Radioactiviteit in zeewater is veel minder gevaarlijk dan op land.

Samenvatting.

Emeritus professor Jan Goudriaan heeft het gevaar van de verspreiding van radioactief materiaal in zee vergeleken met op land. Zijn conclusie is dat de zee veel veiliger is dan land. Hij licht dit in detail toe voor de drie belangrijkste radioactieve stoffen die vrij kunnen komen bij een ernstig kernongeval, te weten Jodium-131, Cesium-137 en Strontium-90. Ook gaat hij in op de situatie in de Ierse zee en stelt daarnaast vast dat na Fukushima ongelukkige keuzes zijn gemaakt bij de afhandeling van het licht radioactief koelwater.

Inleiding.

Emeritus professor Jan Goudriaan heeft een vergelijking gemaakt van het gevaar van verspreiding van radioactief materiaal op land of in zee. Hij komt tot de conclusie dat radioactiviteit in zeewater lang niet zo gevaarlijk is als op land.

Mensen kunnen radioactieve straling ondergaan omdat ze zich op een plaats bevinden waar straling aanwezig is. De intensiteit van de straling daalt met het kwadraat van de afstand, en andersom. Het menselijk lichaam kan ook radioactief materiaal opnemen. Dan is de afstand van de stralingsbron tot de lichaamscellen heel klein met als gevolg dat de schadelijkheid groot is. Het artikel gaat vooral over de laatste situatie.

Prof Goudriaan gaat uit van drie verschillen tussen land en zee. In de eerste plaats houdt zeewater straling heel goed tegen. In de tweede plaats is de totale massa van het zeewater veel groter dan het totaal van de atmosfeer en de bovenlaag van de aarde die besmet zou worden, waardoor radioactief materiaal in zee sterk verdund wordt. Tenslotte zijn deze radioactieve isotopen alleen gevaarlijk als ze door plant, mens of dier opgenomen worden. In zee zitten zoveel meer niet-radioactieve isotopen dat levende wezens vrijwel uitsluitend de ongevaarlijke stoffen zullen opnemen.

Zeewater als afscherming.

Zeewater als afscherming. Als we uitgaan van de drie soorten straling -alfa, beta en gammastraling- die radioactief materiaal afgeeft, dan is alfastraling geen probleem want die wordt al door een vloeipapiertje tegengehouden, dus zeker door een beetje zeewater. Betastraling komt een paar centimeter verder. De doordringende gammastraling komt in zeewater niet meer dan een paar meter ver. Van ieder gevaarlijk radioactief materiaal is na 10 meter zeewater dus niets meer te merken.

De oceanen bevatten enorme hoeveelheden water, in gewicht vele malen meer dan alle lucht en bovenlaag van het land samen. Radioactief materiaal op land blijft op een bepaalde plaats liggen al kan een deel door rivieren en wind verspreid worden. In zeewater wordt het radioactief materiaal heel sterk verdund. Een voorbeeld: In de zestiger jaren van de vorige eeuw is bij kernbomproeven honderdmaal zoveel radioactiviteit in het milieu gebracht als door Tsjernobyl. Maar de intensiteit van het voornaamste bestanddeel, plutonium, is 0,1 Bq/m³ (Hirose 2009). Dit is verwaarloosbaar ten opzichte van de natuurlijke radioactiviteit van zeewater, die 12000 Bq/m³ bedraagt.

In zeewater zit 400 gram kalium per kubieke meter met daarin een gehalte van 0,012% van de radioactieve isotoop Kalium-40, een betastraler. In ons menselijk lichaam zit ook kalium. Wij stralen daarom zelf ongeveer acht keer zo veel als zeewater.

Gammastraling komt in water nooit verder dan zo’n tien meter. Om deze reden wordt hoog-radioactief afval in “piscines” opgeslagen. Deze waterbaden dienen tevens om de warmte af te voeren.

Radioactief materiaal kan door zeestromingen verspreid worden. Maar er is geen enkele reden aan te nemen dat dit materiaal zich aan de oppervlakte zal ophopen. Het zeewater zal altijd voor afscherming zorgen.

Verdunning door de zee.

In zeewater komen van nature allerlei stoffen voor. In de tabel de hoeveelheid van enkele belangrijke stoffen in grammen per gram zeewater, en het aantal kilogrammen per kubieke kilometer zeewater.

Zeewater bevat ook van nature diverse stoffen die radioactief zijn, zij het in zeer kleine hoeveelheden. De belangrijkste zijn het genoemde Kalium-40 en koolstof C-14. Ook opgelost uranium draagt een klein beetje bij. Een kubieke kilometer zeewater bevat 12 TBq (10¹²) straling; een liter 12 Bq. Eén Becquerel (Bq) betekent één radioactief verval per seconde.

