Vliegende kerncentrales: nucleair aangedreven drones

Dat er duikboten zijn die worden voortbewogen door een kerncentrale wist u al en op Mars rijdt een karretje rond met plutonium als brandstof. Maar nieuws is waarschijnlijk dat er in de afgelopen jaren in ieder geval één keer een vliegtuig gevlogen heeft met uranium, thorium, plutonium of americium als brandstof. Een vliegende kerncentrale, onbemand dus een drone. Het is een project dat met veel geheimzinnigheid is omgeven, maar er is wel naar buiten gekomen dat 'the technical goals for the project were accomplished', maar: 'it was disappointing to all, that the political realities would not allow use of the results'. Technisch kan het dus, maar de maatschappij is er nog niet aan toe. Echt niet?

In de wereld van de wetenschap, de industrie, het leger, justitie,  de kunst, de media, de landbouw en ga zo maar door is de toepassing van drones in de afgelopen tien jaar geëxplodeerd. Evenwel, de actieradius (de 'hang time') van de vliegtuigjes is beperkt, de hoeveelheid beschikbare electriciteit (voor sensoren, zenders en andere apparatuur) is ook beperkt en dat geldt ook voor de 'payload', de 'vracht' die de drones ergens naar toe kunnen brengen cq de apparatuur die er aan hangt voor onderzoek.

De drones zoals die voor iedereen in de handel zijn kunnen maximaal 20 kilo meenemen en blijven dan maximaal een half uur in de lucht. Het leger beschikt echter over drones die  (op basis van gewone brandstof) 7 dagen kunnen vliegen en duizenden kilometers kunnen afleggen.  Dat is evenwel nog niet genoeg en nucleaire drones zouden dat probleem op kunnen lossen, zo meent de Israelische onderzoeker dr Yehoshua Socol.

Al in de jaren 50 van de vorige eeuw werd er geëxperimenteerd met nucleair aangedreven vliegtuigen. Dat werd geen succes: de straling was zeer hevig en om de piloten daartegen te beschermen was een dusdanig dikke loden isolatie nodig dat het vliegtuig niet of nauwelijks van de grond kwam. Bij onbemande vliegtuigen speelt dat probleem echter niet, dus daar kan de beschikbare energie voluit gebruikt worden voor het vliegen. Sinds 1990 experimenteert het Amerikaanse leger daarom met deze Nuclear Powered UAVs. Men berekende dat ze een hoogte van 23 kilometer zouden moeten kunnen bereiken, een 'payload' van 2000 kilo zouden kunnen torsen en dat gedurende 6 maanden tot een jaar vol zouden kunnen houden. In 2012 publiceerde het Sandia Laboratorium (een groot lab van de Amerikaanse staat) samen met het bedrijf Northrop Grumman een samenvatting van een verder geheim rapport (Unmanned Air Vehicle (UAV) Ultra-Persistence Research’ ). De Israelische onderzoeker dr Yehoshua Socol doet op basis van deze zeer beperkte bron van informatie een poging te beschrijven hoe zo'n 'kerndrone'er uit zou kunnen zien. Socol zegt het niet, maar een van de redenen waarom hij dit durft is het feit dat het woord 'nuclear' niet eens voorkomt in de samenvatting. Een vliegtuig gebruikt voor zijn voortstuwing ofwel electriciteit, danwel brandstof, danwel nucleair materiaal en in de eerste twee gevallen zou er geen enkele reden zijn om dat geheim te houden. Kernenergie is echter hoogst controversieel en kan aanleiding zijn voor massahysterie en dat wil men voorkomen. Daarom de opmerking in de samenvatting dat de politieke realiteit vooralsnog een verdere ontwikkeling van de nucleaire drone in de weg staan.

Socol is daarover optimistischer. Hij wijst er op dat in de wetenschappelijke wereld een discussie woedt over de normen die ons tegen straling moeten beschermen en die volgens hem en vele anderen veel te stringent zouden zijn. Straling is veel minder gevaarlijk dan vaak wordt aangenomen en volgens Socol is dat besef aan het inzinken. De Israeli houdt zijn enthousiasme dan ook niet verborgen.

