Je leest:

De nucleaire-deeltjes-voorspeller

De nucleaire-deeltjes-voorspeller

Auteur: | 9 mei 2011

In Japan dreef in maart een wolk van radioactieve deeltjes richting Tokyo. Wat te doen? De stad evacueren? Mensen voorlopig binnen laten blijven? Maar hoe lang dan, en vanaf wanneer? Om dit soort beslissingen te kunnen nemen moet je weten met welke snelheid de wolk zich verplaatst, en wat de verwachte dichtheid aan deeltjes is bij aankomst. Dat is lastig te voorspellen, maar dankzij promotieonderzoek van aardwetenschapper Paul Hiemstra van de Universiteit Utrecht tegenwoordig net iets minder lastig dan voorheen.

Pas op! Straling!
IAEA & ISO via wikimedia commons, public domain

In Nederland wordt het stralingsniveau voortdurend bijgehouden in speciale meetstations van het Nationaal Meetnet Radioactiviteit (NMR). Dat is handig als het meetstation in je achtertuin staat, maar wat heb je er aan als dat niet zo is? Dan neem je aan dat jouw tuin ongeveer de gemiddelde straling heeft van de dichtstbijzijnde omringende meetstations, zou je zeggen.

Interpolatie

“Klopt”, zegt Hiemstra, “maar je kan dat gemiddelde op verschillende manieren berekenen.” Voor zijn promotieonderzoek bepaalde hij de meest betrouwbare manier om de gegevens van meetstations te interpoleren. Bij deze interpolatiemethode wordt niet gewoonweg het gemiddelde tussen de meetpunten bepaald, maar wordt rekening gehouden met grootschalige trends en grillige ruimtelijke patronen in de gegevens. Uiteindelijk wordt op deze manier een kaart van stralingsniveau’s voor heel Nederland geproduceerd, ook voor de lokaties waar geen metingen zijn verricht.

Of nu ja, één kaart? “De meetstations doen dag en nacht elke 10 minuten een meting”, vertelt Hiemstra. Dat komt dus neer op 240 kaarten per dag. Daarom heeft hij ook een deel van zijn onderzoek gewijd aan het automatiseren van de interpolatieprocedure. De computer kan het werk nu doen, waardoor de informatie ook nog eens op tijd geleverd kan worden.

Voorspellingen

Een kaart die met de tijd mee verandert, en waarop de verspreiding van nucleaire deeltjes over Nederland te zien is… in het geval van een nucleair ongeluk in Borssele zouden we er blij mee zijn. Maar wat we écht zouden willen weten is natuurlijk hoe die kaart er uit zou zien over een uur, een dag, een week…

Even stiekem een kernwapen testen is er tegenwoordig niet meer bij…
United States Department of Defense, via Wikimedia Commons, publiek domein

Het tweede deel van Hiemstra’s onderzoek ging dan ook over het voorspellen van de verspreiding van radioactieve deeltjes. Hiervoor gebruikte hij computermodellen die atmosferische transportprocessen simuleren op basis van natuurkundige formules, vergelijkbaar met de modellen waarop Erwin Kroll en de zijnen de weersverwachting baseren.

De uitkomst van zo’n model hangt vanzelfsprekend af van de gegevens die je er in stopt. Hoe hard waait het bijvoorbeeld, wat is de windrichting, hoeveel deeltjes lekken er weg uit de kerncentrale en hoe snel? Deze gegevens zijn deels goed bekend, deels onzeker. In het laatste geval moeten ze zo goed mogelijk ingeschat worden. Om deze onzekerheid in de modeluitkomsten zichtbaar te maken werkt Hiemstra met “ensembles” van modellen. “We berekenen dan, op grond van de verschillende plausibele aannames, een hele reeks mogelijke uitkomsten”, vertelt hij, “zodat we ook de onzekerheid in de uitkomst in kunnen schatten.”

Filteren

Welke modellen uit het ensemble de juiste waren is achteraf natuurlijk gewoon vast te stellen, door de voorspelde kaarten met de werkelijkheid te vergelijken. Op grond van statistische regels worden modellen die langdurig slecht presteren na verloop van tijd uit het ensemble verwijderd. “Op die manier filteren we de slechte modellen er uiteindelijk gewoon uit”, vertelt Hiemstra, “en krijgen we een beter beeld van de werkelijke verspreiding van de radioactiviteit.”

Stralingniveaus in Japan op 17 maart, gemeten vanuit vliegtuigjes van het Amerikaanse Department of Energy en de NNSA, in samenwerking met het Department of Defense.

Japan

Toen de kernreactor in Fukushima begon te lekken was Hiemstra al klaar met zijn onderzoek. Zijn collega’s van het RIVM, waar Hiemstra veel mee samenwerkte, hebben echter nog aardig aan Japan zitten rekenen, weet hij te vertellen. “Vooral om hun modellen eens in de praktijk te kunnen testen.” En Hiemstra zelf? Die werkt inmiddels bij het KNMI. Want als ze érgens goede voorspellers kunnen gebruiken is het daar wel…

Paul Hiemstra promoveert op vrijdag 13 mei 2011 in het Academiegebouw in Utrecht.

Bron:

  • Hiemstra Ensemble modeling and statistical mapping of airborne radioactivity Proefschrift Universiteit Utrecht.

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 09 mei 2011

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.