20

(niet-nucleaire) ongevallen in een kerncentrale, het onwezenlijke van een onzichtbare straling, bet grote probleem van het ra- dioactief afval, dat wereldgrenzen en tijden overschrijdt... Het zijn alle elementen waarmee de op sensatie beluste massamedia een aardige stuiver verdienen. Eenkritische,objectievebenaderingiserzeldengeweest,maar de nucleaire sector heeft deze zelf weinig gestimuleerd. Eerlijke voorlichting en open bezoeken hebben heel wat moeite om de smet van geheimzinnigheid en arrogantie uit te wissen. Want ook na de periode 1939-45 was geheimdoenerij schering en inslag. Na de militaire spionage, ook tussen de `bondgenoten', zou men zich wapenen tegen nationale en industriele spionage. Van 1945 tot 1965 was het wetenschappelijke hoera-geroep niet uit de lucht: de techniek werd tot halfgod verheven. De `atoomgeleerden' waren de pricsters bij uitstek van de technische religie van ongebreidelde welvaart en vooruitgang. Nucleaire onderzoeksprojecten moesten niet worden verantwoord, ze wa- ren per definitie belangrijk. Zij dienden alle faciliteiten en dis- cretie te kunnen genieten. Met een hooghartige arrogantie zorg- den de technocraten voor de welvaart van de mensheid, door middel van een uiterst complexe en ingewikkelde nucleaire tech- nologie die "zo moeilijk uit te leggen" was. Een introductie naar de bevolking, met eerlijke informatie over de zwakheden en gevaren, achtte men overbodig en zeker inopportuun.

3. De maatschappij reageert

Het is evident dat reacties riet konden uitblijven. Zoals meestal gebeurt, overdreef men sterk in tegenovergestelde zin. Wanneer op het einde van de jaren zestig de maatschappij een crisis doormaakte, waarbij het levens-, gedrags-, denk- en groeipa- troon in vraag werd gesteld, en waarmee verwijten aan het adres van de negatieve aspecten van de techniek samenalngen, is het niet verwonderlijk dat vooral de kernenergie tot gehaat symbool

21

van de `overgetechnocratiscerde', centraliserende com- fortmaatschappij uitgroeide. Ideologische bezwaren schoten als paddestoelen uit de grond : techniek is op zichzelf al verweapelijk en kernenerde is nu ecn- maal een `supertechniek'. Waarom moet er nog meer elektriciteit zijn? Onze voorouders hadden er ook geen, en bovendien is ze overbodig om in eenklank en samenvoelen met de natuur te kunnen leven. Kernenergie is te complex en vergt ook te grote eenhcden; geldt daarentegen niet enkel "small is beautiful"? Kernenergie is een typische uiting van ondemocratische beslis- singen!Debeveiligingvankernenercteleidttoteenpolitiestaat... Al deze argumenten culmineerden uiteindelijk in een reuzegrote rood-gele uitroep : kemenergie, neen bedankt. Deze uitingen van een radicaal afwijzen, zonder open te staan voor andere ar- gumenten of bewijsvoeringen, nemen soms de vorm aan van een anti-nucleaire religie, met bijbehorende dogma's en kruistoch- ten. Naast deze extreme opstellingen en sons met dezelfde `nu- cleaire' energie afwijzende zonnesticker, hoort en leest men wel- iswaar heel wat zinnige opweapingen of uitingen van ongerust- heidofverwarring.Hoezithetmetdewerkingvankerncentrales en wat zijn de reele risico's? Wat zijn de bioloctsche effecten van straling, zowel somatisch als genetisch? Is hct niet zo dat zelfs lage doses een uitgesproken negatief effect hebben? Is plutonium niet de gevaarlijkste stof ter wereld? Leidt kernenergie niet tot proliferatie van atoomwapens? Is kernenergie geen uitnodiging tot sabotage en terrorisme? Is opwerking niet te gevaarlijk en transport van bestraalde splijtstof uit den boze? Zijn kcrn- centrales met hun rendement, lager dan dat van klassieke cen- trales,welcconomjschenleverenzeooitmeerenertledanzezelf hebben opge€ist om ze te bouwen en ze te laten w;rken? Is kernenergie niet overbodig als men wat meer bespaart? Hoe zit het met die lozingen in rivieren en in de atmosfeer? Moet men niet verbieden laagradioactief afval in zee te stortcn? Bestaat er aleenbetrouwbareopwerkjngstechniekofzoumenjnelkgeval die opwerkjng van bestraalde splijtstof niet beter vermijden? Is

