Op 28 augustus 2003 wordt de Russische onderzeeër K-159 door een sleepboot weggesleept uit de marinebasis Gremikha in het noordwesten van Rusland. Vier drijvende pontons zijn bevestigd aan de 107 meter lange, roestige romp die, samen met andere kernonderzeeërs uit de Koude Oorlog, in Moermansk zal worden gesloopt.
Twee dagen later belandt de onderzeeër in de Barentszzee voor het eiland Kildin in een storm. Tot 4 meter hoge golven en zware windstoten rukken de pontons los, waarna de onderzeeër water maakt en uiteindelijk met negen bemanningsleden zinkt naar de zeebodem op een diepte van 246 meter.
De onderzeeër moet worden gesloopt omdat zijn motor werd aangedreven door een kernreactor, die nog steeds vol zit met radioactieve stoffen. En de K-159 is niet de enige. Het wrak van de kernonderzeeër K-27 werd in 1982 tot zinken gebracht en ligt sindsdien op circa 30 meter diepte in zee bij de Nova Zembla-archipel.
Vier uitgediende kernreactoren van de onderzeeboten K-11, K-19 en K-140 en de ijsbreker Lenin liggen eveneens op de poolzeebodem. De onderzeeërs en reactoren vormen zo’n 90 procent van het radioactieve materiaal op de bodem van de Noordelijke IJszee.
De K-159 en K-27 bevatten samen een kwart van de dosis straling die in 2011 in één maand ontsnapte na de meltdown van de reactor in het Japanse Fukushima.
Ubåden K-159 blev holdt oppe af fire pontoner, indtil den i 2003 sank i et kraftigt blæsevejr, mens den var på vej i havn for at blive skrottet.
Het zoute water heeft zich al door de rompen en reactoren heen gevreten, en als het radioactieve materiaal vrijkomt, krijgen we een milieuramp met een omvang als die van Fukushima. Daarom gaat Rusland nu, met hulp van Noorwegen, een grootschalige reddingsoperatie in gang zetten.
Vanaf 2022 moeten de wrakken van de K-159 en K-27 worden geborgen, zodat de zeer radioactieve inhoud van de reactoren van de onderzeeër in veiligheid kan worden gebracht voordat er een ramp plaatsvindt die het milieu en de natuur in de zeeën ten noorden van Rusland en Noorwegen voorgoed verandert.
Onderzeeërs varen op kernenergie
Kernonderzeeërs worden voortgestuwd dankzij de splijting van atoomkernen, ook wel fissie genoemd, waarbij veel straling en energie vrijkomen. De energie verhit onder hoge druk water of vloeibaar metaal dat via leidingen door een stoomgenerator wordt gepompt.
Het water in de generator staat onder een lagere druk, waardoor het kan verdampen. De stoom drijft een turbine aan die elektriciteit opwekt voor de motor.
In de jaren 1950 loste kernenergie diesel af als duikbootbrandstof, en nu zijn er nog zo’n 200 kernreactoren in onderzeeërs en schepen. Het voordeel van kernreactoren in duikboten is dat ze geen zuurstof nodig hebben.
Een onderzeeër met dieselmotor moet doorgaans om de paar dagen boven komen om lucht aan te zuigen. Dit kost tijd en stelt de onderzeeër bloot aan vijanden.
Circa 18.000 radioactieve voorwerpen liggen er in de Barentszzee en Karazee ten noorden van Rusland. Onderzeeërs zijn aangeduid met zwart, vloeibaar kernafval met geel en vast kernafval met oranje.
Ter vergelijking: een kernonderzeeër kan in principe voor onbepaalde tijd diep duiken en hoeft alleen maar boven te komen om voorraden voor de bemanning in te laden.
Maar kernonderzeeërs zijn niet geheel zonder risico. Als de kernbrandstof door de afscherming van de reactor weglekt, kan dit rampzalige gevolgen hebben.
Sinds de Koude Oorlog zijn er wel zeven Russische kernonderzeeërs gezonken.
Het wellicht bekendste ongeval vond plaats in 2000, toen de Koersk met 118 bemanningsleden ten onder ging. De onderzeeër is in 2001 onder grote belangstelling van de media van de zeebodem gehaald.
Onderzeeërs met een eigen minikerncentrale
De gezonken kernonderzeeërs K-27 en K-159 voeren op energie van atoomkernen van gespleten uranium. Splijting wordt ook toegepast in kerncentrales. De methode creëert bergen energie en vereist geen zuurstof, waardoor de onderzeeër lange tijd onder water kan zijn.
Splijting van uranium maakt energie vrij
Uraniumatomen worden gespleten en staan energie af in de vorm van warmte en gammastraling. De hitte warmt water of vloeibaar metaal op dat in leidingen langs de reactor circuleert.
