De betonnen wand van de hot cell is een meter dik, met daarin een glazen venster dat zachtoranje lijkt te gloeien onder natriumlampen. Erachter kun je vaten met radioactief afval zien staan, de ioniserende straling blijft gelukkig steken in glas en beton. Het raam is gemaakt uit een stapeling van centimeters dikke lagen olie, gescheiden door loodglas. De brekingsindices van de opeenvolgende olielagen volgen elkaar zo op dat het lijkt of je door een gewoon raampje kijkt, in plaats van door een meter vloeistof met aquarium-achtige vervormingen tot gevolg, legt Eva de Visser-Týnová uit.

De Visser-Týnová is onderzoeker bij de Nuclear Research and Consultancy Group (NRG) in Petten. ‘Hier werken onze operatoren mee’, wijst ze aan. Voor het venster van de hot cell hangt een manshoge twee-armige manipulator met twee handvatten. Een constructie van stangen, buizen, kabels en katrollen loopt naar boven, over de open rand van de hot cell, weer naar beneden, en kopieert iedere handbeweging van de operator — verplaatsen, knijpen, draaien — naar de robothanden binnenin. Zo kun je een vaatje radioactief materiaal vastpakken en het deksel eraf schroeven, zonder dat je wordt blootgesteld aan de straling. ‘Het is lastig om te leren, en je moet wel behoorlijk sterk zijn in je handen’, zegt De Visser-Týnová.

Molybdeen

We zijn in het Hot Cell-laboratorium van NRG, het nucleaire onderzoekscentrum dat sinds 1960 verrees in de Noord-Hollandse duinen, met de 23,5 meter hoge afgeplatte koepel van de Hoge Flux Reactor (HFR) als prominent middelpunt. Zo kon Nederland zijn partij meespelen in het Europese kernenergie-onderzoek, destijds overduidelijk de energievoorziening van de toekomst. Het liep anders, heeft programmamanager Geert-Jan de Haas even eerder verteld. ‘Na de kernramp in Tsjernobyl zijn het onderzoek en de interesse in kernenergie een stuk minder geworden, al bleef het onderzoek in Petten wel altijd doorgaan.’ Ook werd er een compleet nieuwe nucleaire poot opgezet, die de oude bijna overvleugelde: de productie van medische isotopen.

‘Een bekerglaasje in je hot cell introduceren kost je zo een halfuur’

Eva de Visser-Týnová

Een voorbeeld is molybdeen-99; het werkpaard van de nucleaire geneeskunde. In de kern van de reactor, een ruimte van ongeveer een kubieke meter, wordt molybdeen-99 gemaakt door neutronen op uraniumkernen te schieten, die daardoor splijten. Het molybdeen vervalt met een halfwaardetijd van 66 uur naar technetium-99, dat gamma-straling uitzendt en als tracer bruikbaar is voor medische toepassingen. De straling wordt met een scan in beeld gebracht bij inwendig onderzoek van onder andere hersenen, longen, hart en tumoren. Andere isotopen, zoals jood-125 of lutetium-177, worden gebruikt voor beeldvormend medisch onderzoek of om tumoren te bestrijden, maar ook voor niet-medische, specialistische toepassingen in bijvoorbeeld de offshore-industrie of sedimentonderzoek.

Petten is een van een handvol centra die wereldwijd de toestroom aan zulke isotopen op gang houdt. ‘Wereldwijd worden er dertigduizend patiënten per dag geholpen met medische isotopen’, zegt Geert-Jan de Haas. Bij NRG, omzet €117 miljoen euro in 2021, werken zo’n 800 mensen. Met de klimaatcrisis en de energietransitie is de laatste decennia ook het onderzoek naar kernenergie weer ‘in een stroomversnelling geraakt’, zegt De Haas. Dus werkt NRG mee aan onderzoek naar nucleaire innovaties zoals metaalgekoelde- of gesmolten-zout-reactoren, nieuwe vormen van afvalmanagement, en het opwerken van gebruikte splijtstof. Nieuwe laboratoria verrezen er in 2008 en 2023.

‘Wereldwijd worden er dertigduizend patiënten per dag geholpen met medische isotopen’

Geert-Jan de Haas

Omdat het eind van de levensduur van de HFR nadert, komt er in 2030 bovendien een opvolger: Pallas. De fundering ligt er al, de bouw van de reactor zelf start later dit jaar. Kosten: €1,8 miljard. ‘Pallas is gericht op de productie van isotopen, maar kan ook gebruikt worden als onderzoeksreactor’, zegt De Haas.

Dwingend

Nadrukkelijk bedoeld bijeffect is het instandhouden van de nucleaire kennisinfrastructuur, inclusief personeel. ‘Als je gaat kijken hoeveel mensen je straks nodig hebt voor nieuwbouw en om te behouden wat je hebt onder vergrijzing, dan hebben we binnenkort echt veel aanwas nodig.’ Dus moet Petten, met alle beveiligingsmaatregelen, een campus worden: een bezoekerscentrum staat gepland, naast de bouwput waar Pallas moet verrijzen. Als we daar later langs lopen, is te zien hoe stevig de beveiliging is.