22

het probleem van het stockeren van hoogradioactief afval al bevredigend opgelost? Zal hct geheel van de kerntechniek de wereld in de toekomst niet onbewoonbaar maken?

4. Brede maatschappelijke discussie en enquetes

Dezeeerlijkevragenmoetenwordengeeerbiedigd.Zevragenom een obj.ectief en eerlijk antwoord. Dit proces van informatie en open disoussie vergt echter tijd. In Nederland werd begin 1984 een brede maatschappelijke disoussie over het encrctebeleid af- gesloten. Ze dng van start in 1981 ! De belangrij kste uitkomsten werden door de stuurgroepvoor- zitter, Mr. M.L. de Brauw, samengevat als volgt: - verdergaande besparingen in het energieverbruik, enerzijds door cen mindere groei daarvan, anderzijds door bezuini- gingen; - versnelde invoering van duurzame energiebronnen (zon, wind, cnz.), mede omdat deze minder problemen met zich mcebrengen voor het milieu; - op dit moment geen uitbreiding van de toepassing van kem- enertie; wel openhouden van de twee kerncentrales te Bors- sele en Dodcwaard; - terughoudendheid ten aanzien van het gebruik van steenkool en aardolie en in mindere mate ten aanzien van aardgas; - elektriciteitsproduktie voornamelijk door provinciale of re- gionale bedrijven; meer mogelijkheden scheppen voor zelf- opwekkers. Fen beleid gebaseerd op deze uitgangspunten kan volgens Mr. de Brauw rekenen op de grootste aanvaarding onder de bevol- king. Toch was de deelname aan dit tot op heden grootste nationaal inspraakproces lager dan verwacht. Uit deze brcde maatschappelijke disoussie blijkt dat de voor- naamste twisapunten ten aanzien van de aanvaardbaarheid van kernenergie de volgende zijn : de veiligheid rondom kerncentra- les, de opberging edyof opwerking van (hoog) radioactief afval,

23

de mogelijke proliferatie van kernwapens en de kosten van elektriciteit uit kerncentrales. Ten aanzien van de begrippen `grootschalig' en `centraal' merkt de stuurgroep op dat er de komende decennia van grootschalige elektriciteitsproduktie sprake zal zijn, naast al dan niet sterk groeiende andere vormen van elektriciteitsopwekking, en ongeacht de mate van besparing op het elektricitcitsgebruik. Wcl vergt het beheren en uitbaten van kerncentrales meer nadrukkelijke bemoeienis van de cen- trale overheid, zoals t.a.v. veiligheid, afval, proliferatie en aan- sprakelijkheid. Uitgaande van de huidige situatie komt de stuurgroep tot een conclusie dat kerncentrales `netto-energie-leveranciers' zijn : een kerncentrale produceert naar verwachting 2,1 a 5,3 maal meer energie dan zij in de totale splijtstofcyclus - inclusief bouw, ontmanteling en afvalopslag -gebruikt. De ruime marge wordt veroorzaakt door de grote spreiding in de veronderstellingen. Enquetes in andere landen spreken een duidelijker voorkeur uit voor kernenergie. In Zwitserland spreekt 65 % van de ondervraagden zich uit voor kernenergie en 19 % tegen; 16 % gaf geen antwoord. Een enquete in de Verenigde Staten duidt op 61 % voor,16 % tegen, terwijl er daar een grotere middengroep is, nl. 32 %. Een belang- rijk aspect van deze laatste enquete is echter dat ze dieper op het probleem is ingegaan en dat hieruit blijkt dat er onder degenen die meer afweten van kernenerede of erover gelezen hebben, 86 % pro is, onder degenen die er weinig van af weten, 61 % pro, terwijl van de groep die van de werking van kernenergie niets afweet, slechts 21 % pro is; deze laatste groep heeft haar mening enkel opgebouwd uit dagbladartikels en T.V.-pro- gramma's. Om zelf goed tc kunnen oordelen is het dus nodig te weten wat een kerncentrale is, hoe ze werkt en welke de problemen zijn. Vooral belangrijk voor de bevolking is tc weten of een kern- centrale nu veilig of onveilig is. Daarom wordt er verder even ingegaan op de essentie van kemenergie. In een wereld waarin ongcveer 350 kerncentrales 235 miljoen kilowatt elektriciteit

