Nucleaire Veiligheid en risico's van K.E.

Nucleaire veiligheid en alle mogelijke risico's van grootschalig gebruik van kernenergie is natuurlijk een breed onderwerp dat niet alleen kernreactoren en splijtstof omvat maar ook kernwapens en bijv. de aanmaak en het gebruik van nucleaire isotopen voor allerlei doeleinden. Maar we gaan hier alleen in op kernreactoren en opwerkingsfabrieken en enigszins beperkt op kernwapens. De welbekende kernrampen die in het verleden hebben plaats gevonden door menselijke operationele fouten (Chernobyl, Three Miles Island) en natuurgeweld/tsunami (Fukushima-Daiichi) laten we hier even onbesproken. 'DIY'-kernwapens bespreken we op deze pagina, maar omdat moderne militaire kernwapens alleen gemaakt worden met het Plutonium afkomstig uit kernreactoren, is er een duidelijke afhankelijkheid tussen die twee: geen kernreactoren, geen kernwapens!.

Moderne Kernwapens

Moderne militaire kernwapens gebruiken uitsluitend nog Plutonium. Als we het over militaire kernwapens hebben dan zijn dat kernkoppen (nuclear war heads) die op een raket geschroefd kunnen worden. Plutonium is dan in het voordeel omdat het de bom veel lichter en de yield (effectiviteit) betrouwbaarder maakt. Het wordt daardoor zelfs mogelijk om meerdere kernkoppen op een raket te monteren, die ieder op een afzonderlijk doel geworpen kunnen worden (Multiple Independable Targetable Reentry Vehicle; MIRV). De vijf officiële Nuclear Weapon States (V.S., V.K., Frankrijk, Rusland en China) hebben allemaal uitgebreide beveiliging, procedures en protocollen voor het gebruik van kernwapens. Diefstal, ongeautoriseerde aktivering, sabotage, brand, enz. moeten zo veel mogelijk voorkomen worden of geen schade aanrichten. De term die daarvoor gebruikt wordt is nuclear surety program. Dat programma stelt zich tot doel om maximale zekerheid te effectueren dat kernwapens en de componenten ervan niet blootgesteld worden aan diefstal, sabotage, beschadiging, ongeautoriseerd gebruik en verloren raken. Dit kan heel ver gaan. Een kernkop die daadwerkelijk gebruikt gaat worden, wordt eerst protocollair met codes van geautoriseerde personen ge-preactiveerd en pas als ie onder een F35 is gemonteerd, geactiveerd. De USA Army Deputy Assistant Secretary of Defense for Nuclear Matters heeft een heel hoofdstuk gewijd aan nuclear surety in haar handboek. De andere NWS-landen, die ervaring hebben met kernbewapening sinds de vijftiger jaren, hebben vergelijkbare geavanceerde uitgebreide beveiliging, protocollen en procedures. In het verleden is het toch wel eens mis gegaan. Een dergelijk ongeluk heet een 'broken arrow incident' en die zijn er geweest, vooral in de Koude Oorlog. Bekend is bijv. het Palomares incident in 1966, maar ook de in 1986 gezonken Sovjet-onderzeeër K-219 met 16 R-27U raketten en ca. 30 kernkoppen was destijds wereldnieuws. Broken Arrow incidenten hebben voorzover bekend nooit geleid tot nucleaire explosies, maar vaak wel tot ernstige radioactieve vervuiling. Wanneer de kans toeneemt dat het wél misgaat is als landen bijv. economisch in zwaar weer komen en er geen geld meer is voor de dure beveiliging. Dat was bijvoorbeeld het geval toen de Sovjet-Unie in 1991 uit elkaar viel en de communistische plan-economie naar een kapitalistische markt-economie moest transformeren. Overheidsdienaren waaronder ook militairen werden niet meer uitbetaald of kregen veel minder loon en werden verleid om bij te verdienen met stelen. De V.S. schoot gelukkig te hulp en werkte toen samen met de Russische Federatie om diefstal en sabotage van kernwapens te voorkomen.
Maar de nucleaire veiligheid bij de niet NWS-landen die kernwapens hebben zoals India, Pakistan, Iran en Noord-Korea, is de situatie vermoedelijk veel minder geavanceerd. Deze landen hebben minder toegang tot geavanceerde technologie en zullen meer moeten terugvallen op menselijke procedures, maar er is meestal ook gewoon minder budget. Bovendien lijkt geheimhouding een grotere rol te spelen, waardoor onafhankelijke auditing moeilijk wordt en onveilige zaken kunnen bijven voortbestaan.
Israel is een ander verhaal. Het land doet uiterst geheimzinnig en onbetrouwbaar over al haar nucleaire activiteiten en dus ook over het nationale nuclear surety program. Israel is begonnen met Plutonium productie na de oplevering in 1963 van de door Frankrijk ontworpen en gebouwde EL-102 onderzoeksreactor in Dimona. De EL-102 is een speciaal voor Israël aangepaste Franse EL-3 reactor. De EL-3 reactor gebruikt licht verrijkt Uranium, terwijl de EL-102 aangepast is voor gebruik van natuurlijk Uranium. Beide typen reactoren gebruiken zwaar water (D2O) als moderator. Zie ontwerp-details EL-3 en Plutonium-productie-details EL-102. De reactor is ontworpen voor een levensduur van max. 40 jaar, maar inmiddels gaat ie z'n 61e jaar in. Israel heeft o.a. een plaats op het Dimona-terrein om Spent Nuclear Fuel te begraven, een opwerkingsfabriek om Plutonium af te scheiden, een tritium-fabriek en ook een (centrifuge- en laser-)Uranium-verrijkingsfabriek. Alle nucleaire installaties worden niet door het IAEA gemonitored of geïnspecteerd. Israel heeft in het verleden heimelijk yellow cake (een natuurlijk Uranium-concentraat bestaande uit verschillende Uranium-oxides) gekocht in Argentinië, België en Zuid-Afrika. Ook zwaar water (D2O) is in de beginjaren heimelijk aangeschaft in Noorwegen, het V.K, Franrijk, Roemenië en de V.S.. BBC News berichtte in 2003 o.a. over een 2002 Israelische documentaire over Dimona, waarin oud-werknemers klaagden over de vele incidenten (branden, lekken, explosies). 168 oud-Dimona-werknemers die aan kanker lijden a.g.v. onveilige werkomstandigheden hebben d.m.v. een jarenlange rechtszaak in 2017 een schade-vergoeding toegekend gekregen. De toen voor landverraad veroordeelde net vrij gekomen klokkeluider Vanunu heeft in 2004 gewaarschuwd dat de reactor in een slecht onderhouden staat was. De geheimzinnigheid rondom de reactor in Dimona, is een goed voorbeeld van hoe dat kan leiden tot slechte veiligheids-procedures, reactor-onderhoud en ongetwijfeld ook een slecht nuclear surety program.
Voor landen die kortgeleden een heimelijk kernwapen-programma hebben opgestart of op zullen starten, is het heel waarschijnlijk dat een nuclear surity program een hele lage prioriteit zal hebben en daarmee wordt de kans aanmerkelijk vergroot op serieuze ongelukken.