Warmte start stoomgenerator op
De verhitte vloeistof loopt van de reactor naar een stoomgenerator, die net als de reactor achter een krachtig metalen schild zit. Hier zorgt de hitte ervoor dat water verdampt.
Turbine drijft motor van de onderzeeër aan
De stoom gaat naar een turbine die de elektromotor aandrijft, waardoor de schroef van de onderzeeër begint te draaien. Ook wordt er stroom voor verlichting en computers opgewekt.
Stoom condenseert en wordt hergebruikt
Nadat de stoom zich langs de turbine heeft geperst, koelt deze weer af tot een vloeistof. Die wordt teruggepompt naar de stoomgenerator, zodat het hele proces kan worden herhaald.
Straling kan zeeleven treffen
De onderzeeërs K-27 en K-159 zijn na de schipbreuk bezocht door onderwaterrobots met camera’s, onder meer in 2012, waarbij Noorwegen en Rusland samenwerkten. De rompen zijn nog relatief intact, maar ze zijn kwetsbaar, en daarom vrezen onderzoekers en autoriteiten voor de toekomst.
Het Noorse directoraat voor stralingsbescherming en nucleaire veiligheid schreef in 2017 in een rapport over de K-159 dat er een risico bestaat dat zeewater de reactor binnendringt, wat tot een ‘noodsituatie’ op 246 meter diepte zal leiden.
🎬 Dyk med ned og se vraget af ubåden K-27
In 2012 stuurde een Russisch-Noorse expeditie een onderwaterrobot naar het wrak van de kernonderzeeër K-27, die zich op circa 30 meter diepte in de Baai van Stepovogo bevindt.
De Russen willen niet langer wachten: de onderzeeërs moeten worden geborgen. Dat zal een slordige 200 miljoen euro kosten.
Maar het moet nu gebeuren, voordat radioactieve stoffen uit de reactoren van de onderzeeërs in de Karazee en Barentszzee beginnen te lekken.
Want hier leven enkele van de grootste bestanden van haring, lodde en kabeljauw op aarde, en bovendien veel ijsberen, walvissen en andere dieren.
Radioactieve stoffen van de onderzeeërs tasten niet alleen het milieu en de natuur in het noordpoolgebied aan. Al worden deze stoffen verdund in het zeewater, ze kunnen in gevaarlijke doses op je bord belanden.
Radioactieve isotopen zoals cesium-137 en strontium-90 lossen op in water en worden opgenomen door plantaardig plankton. Dit wordt gegeten door dierlijk plankton, dat weer gegeten wordt door vissen, en die door grotere vissen enzovoort. De stoffen worden sneller opgenomen dan uitgescheiden en zo hopen ze zich steeds meer op.
Dit proces noemen we bioaccumulatie. In het ergste geval nemen vissen zo veel radioactief afval op dat het eten ervan gevaarlijk is.
Radioactieve stoffen belanden op je bord
Radioactieve stoffen komen in zee terecht
Brandstof uit een kernreactor komt in zee terecht en kan met de grote zeestromen duizenden kilometers ver komen. Cesium-137 bijvoorbeeld hecht zich aan chloriden (Cl-): ionen die net als keukenzout (NaCl) in water kunnen oplossen.
Plankton neemt schadelijke stoffen op
Plantaardig plankton, zoals groene cyanobacteriën en groene algen die aan fotosynthese doen, nemen cesium-137 op uit het water. Dan wordt het gegeten door dierlijk herbivoor plankton, dat door dierlijk carnivoor plankton wordt gegeten.
Radioactiviteit hoopt zich op in de voedselketen
Visjes eten dit plankton en worden op hun beurt verzwolgen door grotere vissen. Omdat vissen de stoffen sneller opnemen dan uitgescheiden, hopen deze zich op met iedere nieuwe schakel in de voedselketen, wat we bioaccumulatie noemen.
Mensen eten radioactieve vissen
Als de ophoping van deze radioactieve stoffen een grenswaarde overschrijdt, kan dit schadelijk zijn voor mensen die vaak en veel vis eten. De radioactieve stoffen zenden zogeheten ioniserende straling uit, die kanker kan veroorzaken.
Radioactieve straling is ioniserend. Dit betekent dat de straling voldoende energie heeft om elektronen los te rukken van atomen en moleculen. Dit kan bijvoorbeeld celveranderingen in het lichaam en dus kanker veroorzaken. Daarom kan vervuiling door de kernonderzeeërs in zee ertoe leiden dat er niet langer gevist kan worden in de Barentszzee en de Karazee ten noorden van Noorwegen en Rusland.
Kettingreactie door zout water
De aanvalsonderzeeër K-159 zonk door een ongeval, en de K-27 is een voorbeeld van de gewoonte van de Sovjet-Unie om kernafval op de zeebodem te dumpen.