Qua brandstofverbruik lijken ze in ieder geval zeer aantrekkelijk: 1 kilo nucleair materiaal (uranium, plutonium, thorium, americium)  levert net zo veel energie als 2000 ton brandstof. (Daar kan een Boeing 747 11 maal zijn tanks mee vullen). Socol gaat vervolgens aan het speculeren hoe zo'n drone er uit zou kunnen zien. Volgens hem  zou het zowel een jet als een propellor aangedreven vliegtuig of luchtschip kunnen zijn. Hij verwacht dat deze voor 5 miljoen dollar zou moeten kunnen worden gebouwd, waarschijnlijk iets meer.

Maar de meeste vragen worden natuurlijk opgeworpen over de veiligheid van een dergelijk apparaat. De hoeveelheid straling die vrij komt enorm en zeer gevaarlijk, Socol verbloemt het niet. Het gaat daarbij om twee soorten straling: neutronenstraling en gammastraling. Als de reactor draait produceert hij 1500 maal meer neutronenstraling dan gammastraling, maar als de reactor uit stopt deze en blijft alleen gammastraling over. Maar die is dan nog steeds immens en dodelijk. Socol meent daarom dat na de landing de reactor losgekoppeld zou moeten worden en door robots in een geisoleerde ruimte opgeslagen. Daarmee zou het probleem van de gammastraling bedwongen zijn. Blijft nog het probleem dat als gevolg van de neutronenstraling allerlei materialen van de drone radioactief zijn geworden. Deze problemen acht Socol oplosbaar door de juiste materiaalkeuze (het ene materiaal wordt na neutronenbestraling veel radioactiever dan het andere) en gebruikelijke beschermingsmaatregelen. Hij wijst er op dat het dan mogelijk is aan de drones te werken zonder de huidige veiligheidsnormen te schenden (de normen die dus door tal van wetenschappers als zwaar overdreven worden gezien).

Maar dat is allemaal mooi zolang alles goed gaat. Maar wat als zo'n drone neerstort? Socol kent maar een voorbeeld van iets vergelijkbaars en dat was het ongeluk in 1966 in Spanje (Palomares) waarbij bij een crash van een B52-bommenwerper twee atoombommen op de grond vielen en het niet nucleaire deel ervan ontplofte waarbij plutonium over twee vierkante kilometer werd verspreid. Dat 'cleanup' verliep niet volgens het boekje (een deel van het plutonium werd vlakbij gedumpt en enkele jaren terug werd duidelijk dat nog allerlei plekken besmet zijn. Medische gevolgen zijn echter nooit geconstateerd. (Zie ook hier). In de nucleaire drones zo benadrukt Socol zitten geen explosieven.

Het argument dat dergelijke drones gebruikt zouden kunnen worden voor de fabricage van atoombommen wijst Socol af. Dankzij nieuwe technologie is het tegenwoordig mogelijk om splijtstofmateriaal te maken dat daarvoor niet geschikt is.

Socol meent dat dergelijke drones een mooie vervanging/aanvulling kunnen zijn voor de nu gebruikelijke en duurdere satellieten. Omdat ze op een lager niveau dan satellieten werken kunnen ze betere foto's maken, sneller data versturen en kortere trips om de aarde maken. Een klus die anders door meerdere satellieten wordt gedaan kan nu door één drone worden verricht. Drones kun je bovendien voor reparatie naar de aarde terughalen.

Socol: NP-UAV's maken maandenlange missies mogelijk voor aard- en ruimtewetenschappen, exploratie van natuurlijke hulpbronnen, telecommunicatie en waarschijnlijk meer. Die dingen zijn bruikbaar zo vindt Socol en hij bepleit dan ook een multidisciplinaire aanpak voor de verdere ontwikkeling ervan.

Bron: Socol, Y. (2014) ‘Nuclear-powered unmanned aerial vehicles for science, industry and telecommunications’, Int. J. Nuclear Governance, Economy and Ecology, Vol. 4, No. 2, pp.77–82.