Dirty Bombs

De 'dirty bomb' was oorspronkelijk de naam voor het ontwerp van een kernbom die tot doel had een groot gebied voor langere tijd zwaar radioactief te besmetten en daardoor ontoegankelijk voor menselijke bewoning te maken. Een bekend type is de 'Kobalt-bom'. Kobalt is een zilverachtig metaal dat bijvoorbeeld gebruikt wordt in oplaadbare batterijen. Een thermo-nucleaire bom (kernsplijting + kernfusie) krijgt een metalen mantel van Kobalt-59, de stabiele en niet-radioactieve Kobalt-isotoop die voornamelijk in kobalt-erts aanwezig is. Als na het kernsplijtings-gedeelte van de bom het kernfusie-gedeelte in werking treedt, dan wordt het kobalt-59 door de sterke neutronenflux getransformeerd in de radioactieve isotoop Kobalt-60. Door de hitte verdampt dit metaal en condenseert uiteindelijk weer in de atmosfeer of op stofdeeltjes. Er onstaat zo een zeer radioactieve fallout, want kobalt-60 heeft een halveringstijd van 5,27 jaar en vervalt naar Nikkel-60 met uitstoting van gamma-stralen van 1,17 en 1,33 MeV. Een groot gebied wordt zo voor tientallen jaren onbewoonbaar, maar een kort verblijf (bijv. reizen) blijft met beschermingsmiddelen wel mogelijk.
Tegenwoordig heeft het begrip dirty bomb de betekenis van een conventioneel explosief gekregen, dat hoog radioactief materiaal verspreid in een kleine beperkte omgeving. Maar met de komst van op afstand bestuurbare drones ligt een ander scenario veel meer voor de hand. Terroristen kunnen bijvoorbeeld uit gestolen Spent Nuclear Fuel elementen de radioactieve splijtstof pellets halen en in een glove-box vermalen tot poeder en dat verspreiden m.b.v. drones boven een zakencentrum, een vliegveld, een treinstation, een regeringscentrum, een electriciteitscentrale, fabrieken, scholen, etc.. De mogelijkheden zijn groot en de paniek die ontstaat zal ook groot zijn.
SNF-transporten, SNF-koel-bassins bij de kerncentrale en openlucht dry cask storage direct naast de kerncentrale, zouden beter beschermd moeten worden. Een volgetankt vliegtuig dat doelbewust crasht in een SNF-koel-bassin of dry cask storage plaats, zal heel veel radioactieve fallout veroorzaken, waardoor een groot gebied geëvacueerd zal moeten worden.

De Kerncentrale als Achilleshiel in een Oorlog

Hoewel het vernietigen van de energie-infrastructuur van een land volgens het oorlogsrecht een oorlogsmisdaad is als het geen militair doel betreft maar een burgerdoel, hebben we in de Rusland-Oekraïne oorlog gezien dat dit toch een belangrijke strategie vormt van Poetin in Oekraïne. Electriciteitscentrales zijn o.a. vaak gebombardeerd, maar ook waterkrachtstations en stuwdammen. Ook de aardgas-infrastructuur is een doelwit; Ondergrondse LNG-opslagplaatsen van Naftogaz en aardgas-distributiepunten zijn bijv. aangevallen. Oekraïnse kerncentrales zijn tot nu toe niet ernstig beschadigd of zelfs vernietigd, maar wel bedreigd. Oekraïne heeft 4 kerncentrales bestaande uit in totaal 14 kernrecatoren. De kerncentrale in Zaporizhzhia die bestaat uit 6 kernreactoren, is bezet door Rusland en de 6 reactoren zijn uit voorzorg in 'cold shutdown' gebracht. Maar Rusland is zéér wel in staat kerncentrales te vernietigen. De meeste kernreactoren