Voor levende organismen zijn Jodium, Cesium en Strontium van belang omdat zij deze stoffen opnemen. Na een kernongeval kunnen radioactieve isotopen van deze elementen in zee terecht komen. Hierna wordt op ieder van deze drie elementen nader ingegaan.

Jodium 131.

In Tsjernobyl is ongeveer 400 gram radioactief jodium vrijgekomen. Als dit in één kubieke kilometer zeewater terecht zou komen zou nog niet één op de honderdduizend deeltjes radioactief jodium zijn. De zee is nog vele malen groter dus de kans dat een organisme een radioactief deeltje jodium opneemt is als gevolg van deze verdunning verwaarloosbaar klein.

Van deze verdunning wordt gebruik gemaakt door kinderen direct na de ramp jodiumtabletten te geven. De schildklier van kinderen in de groei neemt jodium op. Als zij volop niet-radioactief jodium geslikt hebben zal direct daarna de schildklier niet ook nog eens radioactief jodium opnemen. De kinderen worden op deze manier beschermd. Onmiddellijk na de ramp is er het meeste radioactief jodium. Omdat de halfwaardetijd van jodium maar acht dagen is, wordt het gevaar steeds minder. Het is dus zaak de tabletten zo kort mogelijk na de ramp te slikken, later hoeft het niet meer. Begint men te laat dan heeft de schildklier al radioactief jodium opgenomen en heeft slikken geen zin meer.

Zeevis, schelpdieren en zeewier zijn een belangrijke bron van jodium, daarom komt een tekort aan jodium alleen in het binnenland voor. Mocht een hoeveelheid radioactief jodium zoals in Tsjernobyl is vrijgekomen (400 gram) in zee komen dan zijn de gevolgen minimaal omdat zeewater al zoveel jodium bevat (zie tabel) dat de hoeveelheid uit de kernramp daarbij in het niet valt.

Cesium-137.

Bij de ramp van Tsjernobyl is 85 PBq (10¹⁵) ofwel 26 kg radioactief cesium vrijgekomen. Dit cesium is een beta- en gammastraler met een halfwaardetijd van ongeveer 30 jaar. Ons lichaam heeft kalium nodig, bijvoorbeeld voor spierweefsel en de zenuwen. Helaas ziet ons lichaam bijna geen verschil tussen cesium en kalium zodat cesium door ons lichaam opgenomen kan worden alsof het kalium was. Gezien de halfwaardetijd van 30 jaar wordt vaak gevreesd dat het ook zo lang in ons lichaam zal blijven. Dat is echter niet het geval, de biologische halfwaardetijd ligt in de orde van 50 dagen (https://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/te_1009_prn.pdf). Deze korte tijdsduur komt door voortdurende stofwisseling en vervanging door niet-radioactieve isotopen. De vrees dat door Tsjernobyl in de toekomst nog enkele duizenden slachtoffers zullen vallen is dan ook speculatief.

Zou het Cesium-137 dat in Tsjernobyl vrijgekomen is, in zee gekomen zijn, dan zou dit opgaan in het van nature al in zee aanwezige cesium. Ervan uitgaande dat zeewater als gevolg van de natuurlijk aanwezige radioactieve stoffen 12 Bq per liter straalt dan komt de totale hoeveelheid van 85 PBq (10¹⁵) cesium uit Tsjernobyl overeen met de radioactiviteit van 7100 kubieke kilometer zeewater, evenveel als 50 x 50 kilometer oceaan met een gemiddelde oceaandiepte van drie kilometer. Dit is veel minder dan wat door Tsjernobyl besmet is geraakt. Radioactieve besmetting op land is dus veel ernstiger dan op zee.

Ten aanzien van het radioactief cesium is hier een ander aspect ook belangrijk. Zeewater bevat

ongeveer 2 mg cesium per kubieke meter. In bovenstaand voorbeeld zou het toegevoegde radioactieve cesium slechts 1,8 ppm (delen per miljoen) uitmaken van het reeds aanwezige Cesium.

Daar komt nog bij dat organismen cesium voor kalium kunnen aanzien. Maar in zeewater zit tweehonderdduizend keer meer kalium dan cesium zodat de kans dat organismen een radioactief deeltje cesium opnemen verwaarloosbaar klein is. Dit is dan ook in Fukushima gebleken.

In Fukushima heeft onderzoeken van Grossman (2013) en Chen (2013) aangetoond dat de consumptie van de meest ernstig besmette vis onverwacht slechts tot een toename met enkele tientallen procenten van de natuurlijke stralingsbelasting van de bevolking heeft geleid. Uit tabel C18 van het UNSCEAR rapport over Fukushima is op te maken dat visconsumptie daar slechts één duizendste deel heeft bijgedragen aan de totale stralingsbelasting van de bevolking, en dat terwijl toch meer dan de helft van het vrijgekomen cesium in zee is beland.

