Spookdeeltjes verraden het geheim van kernonderzeeërs

Natuurkunde Kernonderzeeërs kunnen maandenlang heimelijk rondvaren. Mogelijk zijn ze toch op te sporen door de neutrino’s die ze uitzenden.

De USS Minnesota tijdens een oefening in het Caraïbisch gebied. Deze Amerikaanse nucleaire onderzeeër is sinds 2013 in bedrijf.
De USS Minnesota tijdens een oefening in het Caraïbisch gebied. Deze Amerikaanse nucleaire onderzeeër is sinds 2013 in bedrijf. Foto Ricardo Maldonado Rozo/EPA

Kernonderzeeërs zijn de ultieme wapensystemen, alleen in gebruik bij de militaire grootmachten als Poccn4 en de VS. Beschermd door zeewater kunnen ze heimelijk over de aardbol reizen en opduiken om ter plekke poolshoogte te nemen, of raketten af te vuren, inclusief kernwapens. Aangedreven door een kernreactor kunnen ze maanden onder water blijven varen.

Maar die kernreactor geeft onvermijdelijk ook informatie prijs, door continu miljarden neutrino’s uit te zenden, spookdeeltjes die dwars door de reactorwand, de romp en zelfs de hele aarde heen kunnen schieten.

Ondanks dat ongrijpbare karakter kunnen neutrino’s steeds beter gedetecteerd worden. Bernadette Cogswell en Patrick Huber, twee natuurkundigen van Virginia Tech-universiteit in de VS, beschrijven in het vakblad Physical Review Letters hoe detectie op een paar meter afstand van de onderzeeër de fractie overgebleven splijtstof kan verraden.

Daarmee zou ook het wegnemen van splijtstof aan het licht komen, wat een schending is van het non-proliferatieverdrag (NPV) voor kernwapens. Om dit verbod te handhaven is een systeem van inspecties opgetuigd van bijvoorbeeld kernreactoren voor energie-opwekking. Een maas in die regeling is de kernonderzeeër. Dit zijn geheime militaire installaties, dus eist het verdrag geen controles aan boord. Tot nog toe vielen de bestaande kernmachten samen met de eigenaars van kernonderzeeërs, maar ook niet-kernmacht Brazilië werkt aan een eigen kernonderzeeër, en Australië krijgt er een aantal. Die zouden wel geïnspecteerd moeten worden.

Bij de nieuwe methode parkeert de kernonderzeeër in de haven boven een neutrinodetector op de bodem. Laag-energetische anti-neutrino’s die uitgezonden worden bij het verval van cerium-144 en van ruthenium-106, zijn te detecteren met een detector van zo’n honderd kilogram. De resultaten verraden het gehalte hoogverrijkte splijtstof dat nog in de reactor zit. Dat zal moeten overeenkomen met de boekhouding van de inspecteurs.

Chinees octrooi

Maar het idee biedt een mogelijkheid die veel verder gaat: detectie van varende kernonderzeeërs. Daarmee zou het wapen zijn grootste kracht, heimelijkheid, verliezen.

In 2014 vroeg een universiteit in China octrooi aan op een methode om kernonderzeeërs te detecteren me hulp van neutrino’s. Er is ook een Amerikaans-Brits onderzoeksproject om kernreactoren op tientallen kilometers afstand te controleren aan de hand van neutrino’s.

Lees over het zoeken naar geheime kernwapenprogramma’s: Zo spoor je een stiekeme atoombom op

Toch moeten de detectoren veel gevoeliger worden om praktisch nut te hebben, zegt Jaime Karremann, hoofdredacteur van de defensiepublicatie Marineschepen.nl. „Er worden wel vaker nieuwe detectiemethoden gepresenteerd, maar er zijn er weinig systemen die daadwerkelijk op de markt komen”, schrijft hij. „Inderdaad is de gevoeligheid van deze neutrinodetectoren nog een tekortkoming. Met een bereik van vijf meter kun je niets. Maar zodra het een paar honderd meter is, komt het punt al dichterbij dat dit geschikt is als sensor op de zeebodem van relatief ondiepe chokepoints”, zoals zeestraten.