hebben een 'containment'. Die bestaat uit een cillinder met daarop een halve bol. Het geheel is van gewapend beton met een gas- en vloeistofdichte binnenkant van 1,2 cm dikke stalen beplating. Het onderste cillindrische gedeelte van de containment is vaak meer dan 1,5 x zo dik als de koepel die er bovenop staat. Men gaat er namelijk van uit dat een vliegtuig in de meeste gevallen zal crashen tegen de cillinder en niet tegen de koepel. Die containment is - op papier - bestand tegen een crash met een verkeersvliegtuig en moet voorkomen dat de omgeving besmet raakt met hoog radioactief materiaal. Maar een zgn. bunker-buster bom komt van boven en die is dus gericht op de zwakkere koepel en zal die eenvoudig kunnen vernietigen. Bunker-busters gaan door meters gewapend beton heen. De Russische bunker-buster staat bekend onder de naam KAB-1500LG-Pr-E. Dit 1,5 ton zware laser-guided projectiel kan door de snelheid en de massa 3m gewapend beton penetreren vóórdat de lading na de inslag met enkele seconden vertraging bij het reactorvat explodeert. Afhankelijk van het type reactor is de dikte van de koepel meestal tussen 60 en 120cm. Een ideaal wapen dus om de containment van een kerncentrale mee te vernietigen en schade toe te brengen aan het reactorvat. Ook kan dit wapen met succes gebruikt worden om de Spent Fuel Pool (SFP), die zich vaak in een versterkt bijgebouw bevindt, zodanig te beschadigen dat de pool droog komt te staan en de verbruikte splijtstofelementen oververhit raken en met hoog-radioactieve emissies de omgeving vervuilen zoals in Fukushima gebeurd is. In beide gevallen zullen de autoriteiten tot evacuatie van de bevolking overgaan voor lange tijd. In een dichtbevolkt land als Nederland zal een dergelijke aanval op een nieuwe grote kerncentrale op de Maasvlakte tot evacuatie van Den Haag, Leiden en Rotterdam leiden. Nederland is niet in staat om die geëvacuaeerde bevolking en de ontwrichting (haven van Rotterdam én politiek en bestuurlijk Den Haag) van de samenleving op te vangen. Veel Nederlanders zullen moeten emigreren. Ook bij een vergelijkbare aanval op een nieuwe grote kerncentrale in Borssele zal het gevolg zijn dat de hele provincie Zeeland geëvacueerd zal moeten worden en de landbouw in die provincie voor tientallen jaren onmogelijk zal zijn. Rusland is sinds de Oekraïne oorlog hard bezig om het arsenaal zware bommen sterk uit te breiden. Wij hebben al kunnen zien dat die zware bommen veel ondergrondse bunkers van de AzovStal staalfabriek in Marioepol geheel konden vernietigen. In Marioepol ging het om FAB-1500 en FAB-3000 unguided zware bommen. Maar sinds eind 2023 is Rusland bezig om de FAB-1500's te transformeren tot glided bombs. Ze krijgen uitklapbare vleugels en GPS-coördinatie. Na afwerpen op 10 km hoogte kunnen ze zelfstandig 70 km ver doorvliegen naar hun voorgeprogammeerde doel met een nauwkeurigheid van 5m. Het vliegtuig dat de bom afwerpt kan zo buiten bereik van de vijandelijke radar en luchtdoelafweergeschut blijven. Toen bondskanselier Dr. Angela Merkel in 2011 de AtomAusstieg afkondigde in Duitsland, speelde de verslechterende/bedreigende relatie met Rusland/Poetin mogelijk al mee in haar achterhoofd.