24

kunnen leveren (situatie einde 1984), mag men aan deze as- pecten niet schouderophalend voorbijgaan.

25

Ill. HISTORISCH OVERZICHT VAN HET NUCLEAIR ONDERZOEK

1. De atoomstructuur van de Oudhcid tot Mcndelejew

Alle gekende materie is opgebouwd uit atomen. Reeds de oude Grieken veronderstelden dat alle stof bestaat uit eenvoudige basisdeeltjes die zelf niet-deelbaar (a-tomos) waren. John Dalton (1766-1844) gaf in 1808 zijn boek A #c„ sysfeow o/ che77¢j.c4/ Pbj./osopby uit, waarin hij de atoomtheorie een flink stuk op weg zette. Hij onderscheidde twintig elementen en benaderde zeer goed hun onderlinge gewichtsverhouding. Thans weten we dat er in de natuur 92 verschillende atoomsoorten bestaan; de laatste veertig jaar heeft men er door kernreactics nog een vijf- tiental kunstmatige elementen of atoomsoorten aan toegevoegd (zie bijlage 1). Deze atomen kunnen onderlinge verbindingen aangaan die wij moleculen noemen. Moleoulen kunnen bestaan uit twee atomen (b.v. het zuur chloorwaterstof of Hcl), uit drie (b.v. water, waarin elk molecule bestaat uit 66n zuurstofatoom en twee waterstofatomen of H20) of uit meer (b.v. zwavelzuur, twee atomen waterstof, Gen zwavel- en vier zuurstofatomen of H2S04). Er zijn zelfs moleculen die miljoenen atomen bevatten (vooral de moleculen in levende organismen zoals de prote.I.men en de D.N.A. zijn uiterst complex). De combinatiemogelijk- heden van de 92 natuurlijke elementen verklaren het bestaan van de duizenden verschillende stoffen die wij kennen. De Zweed Berzelius (1779-1848) wordt beschouwd als de grootste scheikundige van de eerste helft van de negentiende eeuw; hij ontdekte enkele nieuwe elcmenten, woog met hoge nauwkeurigheid de relatieve atoommassa's van vele elementen en bepaalde de atomaire samenstelling van enkele duizenden chemische verbindingen. Mendelejew (1834-1907) rangschikte

