Krypton-85

In de W&O bijlage van 27 mei j.l. geeft Lucas Reijnders een boekrecensie waarvan de strekking kennelijk luidt dat het radioactief verval van het edelgas 85Kr een ernstige verstoring veroorzaakt in de ionisatiegraad van de atmosfeer.

Hij pleit dan ook voor een snelle en krasse vermindering van de krypton uitstoot. Een kritische lezer vraagt zich af of die zorg wel gerechtvaardigd is.

In onze atmosfeer komt van nature een ander radioactief edelgas voor: ²²²Rn (radon). Dit gas ontstaat door het radioactief verval van ²²6Ra (radium) dat in alle aardse materialen voorkomt. In de Nederlandse buitenlucht variëren de concentraties gemiddeld over een jaar, afhankelijk van de locatie, tussen 1 en 10 Bq m-³. Op sommige plaatsen in zuidoost Duitsland bedraagt die concentratie zo'n 50 Bq m-³. In woningen is de concentratie ongeveer een factor 10 hoger.

Over de gehele wereld rekent men met een gemiddelde concentratie van 10 tot 20 Bq m-³ boven de continenten en met ca. 0,1 Bq m-³ boven de oceanen. De activiteitsconcentratie van krypton is dus boven de oceanen ongeveer 10 keer groter dan van radon: 1 vervallend atoom per kubieke meter per seconde.

Om het aantal ionisaties te kunnen vergelijken is de energie van belang die bij het verval voor ionisatie beschikbaar komt. (Voor een ionisatie is een bepaalde hoeveelheid energie nodig; het aantal ionisaties is dus evenredig met de voor ionisatie beschikbare energie.) Krypton-85 gaat via bèta-verval over in 85Rb met een verval energie van 0.7 MeV en per vervallend atoom gemiddeld 0,22 MeV aan gamma-straling. De energie van het bèta-verval wordt opgedeeld tussen een antineutrino met te verwaarlozen ioniserend vermogen en een elektron dat gemiddeld ongeveer 1/3 deel van de vervalenergie meekrijgt. De energie van de gamma-straling is geheel voor ionisatie beschikbaar. Dus per vervallend krypton atoom komt 0,23 + 0,22 = 0,45 MeV voor ionisaties ter beschikking.

Het verval van ²²²Rn is gecompliceerder: via alfa- en beta-verval gaat radon over in het stabiele ²º6Pb (lood). Bij een aantal van die stappen wordt ook nog gamma-straling uitgezonden. Na 7 stappen, die bij elkaar ongeveer een uur in beslag nemen, wordt ²¹ºPb bereikt met een halveringstijd van 21 jaar.

We zullen voor deze afschatting ervan uitgaan dat ²¹ºPb door regen en of uitzakken uit de atmosfeer is verwijderd alvorens het verder vervalt en ons alleen op de eerste 7 stappen concentreren.

Bij het alfa-verval is de gesommeerde vervalenergie 19,2 MeV, bij het bèta-verval 3,9 MeV en bij het gamma-verval ook nog eens een paar MeV. De energie die bij het alfa- en gamma-verval vrijkomt is volledig voor ionisatie beschikbaar; bij het bèta-verval slechts een derde. We mogen dus concluderen dat bij het verval van een ²²²Rn-atoom een factor 50 meer ionisaties optreden dan bij het verval van een 85Kr atoom.

Radon en de bijbehorende vervalprodukten spelen inderdaad een belangrijke rol in atmosferische elektriciteit. Nabij het aardoppervlak is bijna de helft van de ionisaties het gevolg van het radonverval: ca. 5000 ionenparen per liter per seconde.

Samenvattend mogen we stellen dat radon boven de oceanen zo'n 5 keer, boven de continenten ruim duizend keer en in woningen meer dan 10.000 keer meer ionisaties per kubieke meter per seconde teweeg brengt dan krypton. Het waarschuwing dat krypton uit kerncentrales de atmosfeer zal ioniseren, lijkt dus enigszins overdreven.