De Kerncentrale als doelwit voor terroristische aanslagen

De containment (koepel) van een kernreactor zou bestand moeten zijn tegen de inslag van een vliegtuig. Dat is al jaren een vuistregel bij het ontwerp van een kernreactor. Maar een aantal typen reactoren die operationeel zijn, beschikken niet over een containment (o.a. de het Fukushima- en Chernobyl-type). Maar sinds de Fukushima-ramp staat ook de Spent Fuel Pool (SFP), waar alle afgewerkte splijtstof elementen een aantal jaren gekoeld en opgeslagen worden totdat ze wat minder warm en radioactief zijn, in de belangstelling als potentiële bron van nieuwe rampen. Van veel typen kernreactoren zijn de SFP's namelijk niet gelegen in een containment of versterkt bijgebouw (en/of beneden grondniveau) en dat maakt ze uiterst kwetsbaar. Als een SFP lek en/of beschadigd raakt, loopt het met boorzuur verrijkte koelwater uit het bassin en als de splijtstof-elementen beschadigd raken, raakt de kritische afstand van de splijtstof-elementen verloren en zakt de splijtstof in geconcentreerde vorm naar de bodem van het bassin, waar splijting opnieuw in gang gezet kan worden. Het Zirconium omhulsel van de spijtstof-staven kan in brand raken en zorgen voor een nog grotere concentratie van de splijtstof.
Maar houdt een containment van een moderne (!) kernreactor inderdaad een vliegtuig tegen? Naarmate vliegtuigen gemiddeld groter werden is de dikte en sterkte van de containment van nieuwe typen kernreactoren dat ook geworden. We zien diktes van 2 ft tot 5 ft (1,5m) In de praktijk is een vliegtuig-crash echter nooit realistisch getest. In 1988 is een Phantom F4 gevechtsvliegtuig met 800 km/u tegen een gewapend betonnen blok van 3m dik gelanceerd. Het blok overleefde; de Phantom niet. Maar een klein 3m dik betonnen blok is niet realistisch. In deze video zie je het blok mee bewegen bovendien zou 1,5 m dikte realistischer geweest zijn. Ook is een Phantom F4 geen verkeersvliegtuig; de Phantom F4 werd in de proef aangedreven door een raket en de brandstoftanks waren gevuld met water. Er zijn naderhand verschillende wetenschappelijke studies (bijv. Rawson et. al 2017, Qu et. al 2020) verschenen die aantonen dat een verkeersvliegtuig zoals een Boeing 707-320 of Airbus A320, Airbus A380 of Boeing 767 een Gen III NPP containment van 1,2 m, 2,5m niet kunnen binnendringen. Maar al die studies gaan uit van de cillinderwand van de containment en niet van de koepel, en de koepel is zwakker en logischer voor de inslag van een bunker buster bom, zoals hierboven staat beschreven. Veel hangt ook af van de stalen wapening en de kwaliteit van het beton. Voor een Gen. II NPP (zoals Borssele) is het een ander verhaal. De 50 meter hoge koepel van Borssele is van 60 centimeter dik beton en kan alleen een licht vliegtuig weerstaan. Maar de klap van de impact van een vliegtuig op de containment van een kernreactor kan de containment mogelijk wel heel laten, maar kan ook allerlei ongewenste bijkomende effecten in gang zetten, zoals problemen met de koeling of vermogensregeling of gewoon een brand op het complex van de kerosine die vrij komt. Bovendien heeft 9/11 bewezen dat terroristen inventief zijn. Iemand kan bijv. bedenken om gewoon een oud Boeing 747 vrachtvliegtuig te kopen of te huren en die vol te laden met zoveel mogelijk AmmoniumNitrate Fuel Oil (ANFO) explosief en te laten exploderen op een kerncentrale.