26

de elementen volgens stijgend atoomgewicht en vond een regel- maat in de eigenschappen volgens de plaats die ze innamen in de reeks. I,oof de e]ementen met overeenkomstige e],genschappen onder elkaar te schrijven vond hij zijn periodiek systeem (zie bijlage 2). Lege plaatsen in dit systeem voorspelden reeds ato- men met welbepaaldc eigenschappen, die later werden gevon- den. Door Arrhenius (1859-1927) werden de elektrisch geladen atomen of atoomgroepen ontdekt : de ionen. Men treft deze hiet alleen aan in waterige oplossingen, maar ook bij de doorgang van een elektrische stroom in een gas. Hierbij treden er negatief elektrisch geladen deeltjes op die duizenden malen lichter zijn dan een atoom. In 1897 konden ze worden ge.I.dentificcerd door J.J. Thomson (1856-1940), die ze elektronen noemde. Millikan (1868-1953)koninl911hunladingdirectmeten;deelcktrische lading van het elektron is de elementaire of kleinst bestaande negatieve lading. De elektronen hebben een massa die' 1836 maal lichter is dan die van waterstof, het lichtste atoom. Wilhelm Conrad R6ntgen (1845-1923) ontdekte in 1895 een merkwaardige, onbekende of X-straling wanneer snelle elek- tronen tegen de metalen wand van een vacutimbuis botsten. Deze r6ntgenstraling werd in 1912 ge.I.dentificeerd als zeer kort- golvige elektromagnetische straling. Elektromagnetische stra- lingiseenenergiestralingdiezichaanlichtsnelheidvoortplanten waarvan de eigenschappen verschillen volgens de golflengte die haar karakteriseert: van hoog naar laag zijn er radiogolven, resp. Iange-, midden-, korte en ultrakorte golven, microgolven, infraroodstraling, zichtbaar licht, ultravioletstraling, r6nt- genstraling en gammastraling.

2. Becquerel, Curie en Rutherford : de radioactiviteit

Henri Becquerel (1852-1908) ontdekte in 1896 heel toevallig de radioactiviteit bij de zwarting van een fotografische plaat door uraniumzouten, in de lade van zijn laboratoriumtafel. Marie

27

Curie-Sklodowska ( 1867-1934) en haar man Pierre vonden dat ongezuiverd uraniumerts veel sterker radioactief is dan het ge- zuiverde: in de begeleidende onzuiverheden konden ze twee nieuwe atoomsoorten isoleren : polonium en radium. In 1922 werd in een fabriek van de Union Miniere du Haut Katanga te Olen 2,7 gram radium op industriele schaal uit 8.100 kg natuurlijk uranium gehaald. Dit wereldrecord heeft nee de faam van de Olense fabriek gevestigd. Het ongezuiverde uraniumerts zendt, net als radium, een stra- ling uit die in een magnetisch of in cen elektrisch veld in drie deelstralingen uiteenvalt: al fa-, beta- en gammastraling. De gammastraling (y) is uiterst kortgolvige elektromagnetische straling : zeer energetisch maar elektrisch neutraal. Betastraling (8) bestaat uit snelle elcktronen die uit de kern ontsnappen. De alfastraling (a), bestaat uit zware deeltjes die twee clementaire positieve ladingen dragen; de alfastraling werd later gc.I.ndentifi- ceerd als een uitzending van heliumkernen (nr. 2 in de tabel van Mendelejew). Lord Rutherford (1871 -193 7) bestraalde bladgoud met snelle heliumionen, of alfadeeltjes, die door radium werden uitgezon- den; de meeste alfadeeltjes gingen door het goudblaadje, maar een kleine fractie werd sterk afgebogen of zelfs temggekaatst. Rutherford leidde hieruit af dat atomen bestaan uit een kleine `kern' met positieve lading en waarin praktisch de volledige atoommassa is geconcentreerd; de ruimte errond is leeg, op de elektronen die er rondwentelen, na. Niels Bohr (1885-1962) verfijnde dit atoommodel in 1913 en Schr6dinger (1887-1961) en Heisenberg (1901-1976) in 1925. Men slaagde er ook in om de elektrische lading van de kernen van diverse elementen te bepalen en vond dat het aantal elementaire ladingcn van een kern overeenstemt met zijn atoomgetal of plaatsnummer in het periodieke systeem. Rutherford bestraalde ook stikstofkemen met alfadeeltjes of heliumkemen; reeds in 1919 kon hij aantonen dat hierbij som- mige stikstofkernen omgezet werden tot zuurstof, waarbij dan een waterstofkern (of proton = elementair positief deeltje) werd uitgezonden. 28