‘We hebben meerdere lagen’, zegt laboratoriumbeheerder Jessica Bruin, terwijl we onderweg zijn naar het hot-cell-laboratorium. Eerst zijn er dikke rijen bolders, die een aanstormende truck moeten kunnen tegenhouden. Daarachter staat een stalen hek met gaas, prikkeldraad en draden onder hoogspanning. Alleen bij een bewaakt tourniquet kunnen bezoekers naar binnen, één voor één, waarna een luchtdichte glazen sluis naar het complex met de hot cells volgt. ‘De laboratoriumruimtes staan op onderdruk’, vertelt Bruin.

’Je moet wel behoorlijk sterk zijn in je handen’

Eva de Visser-Týnová

Anders dan bij bijvoorbeeld cleanrooms, mag er juist niets de labs úitgeblazen worden. Medewerkers en bezoekers moeten vervolgens een scanner, die met dwingende robotvrouwenstem aanwijst hoe je handen, lijf en voeten moet houden voor een nulmeting. ‘No contamination’, zegt de robotvrouw, maar dat betekent niet dat je niet op andere manieren kunt blunderen. ‘Dat!’, roept Bruin als ik mijn duim lik om mijn notitieblokje om te slaan, ‘…kun je hier beter niet doen.’

De hot cells zelf zijn georganiseerd volgens de principes van de stralingshygiène. ‘De meest linkercel is de vieste, waar de vaten uit de reactor geplaatst worden. De cel ernaast is een stapje schoner, enzovoort’, legt Bruin uit. Eventueel kunnen spullen in etappes naar steeds schonere cellen gesluisd worden. Aan het eind van de rij, in een hot cell met een dunnere wand, is technicus Willem Molijn druk bezig met zijn handen op de manipulatoren.

Artikel gaat verder onder de afbeelding

Achter het venster is te zien hoe Molijn met een kleine cirkelzaag een stukje aluminium afzaagt. Hij pakt het gevallen uiteinde handig op met zijn grijperhand, en draait het om zodat het aan alle kanten te zien is. ’Je leert binnen een week of zes de basis’, zegt hij over zijn robotvingervlugheid, ‘maar je blijft daarna altijd wel bijleren.’ Het aluminium is een testmonster, afkomstig uit de behuizing van de HFR-reactor. Door het controleren van zulke teststukjes is te volgen hoe het metaal van de constructie zich houdt onder het stralingsbombardement van de reactor. ‘We gaan nu dit verse zaagvlak onder een elektronenmicroscoop bekijken op structurele schade’, zegt Molijn.

Plutoniumoxide

Er zijn hot cells voor microscopisch onderzoek, met optische en elektronenmicroscopen, en ook cellen voor chemische experimenten. De onderzoeksgroep van De Visser-Týnová heeft hierin proeven gedaan met het oplossen van bestraalde mixed-oxide (MOX) brandstoffen volgens het Purex-proces, waarbij ongespleten uranium en plutonium (ontstaan uit uranium door invangen van neutron) afkomstig uit een kernreactor worden gezuiverd voor hergebruik. Zo kan de energie in de uraniumgrondstof efficiënter worden gebruikt en blijft er minder radioactief afval over.

’We hebben binnenkort echt veel aanwas nodig’

Geert-Jan de Haas

Zulke opgewerkte brandstoffen worden al verbrand, onder andere in de kerncentrale in Borssele. ‘Wij doen onderzoek om deze brandstofcyclus te sluiten. Onderdeel is het oplossen van het oxide, zodat je het kunt scheiden’, zegt De Visser-Týnová. ‘Plutoniumoxide is heel slecht oplosbaar. Tot nog toe wordt gewerkt met relatief lage gehaltes, maar in deze proeven probeerden we 45 procent plutoniumoxide op te lossen in geconcentreerd salpeterzuur.’

Gemakkelijke proeven zijn het niet. Plutonium is niet alleen radioactief, maar ook zeer toxisch, en het werken met de hot cells is ook afgezien van de manipulatoren behoorlijk omslachtig. ‘Alleen al een bekerglaasje in je hot cell introduceren kost je zo een halfuur’, zegt De Visser-Týnová. ‘Al je afval is meteen radioactief. Chemisch is het niet zo heel complex, maar de specifieke uitdagingen maken het heel bijzonder om hier te werken. ‘Toch, of misschien daarom, is er weinig verloop’, zegt Bruin.

De verrassende uitkomst was dat plutoniumoxide beter oplost als het is bestraald. ‘Normaal los je maar 10 procent op, maar met bestraald oxide was dat een orde groter: 90 procent’, zegt De Visser-Týnová. Dit heeft vermoedelijk te maken met beïnvloeding van de kristalmatrix door de stralingsschade. ‘Het komt overeen met Franse resultaten, maar we zijn nog aan het onderzoeken hoe het komt. Maar voor het Purex-proces is het wel gunstig. Je kunt het plutoniumoxide beter dan verwacht scheiden voor hergebruik.’