De Kerncentrale als Chantagemiddel in Gewapende Conflicten

In de oorlog Rusland-Oekraïne hebben we gezien dat de in Oekraïne gelegen Zaporizja-kerncentrale een groot militair object kan worden, dat allerlei strategische doelen kan dienen. De bezetting van een kerncentrale is een nieuw fenomeen in oorlogsvoering geworden, maar mogelijk dat ook terroristische groeperingen hierin nieuwe mogelijkheden zien. Als ie eenmaal bezet is kan het personeel gegijzeld worden. De kerncentrale kan gebruikt worden als munitie-opslagplaats, omdat de vijand de kerncentrale niet zal willen beschieten of bombarderen. Er kan worden gedreigd met vernietiging van de kerncentrale om de bevolking angst aan te jagen en te laten evacueren. De koelwater-voorziening (dam in de Djnepr rivier in Zaporizhzhia) kan vernietigd worden. De kerncentrale kan stilgelegd worden, waardoor een groot gebied geen stroom meer heeft. De kerncentrale kan worden afgesloten van het stroomnet waardoor er geen stroom meer is voor de koelpompen om de reactorkern te koelen, die altijd warm blijft ook nadat de reactor is stilgezet. De dieselbrandstof benodigd voor de noodaggregaten die de stroom voor de koelpompen moeten genereren, kan gestolen worden of gerantsoeneerd. Verse splijtstof of Spent Nuclear Fuel kan gestolen worden en gebruikt worden voor militaire doeleinden. Misschien is het helemaal niet zo 'handig' om een centrale energie-voorziening te hebben in tijden van oorlog en dat geldt zeker voor een kerncentrale. Een fijnmazig netwerk van thuisbatterijen, zonnepanelen en windturbines lijkt dan veel robuuster, maar ook veel veiliger.