Door uitzending van alfastralen (dubbel positief geladen) uit een radioactieve kern, wordt diens aantal positieve ladingen met twee verminderd en moet de restkern twee plaatsen lager in bet periodieke systeem innemen. Door uitzending van een elektron uit de kern of betastraling verdwijnt een negatieve lading en wordt de restkern 66n elementaire lading positiever: hij klimt e6n plaats in de tabel van Mendelejew. Zowel al fa-als beta-uit- zending gaat meestal gepaard met gammastraling, de elek- tromagnetische energieuitstraling die overeenstemt met het energieverschil tussen de stabielere eindkern (restkern) ener- zijds, en de som van de oorspronkelijke kern en de uitgezonden al fa- of betastraling anderzijds. Bij de meting van bepaalde omzettingen bleek al dat hierbij enorme hoeveelheden energie per atoom vrijkomen. Bij het uitzenden van een alfadeeltje door een kern komt zowat een miljoen maal meer energie vrij dan bij een scheikundige reactie tussen twee atomen. Bij een scheikun- dige reactie blijven de kernen immers onaangeroerd en merkt men slechts een samenspel van de baanelektronen die rond de kernen zweven. Zowel in uranium- als in thoriumertsen heeft men de radioac- tiviteit nauwgezet waargenomen en gemeten. Het uraanatoom zet door uitzending van alfastraling om in een ander atoom, dat echter op zijn beurt ook door uitstraling in een ander overgaat. Dit proces gaat verder, tot na meer dan tien omzettingen een atoom wordt gevormd dat geen straling meer uitzendt: het stabiele loodatoom, of mummer 82 van het periodiek systeem. Analoog zal thorium na verschillende omzettingen eveneens aanleiding geven tot het ontstaan van lood als stabiel eindpro- dukt. De massa van het lood uit uranium is echter 206 en die van lood uit thorium is 208 (ruwweg betekent dit dat beide lood- soorten 206, resp. 208 maal zwaarder zijn dan het waterstofa- toom). Lood met plaats 82 in de tabel van Mendelejew heeft dus 3. Chadwick en het neutron

29

82 baanelektronen die fond de kern wentelen. Deze kern bezit 82 positieve elementaire ladingen, wat overeenstemt met 82 waterstofkernen, die men ook protonen noemt. De kernen van de twee bovenvermelde loodsoorten zijn blijkbaar niet identiek. Ze moetcn ook nog andere deel¢es bevatten, zonder elektrische lading, die de massa van 206 of 208 i.p.v. 82 kunnen verklaren. Men vermoedde reeds een hele tijd dat er neutrale deeltjes, ongeveer even zwaar als de protonen, moesten bestaan, de zoge- naamde neutronen. Maar het duurde tot in 1932 tot James Chadwick (1891-1974) experimenteel het bestaan van het neutron kon aantonen; door alfadeeltjes of heliumkerncn -uit radioactief polonium ofwel uit radium - te laten invallen op berylliummetaal, kwamen er neutronen vrij. De twee vermelde loodsoorten bevatten dus 82 protonen en 124 neutronen (samen 206), resp. 82 protonen en 126 neutronen (samen 208). Het enige onderscheid van PB-206 of 28§Pb en PB-208 of 288Pb is hun massa, want wat uitzicht, kleur, chemische eigenschappen, enz. betreft zijn ze identiek. Ze staan dus ook op dezelfde plaats (Grieks : isos-topos) in de tabel van Mendelejew; men noemt ze isotopen. Men kent thans in de natuur 276 stabiele isotopen. Het hoogste element dat nog een stabiel isotoop heeft is nr. 83 of bismuth, nl. Bi-209 of 283Bi. De elementen vanaf nr. 84 (polonium of Po) tot 92 (uranium of U) hebben alleen radioactieve isotopen, waarvan er heel wat afkomstig zijn als dochterprodukten van uranium-238 (238U), van uranium-235 (23§U) en van thorium-232 (233Th). Deze drie radioactieve isotopen zetten z6 langzaam om, dat er nog heel wat dateren van bij het ontstaan van de aarde. Radioactieve isotopen zetten immers niet plots om door uit- straling van al fa of van beta en ook niet alle even vlug. De omzetting is een statistisch verschijnsel dat met een bepaalde kans optreedt. De kans op omzetting per tijdseenheid, of de snelheid van desintegratie, wordt gekenmerkt door de tijd na dewelke er nog de helft van bet oorspronkelijke aantal radioac- tieve kernen overblijft, d.i. de halveringstijd. De halveringstijd van uranium-238 is 4,5 miljard jaar, deze van U-235 en van

