Neutronenstraling Hiroshima vastgesteld

Stille getuigen van de atoombom op Hiroshima hebben na 58 jaar uitsluitsel gegeven over de blootstelling aan neutronenstraling op 6 augustus 1945 tijdens de ontploffing. De in Nature van 31 juli gepubliceerde blootstellingsniveaus maken een eind aan een wetenschappelijke discussie over de lange termijn gezondheidseffecten van ioniserende straling.

6 augustus 2003

De opmerkelijk resultaten werden geboekt dankzij geavanceerde analytische technieken. De in het koper aangetroffen nikkel-63 isotoop heeft een halfwaardetijd van 101 jaar maar kon niet eerder aangetoond worden omdat deze slechts in minuscule hoeveelheden aanwezig is: tien isotopen op 10¹⁸ koperatomen. Dat het nu wel lukte is te danken aan nieuwe chemische methoden voor de isolatie van het nikkelisotoop en aan zeer nauwkeurige metingen met uiterst gevoelige massaspectroscopische methoden.

Het onderzoeksteam van de universiteit van Utah, het Lawrence Livermore National Laboratory (VS), de Ludwig-Maximilians universiteit München en de Technische Universiteit München toont aan de hand van de Ni⁶³ hoeveelheden nu voor het eerst onmiskenbaar de neutronendoses aan in een gebied van 900 tot 1500 meter rond het ‘epicentrum’ van de Hiroshima-ontploffing – daar waar de meerderheid van de slachtoffers met ernstige stralingsgevolgen zich bevond.

Veel van de huidige kennis over de gevolgen van blootstelling aan schadelijke straling is gebaseerd op de gezondheid van de slachtoffers van de bombardementen op Hiroshima en Nagasaki. De aantallen leukemie- en kankerpatiënten worden daarbij in relatie gebracht tot de blootstellingsniveaus op 6 augustus 1945.
De ‘Little Boy’ atoombom in Hiroshima zond twee belangrijke soorten straling uit: gammastraling en neutronenstraling. De neutronen bereikten een geringer aantal slachtoffers dan de veel penetranter gammastraling, maar de schade die neutronen aan menselijke cellen toebrengt is veel groter dan die van gammastraling. Om de individuele bijdrage van de beide stralingstypen aan de gezondheidstoestand van de slachtoffers te kunnen duiden, is het noodzakelijk dat van beide typen de blootstellingsniveaus bekend zijn.

De bommen op Hiroshima (links) en Nagasaki leverden belangrijke informatie over de gezondheidseffecten van schadelijke straling. De uraniumbom “Little Boy” ontplofte boven Hiroshima en doodde meer dan 140.000 mensen. “Fat Man”, een plutonium bom, doodde meer dan 75.000 mensen in Nagasaki.

Over de hoeveelheid gammastraling bestaat weinig twijfel, maar de vlak na de ontploffing vastgestelde neutronendoses waren steeds onderwerp van discussie. Met name een studie uit de tachtiger jaren van de vorige eeuw zette vraagtekens bij de eerder vastgestelde niveaus. De werkelijke neutronendoses konden wel eens veel hoger zijn geweest dan eerst gedacht. Dit betekende dat het gevaaar van de neutronenstraling geringer zou zijn dan altijd was aangenomen.
Omdat de neutrodendoses ook van groot belang zijn in de afleiding van blootstellingsgrenzen voor gammastraling, kon de gezaaide twijfel grote praktische implicaties hebben. Gammastraling heeft veel industriële en medische toepassing en de onderzoeksresultaten zouden tot een herziening van de als veilig beschouwde grenswaarden moeten leiden.

Met de nu in Nature gepubliceerde resultaten wordt de twijfel weggenomen. De vastgestelde neutronendoses bevestigen de vlak na de oorlog gepubliceerde waarden, die overigens ook al door theoretische beschouwingen als realistisch waren bevestigd. De bestaande standaarden voor het schatten van de risico’s van stralingsgeïnduceerde kanker hoeven niet herzien te worden.

De studie draagt bij aan een poging tot nauwkeurige reconstructie van de gebeurtenissen in Hiroshima en Nagasaki. Met behulp van nieuw ontdekte plattegronden van beide steden in 1945 en verbeterde modellen over de voortplanting van straling door de atmosfeer is ook al vast komen te staan dat de kracht van de bom op Hiroshima 16 kiloton bedroeg in plaats van de eerder veronderstelde 15 kt. De bom bevond zich op het moment van ontploffing ook 20 m hoger dan eerder aangenomen, op 600m.

Replica van de Little Boy atoombom die om 8:16:02 in de ochtend boven Hiroshima ontplofte. De bom was 3,2 meter lang en woog 215 kg.