211service.com
Kedjereaktioner återuppstod i Fukushima efter tsunamin, säger ny studie
Kärnreaktorer producerar radioaktiva biprodukter som sönderfaller i olika takt. En vanlig biprodukt är jod-131 som har en halveringstid på cirka 8 dagar medan en annan är cesium-137 med en halveringstid på cirka 30 år.
När en reaktor stängs av sönderfaller jodet snabbare så förhållandet mellan dessa två isotoper förändras snabbt under en period av dagar. Det är därför att mäta detta förhållande är ett bra sätt att räkna ut när kärnreaktionerna upphörde.
Det finns dock några komplicerande faktorer. Den viktigaste av dessa är att förhållandet jod-131 och cesium-137 till att börja med beror på hur länge reaktorn har varit i drift och därför inte är konstant.
Det beror på att, efter att en reaktor har slagits på, når nivåerna av jod-131 en jämvikt på en tidsskala som liknar dess halveringstid på cirka 8 dagar.
Men cesium-137, med en halveringstid på 30 år, tar mycket längre tid att nå jämvikt. I alla avseenden fortsätter halterna av cesium-137 i en reaktor att växa stadigt under de tidsskalor som reaktorer vanligtvis drivs över.
Fukushima-reaktorn drabbades av en jordbävning med magnitud 9 klockan 14:46 lokal tid den 11 mars. De tre reaktorerna i drift där stängdes omedelbart av.
Ungefär en timme senare drabbades dock anläggningen av en tsunami med vågor upp till 5 meters höjd. Detta förstörde reaktorernas elektriska kylförmåga och reaktorerna började värmas upp. Reaktionen mellan vattenånga och kärnbränslenas zirkoniumkapsling genererade väte som exploderade i reaktorerna 1, 3 och 4.
Frågan som många människor tänker på är om det heta kärnbränslet sedan smälte och tillät en kritisk massa av smält bränsle att bildas, vilket gjorde att kedjereaktioner kunde starta om.
Idag säger Tetsuo Matsui vid University of Tokyo att de begränsade uppgifterna från Fukushima indikerar att kärnkedjereaktioner måste ha återuppstått i Fuksuhima upp till 12 dagar efter olyckan.
Matsui säger att bevisen kommer från mätningar av förhållandet mellan cesium-137 och jod-131 på flera punkter runt anläggningen och i havsvattnet i närheten. Han har räknat ut vad startkvoten måste ha varit genom att anta att reaktorerna hade varit i drift i mellan 7 och 12 månader.
Han säger att förhållandena från avlopp vid reaktor 1 och 3 i Fukushima överensstämmer med att kärnreaktionerna hade avslutats vid tidpunkten för jordbävningen.
Data från avloppet nära reaktor 2 och från kyldammen vid reaktor 4, där använda bränslestavar förvaras, tyder dock på att reaktionerna måste ha brunnit långt senare.
Data från vattenproverna från kylbassängen enhet 4 och från avloppet nära enhet 2-reaktorn visar anomalier som, om de är korrekta, kan indikera att vissa av dessa klyvningsprodukter producerades av kedjereaktioner som återuppstod efter jordbävningen, säger han.
Dessa kedjereaktioner ska ha inträffat en betydande tid efter olyckan. Det skulle vara svårt att förstå den observerade anomalien nära enhet-2-reaktorn utan att anta att en betydande mängd fissionsprodukter producerades minst 10 - 15 dagar efter X-dagen, säger Matsui.
Så saker i reaktor 2 måste ha varit extremt farliga ända fram till slutet av mars.
Matsui påpekar att det finns några potentiella frågetecken kring uppgifterna. En möjlighet är att de kemiska egenskaperna hos cesium och jod kan innebära att de spolas bort från reaktorerna i olika hastigheter, vilket ändrar deras förhållande.
Men det är svårt att se vilka kemiska processer som kan vara ansvariga för detta och ännu svårare att förstå varför de skulle inträffa på vissa ställen men inte på andra i Fukushima.
Det kommer naturligtvis inte att vara möjligt att avgöra exakt vad som hände i reaktor 2 och i använt bränsledamm vid reaktor 4 förrän platserna kan fysiskt undersökas i detalj.
Men under tiden ger Matsuis analys oss en av de bästa insikterna hittills i naturkatastrofen som utspelade sig efter tsunamin.
Ref: arxiv.org/abs/1105.0242 : Dechiffrera de uppmätta förhållandena mellan jod-131 och cesium-137 vid Fukushima-reaktorerna