30

thorium-232 zijn 700 miljoen jaar, resp. 14 miljard jaar. Meestal zli.n cle halveringstij.den heel wat korter, b.v. 24.000 j.aar voor Pu-239 (plutonium), 5.730 jaar voor C-14 (een radioactief iso- toopvankoolstof)of4microsecondenvoorpo-213(polonium).

4. De koers naar nieuwe radioactieve isotopen

In 1934 konden Fr6deric (1900-1958) en Irene (1897-1956) ]oliot-Curie bii de bestraling van aluminium met alfadeelties aantonen dat een radioactief isotoop van fosfor (P-30 of 38P) werd gevormd. Dit was de ontdekking van de kunstmatige radioactiviteit. Deze experimentele weg heeft geleid tot al- lerhande bestralingen van alle bestaande isotopen, radioactieve zowel als stabiele. Thans kenner) we naast enkele tientallen natuurlijkeradioactieveisotopen(Th-232,U-235,U-238enhun radioactieve dochteprodukten op de desintegratieweg naar lood toe), meer dan duizend kunstmatige radioactieve isotopen. Na de ontdekking van het neutron door Chadwick werden in alle belangrijke laboratoria van de wereld neutronen gebruikt om diverse atoomsoorten te bestralen : door opname van een neutron zouden hieuwe isotopen gevormd worden. Met neutro- nen kan men gemakkelijk zware kernen beschieten, omdat de neutraledeeltjesnietdoordesterkpositiefgeladenzwarekernen worden afgestoten; met de zelf positief geladen alfadeeltjes was dit vroeger praktisch niet te verwezenlijken. Ook hoopte men isotopen te vormen van elementen die verder liggen in de tabel van Mendelejew dan uranium. Enrico Fermi (1901-1954) be- straalde uranium in zijn laboratorium in Rome en kon reactieprodukten meten met halveringstijden die nog niet be- kend waren. Hij meende dat deze reactieprodukten `transura- nen' waren (wij weten nu dat dit niet juist was) en in 1938 kreeg hij hiervoor de Nobelprijs voor fysica. Door een eigenaardige speling van het lot kreeg Fermi, een der knapste fysici van zijn tijd, terecht de Nobelprijs, maar voor een foutieve interpretatie van zijn experimenten.