Sabotage door Software

Alle moderne nucleaire installaties (o.m. kerncentrales, opwerkingsfabrieken, verrijkingsfabrieken) worden tegenwoordig bestuurd en operationeel gehouden met software. Meestal wordt er wel een zgn. 'air-gap' gehandhaaft. Dat wil zeggen dat er geen verbinding is tussen het lokale netwerk en het Internet. Vanaf het Internet kunnen systemen van nucleaire installaties dus niet gehacked worden. Maar er zijn zoveel andere mogelijkheden. In die software-systemen kan al een verborgen stukje kwaadaardige code zitten dat er bij de ontwikkelaar ervan al in is gestopt door saboteurs of hackers. Zoiets heet een Logic bomb. Die code wordt dan actief op een speciale datum en tijd en laat dan bijv. alle koelwaterpompen van een kernreactor te veel toeren maken waardoor ze defect raken. Of de logic bomb zorgt ervoor dat alle regelstaven omhoog gaan en niet meer neergelaten kunnen worden vanaf een bepaald tijdstip en de reactor snel te heet wordt en een meltdown ontstaat. Ook kunnen virussen het lokale netwerk in komen via een onbekende wifi-hotspot, USB-sticks, gegevensdragers, Bluetooth, Smartphones, Smartwatches, enz.. Een Logic bomb scenario zou er als volgt uit kunnen zien. Frankrijk heeft 20 identieke kernreactoren van het type P4 REP 1300 MWe in bedrijf. De P4 REP 1300's zijn aangepast om met Spinline te kunnen draaien. Spinline is een Modulair Digitaal Platform voor Safety Instrumentation & Control (I&C) Systems voor NPP's, ontwikkeld door het Franse Framatome.

Safety en non-Safety Modules in NPP I&C Systems

Kort gezegd monitort Spinline allerlei sensors in de kerncentrale en stuurt a.d.h.v. een regelset allerlei actuators aan op een maximaal veilige manier. Elke kerncentrale kan in principe uitgerust worden met Spinline. Het is misschien moeilijk, maar niet onmogelijk (!) om Spinline te infecteren met een logic bomb die op een bepaalde datum alle 20 P4 REP 1300's in Frankrijk onherstelbaar beschadigd. De paniek zal groot zijn en diverse landen zullen hun kerncentrales stil zetten en uitfaseren. Dat dit scenario een reëel risico is, bewijst de Stuxnet-aanval in 2010 op de Iraanse verrijkingssfabriek in Natanz, dat succesvol 1.000 ultra-centrifuges vernielde en dat het Iraanse nucleair wapenprogramma met jaren vertraagde. Stuxnet was een worm-virus ontwikkeld door de V.S. en Israel dat volgens oud-CIA-directeur Michael Hayden 1 a 2 miljard dollar gekost heeft. Saillant detail is dat ook de Nederlandse AIVD een belangrijke rol heeft gespeeld bij de uiteindelijke infectie.

Kwetsbaarheid van Reprocessing Plants (Opwerkingsfabrieken)

Opwerkingsfabrieken zijn vaak grote complexe fabrieken waar met gevaarlijke chemische en radioactieve stoffen, vloeistoffen en gassen wordt gewerkt, en die op het terrein dus ook opgeslagen worden. Dit maakt het natuurlijk uitermate interessant voor terroristische groeperingen of mogelijk vijandige mogendheden. Zo bevindt zich altijd een SNF-pool op het terrein waar zich verbruikte (warme) splijtstofelementen in bevinden die gekoeld moeten worden en er wachten totdat ze verwerkt worden. Een zware explosie in een SNF-pool kan een enorme meltdown veroorzaken en dus radioactieve besmetting van de omgeving. Een (gekaapt) vliegtuig met volle brandstoftanks dat zich te pletter vliegt in die opwerkingsfabriek veroorzaakt nog veel meer ellende. Opwerkingsfabrieken liggen daarom zo mogelijk altijd in een no-fly zone en er bevindt zich op het terrein meestal ook militair luchtdoelafweergeschut en een radar-installatie. Vliegtuigen die de no-fly zone invliegen krijgen onmiddelijk interceptie van een militaire straaljager of worden neergeschoten. Veiligheidsprocedures zijn streng. Militaire opwerkingsfabrieken zijn inmiddels allemaal gesloten want NWS-landen hebben allemaal Plutonium-overschotten. Wat er over blijft zijn zwaar chemisch en radiologisch vervuilde terreinen en het kost meestal tientallen miljarden euros en vele jaren om dat allemaal veilig op te ruimen. Een voorbeeld is bijv. de Sellafield plant (v/h Windscale) in het V.K..In de wereld zijn nog maar een paar opwerkingsfabrieken over. In West-Europa is dat La Hague in Frankrijk.

Referenties

Nuclear security, the big lie:

Page updated

Google Sites

Report abuse