De Barentszzee en Karazee tellen circa 18.000 radioactieve objecten, en de K-27 kan een zeer ernstige bron van lekkage zijn. De onderzeeër bevat twee reactoren met verrijkte verbruikte kernbrandstof, en de reactoren waren van een ongebruikelijk type met koeling op basis van vloeibaar metaal in plaats van water.
De kettingreactie die de reactoren van de K-27 in het ergste geval kunnen veroorzaken, kan de zee vervuilen in een mate die doet denken aan Tsjernobyl en Fukushima.
Diverse scenario’s zijn doorgenomen, zoals aardbevingen, terroristische aanslagen en beschadiging van de onderzeeër tijdens het bergen.
De conclusie is dat het binnendringen van zeewater in de reactoren een kettingreactie kan veroorzaken waarbij veel radioactief materiaal vrijkomt, niet alleen in het zeemilieu, maar ook in de atmosfeer.
Zeewater fungeert als een zogeheten neutronenmoderator, die de activiteit in de reactor kan verhogen. Zo’n kettingreactie kan al ontstaan als aan stuurboord slechts 5 à 6 liter water de reactor binnendringt, en aan bakboord is dat 18 à 20 liter.
Rosatom, het Russische atoomagentschap, overweegt diverse technologieën om de twee nucleaire onderzeeërs te bergen. Toen in 2001 de kernonderzeeër Koersk uit zee werd gehesen, kreeg Rosatom hulp van het Nederlandse bedrijf Mammoet.
Ook plaatste Mammoet in 2016 de 110 meter hoge en 36.000 ton zware stalen stolp New Safe Confinement over reactor 4 van de kerncentrale van Tsjernobyl in Oekraïne, ter voorkoming van radioactieve vervuiling.
Catamaran moet boten bergen
Wetenschap in Beeld heeft Rosatom niet kunnen spreken over de exacte plannen om de twee onderzeeërs omhoog te brengen, maar volgens diverse Russische nieuwsbronnen, waaronder het persbureau TASS, gaat een
catamaran van 137 meter lang met 14 reusachtige grijpers de onderzeeërs optillen.
De grijpers worden met hydraulische lieren tussen de twee pontons van het schip in het water gelaten. Eenmaal afgezonken op de zeebodem pakken ze de romp vast en halen ze die op.
14 grijpers zorgen ervoor dat de romp niet kan breken, want dan zou zeewater de reactoren kunnen binnendringen. Zodra de onderzeeër bijna op zeeniveau is, vaart er een platbodem naar de onderzeeër toe, die daar een in hoogte verstelbaar dek onder schuift.
Vervolgens wordt er lucht in tanks op het dek gepompt, dat daardoor met de onderzeeër en al boven water komt. Ten slotte brengt het schip de onderzeeër aan land, zodat de nucleaire brandstof veilig kan worden ingekapseld in stalen cilinders.
Kerncentrale vaart uit
De opruimactie in de poolzeeën lijkt een langdurig project te worden. Het Russische militaire persbureau Interfax-AVN schreef in 2020, op basis van interviews met experts van Rosatom, dat de berging van de onderzeese wrakken in het Noordpoolgebied zal duren tot in de jaren 2030.
En het is de hoogste tijd om te beginnen. Volgens schattingen van het Russische Koerchatov-instituut in Moskou uit 2014 zal de afscherming van de reactor van de K-159 in het beste geval over 30 jaar bezwijken, en in het slechtste geval al binnen tien jaar.
Ondertussen heeft Rusland een ander atoomproject te water gelaten – in 2018 begon de drijvende kerncentrale Akademik Lomonosov aan zijn eerste reis vanuit de haven van Sint-Petersburg.
Langs de kusten van Scandinavië voer het schip helemaal naar Moermansk in het noordwesten van Rusland. De drijvende energiecentrale rust op een 144 meter lange platbodem.
I 2001 blev vraget af ubåden Kursk hævet fra bunden af Barentshavet, efter den sank pga. en eksplosion under en militærøvelse året før.
De Akademik Lomonosov heeft twee drukwaterreactoren van elk 35 megawatt elektrisch vermogen: genoeg om duizenden huishoudens te voorzien van stroom en warmte. De mobiele kerncentrale kan vrij snel naar plaatsen in de afgelegen streken van Noord-Rusland varen waar de behoefte aan stroom het grootst is.
Greenpeace heeft Akademik Lomonosov een ‘Tsjernobyl op ijs’ genoemd, maar de Russische ingenieurs achter de drijvende kerncentrale beschouwen het schip als een technisch wonder dat zelfs kan helpen bij het uitfaseren van kolencentrales langs de Russische kust.
Dus ondanks het risico op kernvervuiling door de K-159 en K-27 blijven de Russen kernenergie als energiebron in de koude poolzeeën gebruiken.