31

5. Neutronen docn uranium splijten. Het dilemma van Einstein

Ook in het Kaiser-Wilhelm Institut in Berlijn werd uranium met neutronen beschoten. De fysious Otto Hahn (1879-1968) en de chemious Friedrich Strassman (1902-1980) vormden hier een multidisciplinaire ploeg die zeer systematisch en nauwgezet te werk ging. Zij vonden vele reactieprodukten na de uraniumbe- straling met neutronen en bepaalden hun chemische eigen- schappen met veel zorg. Einde december 193 8 vonden ze tot hun verwondering en ongeloof tussen deze produkten barium (atoomnummer 56), dat niet in de buurt van uranium (nr. 92) ligt en zelfs veel lager dan lood (nr. 82). Dit fenomeen was zo onverklaarbaar dat ze deze vondst niet -zoals de gewoonte is -zo vlug mogelijk publiceerden. Hahn vroeg hierover raad aan een vroegere joodse medewerkster Lise Meitner (1878-1968) die wegens het nazi-bewind uit Duitsland naar Denemarken bij Niels Bohr was gevlucht. Meitner vond zelf geen verklaring; het uiteenvallen van uranium in twee stuk- ken, in atomen die halverwege de tabel van Mendelejew lagen, was voor iedereen te fantastisch. Toch schreef Meitner aan Hahn terug dat er zoveel verrassingen werden beleefd in de kernfysica, dat niets onmogelijk leek. Ze sprak erover met haar neef Otto Frisch (1904-1979) en met Niels Bohr. Op grond van het atoommodel van Bohr kon men veronderstellen dat de uraankern inderdaad in twee halfzware elementen kan uiteen- vallen. Bohr vertelde dit in 1939 aan zijn vricnd Albert Einstein (1879-1955),dieeveneensuitDuitslandwasuitgewekennaarde Verenigde Staten van Amerika. Einstein zag onmiddellijk in dat het experiment van Hahn en Strassman 66n der bevestigingen was van de relativiteitstheorieen die hij in 1908 en 1914 had gepubliceerd, en waarin omzetting van massa in energie werd berekend (E=mc2). Hij zag ook in dat gigantische enercte- hoeveelheden konden worden vrijgemaakt uit de splijting van uranium. Aan de vooravond van Wereldoorlog 11, en met angst voor het dreigende gevaar van een regime dat hjj kende en verafschuwde, vond hij het te gevaarlijk dat deze kennis en

32

E*r-;i-.

ontwikkeling alleen in het Kaiser-Wilhelm Institut zouden blij- ven. Na lang de zaak te hebben overwogen, nam Einstein een zware morele beslissing. Hij schreef zijn beroemde brief aan president Roosevelt. Daarin deelde hij mee dat in Duitsland een fenomeen werd ontdekt, dat enorme energetische resultaten kon opleveren. Deze ontdekking zou kunnen worden aangewend om wapens te maken die alle bekende wapens in vernielingskracht vcr zouden overtreffen, zodat degene die erover beschikte, wel- eens de eindoverwinnaar van de oorlog zou kunnen worden. Met een typisch Amerikaanse aanpak werd er dan in de V.S.A. hetManhattanDistrictprojectopgezet.Metmanenmachtwerd hiervoorheteerstindegeschiedenisvanwetenschapentechniek een groots project uitgewerkt, waaraan duizenden weten- schapslui uit allerhande disciplines meewerkten. Het budget hiervoor was praktisch onbeperkt en het initiatief werd uitste- kend beheerd en geleid, maar uiteindelijk had dit alles een sinis- tere doelstelling die met een strak tijdschema moest worden verwezenlijkt. Men wilde tijdig, en in elk geval v66r Duitsland, het fenomeen van de uraniumsplijting omzetten in de realisatie van het meest schrikwekkende wapen van alle tijden : de atoom- bom. Uit schrik voor spionage werd alles geheim gehouden en werktc men met codenamen en -begrippen, die zelfs nu nog gemeengoed zijn. De wetenschappelijke hoofdfuncties werden toevertrouwd aan talrijke Europees gevormde vorsers, waarvan een groot deel het nazisme of fascisme was ontvlucht. E6n ervan was Fermi, die tijdig uit het Mussolini-Italie was uitgeweken. Samen met de Hongaar Leo Szilard (1898-1964) bouwde hij de eerste kern- reactor. Men had gevonden dat bij de splijting van uranium niet alleen twee splijtingsprodukten optreden, maar ook nog enkele nieuwe neutronen. In principe konden deze neutronen dus nieuwe splijtingen in uraniumatomen veroorzaken, en zo verder. 6. De wcdren om de atoombom

33