Je leest:

Laser snijdt in halveringstijd

Laser snijdt in halveringstijd

Auteur: | 18 augustus 2003

Met een sterke laser hebben natuurkundigen uit Groot-Brittanië en Duitsland de halveringstijd van radioactief iodium verlaagd van miljoenen jaren naar een half uur. Daardoor is het materiaal veel minder lang gevaarlijk.

Onder leiding van Ken Ledingham van de universiteit van Strathclyde (Glasgow) schoot het internationale team met de zogenaamde Vulcan laser op een gouden plaatje. Daarachter stond het eigenlijke doelwit, een kleine hoeveelheid radioactief iodium-129. Door de enorme energie verdampte een deel van het goud en vormde een plasma. Daarin kunnen elektronen los van hun kernen bewegen. De laserpuls versnelde de elektronen in het plasma, tot ze op de vast gebleven rest van het goudplaatje botsten. Bij die botsing kwam een golf gammastraling vrij. Die had zoveel energie dat zij neutronen uit de iodiumkernen wegsloeg. Daardoor veranderde het materiaal in de isotoop iodium-128, die een halveringstijd van zo’n 25 minuten.

Schematisch overzicht van de proefopstelling. De laserstraal valt van links op het goudplaatje. Daarin worden elektronen vrijgemaakt en versneld, die op de rest van het goudplaatje botsen. Daardoor worden ze afgeremd en produceren ze onder andere gammastraling. bron: Vakgroep Laser Induced Nuclear Physics and Applications, Universiteit van Strathclyde, Glasgow

Halveringstijd

Sommige atoomkernen zijn instabiel – ze hebben te veel of te weinig neutronen ‘aan boord’. Net als een kaartenhuis kunnen ze een tijdje blijven staan, maar uiteindelijk vallen ze uit elkaar. De halveringstijd van een radioactieve stof is de tijd die verstrijkt voor de helft van het materiaal is vervallen in ander materiaal. Hoe korter de halveringstijd, hoe sneller het vervalsproces. Het originele iodium-129, een bijproduct van uranium-gestookte kerncentrales, heeft een halveringstijd van 15,7 miljoen jaar. Dat betekent dat na 15,7 miljoen jaar de helft van de originele hoeveelheid materiaal is vervallen tot andere materialen.

Hoe interessant het onderzoek ook lijkt, commerciële toepassingen zitten er voorlopig nog niet in, waarschuwt een van de onderzoekers, Karl Krusheclnick van het Imperial College in Londen. De laser gebruikt zoveel energie, dat je een paar kerncentrales nodig zou hebben om het afval van één centrale te behandelen. Verder is de techniek niet bruikbaar voor elke vorm van radioactief afval: technetium-99, strontium-90 en cesium-isotopen komen ervoor in aanmerking, maar materiaal als plutonium is niet geschikt.

Het onderzoek werd uitgevoerd met de Vulcan laser van het Rutherford Appleton laboratorium in Oxfordshire. Deze laser heeft een vermogen van 1015 watt en maakt die energie vrij in korte pulsen van 0,7 picoseconde (een picoseconde is een miljoenste van een miljoenste seconde). Ter vergelijking: het zonlicht dat op de Aarde valt heeft een vermogen van 1350 watt/m2. Ook met dit enorme vermogen zou de Vulcan zo’n 1017 keer moeten vuren – een 1 met 17 nullen erachter! – om het originele blok van 46 gram iodium-129 in iodium-128 te veranderen.

Afval scheiden niet gewenst

Zelfs al weet iemand de techniek veel zuiniger te maken, dan nog is het maar de vraag of zij ooit echt wordt toegepast. Volgens Ian McKinley van het zwitserse bedrijf Nagra, dat kernafval verwerkt, moeten de verschillende isotopen in het afval doorvoor worden gescheiden. Dat is extreem duur en brengt ook andere problemen met zich mee. Door de scheiding krijg je hoeveelheden puur materiaal, zoals plutonium, dat geschikt is voor bijvoorbeeld kernwapens. Om te voorkomen dat zulk materiaal in verkeerde handen valt, wordt radioactief afval meestal niet gesplitst in de verschillende stoffen.

Meer weten?

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 18 augustus 2003

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.