Radioactieve kernen gericht laten ontploffen met gammastraling?

Radioactieve vervuiling is één van de geniepigste vormen van vervuiling. Chemisch is er bijvoorbeeld haast geen verschil tussen radioactief jodium-131 en niet-radioactief jodium. Het enige verschil is het aantal neutronen in de atoomkern. Het is dan ook technisch vrijwel onmogelijk om radioactieve kernen er uit te filteren. Misschien is er echter een andere oplossing, met dank aan een aantal slimme Japanners.

Eerder schreven we al over de theoretische doorbraak waarmee Japanners er in slaagden, met behulp van gammastraling nieuwe radioactieve isotopen te produceren. Wie het nieuws rond Fukushima volgt, weet dat de Japanners nu juist te kampen hebben met het tegenovergestelde probleem: zwaar vervuild radioactief water. Zou het niet mogelijk zijn met behulp van gammastraling de instabiele radioactieve stoffen uiteen te laten vallen in stabiele kernen? Het omgekeerde effect dus?

Wat maakt een kern radioactief?
Elke atoomkern heeft een aantal positief geladen protonen met nul of meer neutrale neutronen. Het proton is stabiel. Neutronen vallen in ongeveer tien minuten uit elkaar in een proton en een elektron, maar in een atoomkern zijn ze wel stabiel (of veranderen protonen en neutronen voortdurend in elkaar). Protonen trekken de negatief geladen elektronen aan, zodat het hele atoom elektrisch neutraal wordt. Daardoor ontstaat een elektronenwolk rond de kern. Het aantal elektronen (en dus het aantal protonen) bepaalt de chemische eigenschappen van het atoom. Zo gedragen protium (een waterstofatoom met alleen een proton, zoals bijna alle waterstofatomen) en deuterium (een waterstofatoom met een proton en neutron in de kern) zich chemisch gezien bijna exact hetzelfde. Zwaar water (deuteriumoxide) lijkt precies op normaal water (met een iets hoger kookpunt).

Er komen iets meer dan negentig elementen (atoomsoorten) van nature voor. Het zwaarste natuurlijke element, uranium, heeft in de kern 92 protonen en 143 of 146 neutronen. Is in een kern in verhouding het aantal protonen of het aantal neutronen te hoog, dan wordt de kern instabiel en valt na verloop van tijd uiteen in een lichtere kern. Hierbij komt radioactieve straling vrij. Het zwaarste stabiele element is bismut. Alle elementen zwaarder dan bismut, zoals uranium, zelfs bismut zelf, vallen uiteindelijk uit elkaar. Dat geldt ook voor de onstabiele isotopen (alles met een andere kleur dan zwart-wit in de grafiek).

Of en wanneer een radioactieve kern uit elkaar valt is, voor zover we dat weten, een kwestie van toeval. We weten alleen hoe groot de kans is dat een bepaald type atoomkern uit elkaar valt. Zo is de vervaltijd van uranium-238, de meest voorkomende vorm van uranium, ongeveer 4,4 miljard jaar. Van alle uranium dat bestond sinds het ontstaan van de aarde is dus nog maar de helft over. Wat je wil is dat je met de een of andere techniek radioactieve isotopen snel uit elkaar kan laten vallen, als het ware het laatste zetje geeft om hun overtollige protonen, neutronen of elektronen (door uiteenvallen van een neutron) te dumpen.

Misschien dat een radioactieve kern met een uitgekiende golflengte gammastraling, of een hoogfrequent elektromagnetisch veld, in een vibratie is te brengen waarmee specifiek die isotoop wordt aangeslagen en uit elkaar gaat vallen. Daarmee zou je een voor een alle radioactieve isotopen kunnen uitschakelen, van zwaar naar licht. Misschien dat je met een hoge dosis neutrino’s hetzelfde effect zou kunnen bereiken. Aanwijzingen dat er een geheimzinnige invloed van de jaargetijden op radioactief verval is, zijn er. Misschien komt dit door een donkere-materiewolk waar de aarde sneller doorheen vliegt op een gegeven moment…