Strontium-90.

In Tsjernobyl is ongeveer 10 PBq (10¹⁵) radioactief strontium, veel minder dan radioactief cesium, vrijgekomen. In Fukushima was het nog veel minder.

Mensen kunnen strontium opnemen omdat het lichaam het aanziet voor calcium dat nodig is voor de bot-opbouw. Voor strontium geldt nog in sterkere mate dan voor cesium dat het verdrongen wordt door het natuurlijke niet-radioactief strontium omdat de reeds aanwezige natuurlijke concentratie van strontium in zeewater (zie tabel) veel hoger is dan dat van cesium. Daarnaast moet strontium bij opname door organismen ook nog concurreren met calcium dat evenals kalium in relatief hoge concentratie in zeewater aanwezig is. In rapportage over radioactiviteit van de vis rondom Fukushima wordt strontium dan ook niet genoemd; waarschijnlijk was het niet eens aantoonbaar.

De Ierse Zee.

Een totaal andere situatie dan bij Fukushima doet zich voor in de Ierse Zee waar de besmetting juist geleidelijk heeft plaatsgevonden door lozing uit Sellafield van eind jaren ’70 tot begin jaren ’80. In het Greenpeace rapport van 1998 staan enkele getallen over deze vervuiling. De hoeveelheden cesium en strontium blijken veel kleiner dan wat in Tsjernobyl is vrijgekomen. Het ligt voor de hand dat de lozingen vanwege de lange tijdsduur in een enorm watervolume zijn verdund. Men kan slechts concluderen dat hier met cesium en strontium niets aan de hand is, of geweest is.

Met plutonium is dat anders. Dat is in relatief grote hoeveelheden geloosd, volgens Hirose (2009) in totaal 0,68 PBq (10¹⁵) plutonium ofwel ongeveer 250 kg. In Tsjernobyl was dat ‘slechts’ 0,06 PBq.

Bij kernbomproeven in de zestiger jaren is veel meer vrijgekomen (11 PBq) maar dat is over een veel groter oppervlak verdeeld.

Hoe ernstig is de situatie in de Ierse Zee nu? De concentratie aan plutonium veroorzaakt aan het zeeoppervlak ongeveer 0,1 Bq per kubieke meter. Dat is veel minder dan verwacht zou mogen worden gezien de geloosde hoeveelheid. Alleen goed doormengen in de Ierse Zee zonder uitwisseling met de bodem of de oceaan zou geleid moeten hebben tot 50 Bq per kubieke meter, dus vijfhonderd keer meer. Inderdaad is rond 1980 nog 50 Bq per kubieke meter gemeten (Mitchell et al in Kudo, 2000). Daarna is het gestaag gedaald door wegstromen naar de oceaan en door sedimentatie; dit laatste vooral omdat plutonium slecht oplosbaar is en zich aan vaste deeltjes bindt.

In de westelijke Ierse Zee, waar nooit geloosd is, wordt 0,1 Bq per kubieke meter aan plutonium gemeten. In het onderzoek van Mitchell wordt aangenomen dat zeer geleidelijke remobilisatie uit het sediment daarvan de oorzaak is.

Opgemerkt mag worden dat deze 0,1 Bq per kubieke meter uitermate weinig is ten opzichte van de natuurlijke radioactiviteit van zeewater van 12000 Bq per kubieke meter.

Conclusie.

De zee is veel minder gevoelig voor radioactieve besmetting dan het landoppervlak. Mocht er ongelukkigerwijs radioactiviteit vrijkomen, dan lijken pogingen als in Fukushima die beoogden te verhinderen dat radioactief water naar zee wegstroomt, niet van juist inzicht in deze materie te getuigen.

Referenties.

Chen, Ying, 2013. Evaluation of radioactivity cencentrations from the Fukushima nucleair accident in fish products and associated risk to fish consumers. Radiation Protection Dosimetry. 2013 Nov; 157(1): 1-5

Hirose, K, 2009. Plutonium in the ocean environment: Its distributions and behavior. Journal of nucleair and radiochemical sciences, 10(1): 7-16.

Greenpeace, 1998. Report on the world’s oceans.

Mitchell, P.I., A.B. Downes, L. Léon Vintró. and C.A. McMahon, 2000. Studies of the specification, colloidal association and remobilistaion of plutonium in the marine environment. In Kudo (2000).

UNSCEAR, 2013. Sources, effects and risks of ionizing radiation. Annex A. Levels and effects of radiation exposure due to the nucleair accident after the 2011 great east-Japan earthquake and tsunami.

Help mee het klimaatprobleem op te lossen.
Sluit u aan bij de community  “Vrienden van het Thorium“.
Daar zijn geen kosten of verplichtingen aan verbonden.

Alleen commentaar geven mag natuurlijk ook.