E
POLYMERISATIE
DOOR SCHOKGOLVEN
adioactief afval
raaft zichzelf
een „ijzig" graf
KUNSTHART DAT NIET KLOPT
Japans duur-record voor
„opsluiten' van plasma
leker half miljoen jaar veilig onder
nderhalve kilometer Antarctisch ijs
Haan is
estbaan
voor een
{wagentje
op Mars
TERDAG 31 MAART 1973
Een wetenschappelijk waarnemingsstation op
de ijzige vlakten van de Zuidpool. Sinds jaren
hebben vele landen wetenschappelijke stations in
Antarctica, vooral Amerika en Rusland. Zij kun
nen belangrijke diensten verlenen bij het onder
zoek van de mogelijkheid, om radioactief afval
onder de kilometers dikke ijslaag voor honderd
duizenden jaren veilig op te bergen. Men heeft
hier geleerd, hoe men de barre klimatologische
omstandigheden de baas kan blijven en men heeft
er de gelegenheid, naar technieken te zoeken, die
het begravingsproject mogelijk maken. De ver
bindingen met dit ijzige gebied worden vrijwel
geheel door de lucht onderhouden, behalve met
enkele stations die zich aan de voor schepen toe
gankelijke randen van het zesde continent be
vinden.
;el, kei
jnsbur
Kan het Zuidpoolgebied veilig en zonder milieu-bedenkingen
to roor de komende honderd jaar een wereld-vuilnisbelt worden
Sïfoor radioactief afval? De mogelijkheid zit er in, zowel tech-
tisch als economisch. In de laatste jaren zijn enkele studies van
)0,kJ en dergelijk project gemaakt, die onlangs in eerste instantie
nin of meer werden afgerond door een publicatie in het
Bulletin of Atomic Scientists. Wij willen daaraan enige aan-
roor- acht besteden in vervolg op voorgaande artikelen in ons blad
slaaï lVer het probleem van het radio-actieve afval (28-10-'72) en
^ver de vermoelijk onvermijdelijke ontwikkeling van kernfusie
entrales (17-2-73) als voornaamste energiebron in de toe-
;omst. Het gaat om een systeem, waarin het afval zichzelf door
>igen warmtestraling een ijzig graf graaft in de grootste diep
er te wereld.
De moeilijkheid met radio-actief perk
- e val is, dat het 1
l groot deel
dan
langdurige perioden ge- ontwikkelingspeil. Maar me
arlijk blijft. Het moet goed be- honderdduizend jaren nadien zou het
aermd worden in hermetisch geslo- opgeslagen radiactieve afval van nu
D,k,li n containers, die de radioactieve nog fataal voor die „nieuwe" mens-
•aling tegenhouden. Niet voor even, heid kunnen worden.
,n jaartje, een decennium of een Bovendien moet de opslagplaats
millennia, zélfs volkomen veilig zijn voor natuurram-
derdduizenden jaren. pen maar ook niet de bereikbaarheid
De bescherming op zichzelf is al mogen belemmeren van bv. mine-
jn probleem. Men moet containers ralerii die in de verre toekomst nodig
(gasirvaardigen, die tegen alle denkba- zouden zijn.
suite! invloeden van buiten af geduren- volgens de schrijvers van het rap-
:ameri vele duizenden of enkele honderd- port voldoet het Antarctische ijs aan
etage^iizenden jaren bestand zijn. zonder deze voorwaarden, terwijl het dum-
het geringste lekje te gaan pen van het gevaarlijke spul niet op
Nu kan in laboratoria een technische of economische bezwaren
-leboel worden nagebootst, maar de hoeft te stuiten.
op dfljand des tijds" bijzonder moeilijk. Het Zuidpoolgebied heeft ongeveer
keu- Denkbaar zou dus zijn opslag van de yan E 20,n ,3 mU.
eerd. gevaarlijke materialen in de en ylerkante kilometer. Een
f denkbare containers en deze re- bedekt doQr een veeM küo_
:lmatig tot over een pmeters dikke ijslaag. Men neemt
Wiedende mankementen dé. »ans op t
ik in een nieuwe verpakking te gronden aan dat het hoogst onwaar-
toppen. Dat vereist echte? een „toe- «chijnl«k ia dat deze ijskap binnen
mkelijke" opslag. Met het gevaar een half miljoen jaar weg zou srnel-
it bij noodsituaties zoals oorlogen, ten. De mogelijkheid is met geheel
iftige aardbevingen, andere natuur- uitgesloten, maar zij is m de pratc-
impen etc. met een daarop volgen- tijk te verwaarlozen,
e misschien langdurige maatschap- Sinds ruim tien jaar zijn er op Ant-
«lijke desorganisatie het kwaad is artica tientallen wetenschappenj-
eschied voordat men er een stokje ke stations gevestigd, van velerlei
heeft kunnen steken. Bovendien nationaliteit. Boringen in de ijslaag
diept die toegankelijkheid ook mo- hebben aangetoond, dat de onderste
ilijkheden tot sabotage. lagen hier en daar veel meer dan
Deze wijze van opslag en controle een half miljoen jaar oud zijn. Wel
in wezen onaanvaardbaar. De kos- zijn er in het ijs en op de rotsbo-
sn van een zo efficiënt mogelijke be- den onder de ijslaag sporen aange-
•aking zijn enorm, en ook dan nog troffen van plantaardig en dierlijk
jn niet alle risico's weggenomen. leven in langvervlogen tijden, het-
>als wij indertijd schreven, is weg- geen er op wijst dat over vele hon-
ihieten naar de zon, waar het spul derdduizenden jaren gerekend enor-
elementaire deeltjes wordt ontbon- me klimaatsveranderingen kunnen
in, verreweg het beste. Maar de rfei- optreden, die het ijs goeddeels zou-
o's bij de lancering van vooralsnog den kunnen doen verdwijnen,
eel te Eroot. Voorlopig dienen we de De opslag ïan het radioaotieve af-
aak dus op aarde te houden. En dan yal ZQU nict maar onder d(e gl_
loet, volgens de studie van Edward tische ij5l moeten geschieden.
eller, Donald Saunders eni Emes ^nders
ngtoo (Bulletin of Anomie Mentist sche proMemen yerw°enlijken. De
ol. 29 nr 1 pag. aan containers met het gevaarlijke goed-
~dS dil «"en to
et kort op het volgende neer.^ vormgeïlng J, de LioV
tieve warmtestraling van de ge-
vaarlijke inhoud het ijs in de directe
de** bio- omgeving doen smelten, waardoor de
kwart mil- capsule geleidelijk dieper in de ijs
laag zakt, waarbij de ijslaag zich bo
ven de capsule weer sluit. Dit systeem
maakt het mogelijk, de capsule bin
nen redelijke tijd tot op de rots
bodem te laten afdalen. De totale
„reistijd" wordt berekend op 3 tot 5
anderhalve kilometer, het
gemiddelde dat bereikt zou moeten
worden.
Die anderhalve kilometer diepte
betekent een effectieve bescherming,
door geologische
er
Veilige opslag
al kan alleen geschieden bij
ermetische en ook ruimtelijk
rote afscheiding
:eer voor minstens
>en jaar. De opslagplaats moet on-
oegankelijk zijn voor mensen in ver-
land met sabotagegevaar en inci-
entele toevallige en ongewilde open-
egging. Dat laatste zou het geval
iUnnen zijn wanneer tijdens een we-
eldramp (beschaving- verwoestende jaar
wrlog) alle gegevens over de opslag-
de gevaren van bena-
lering verloren gaan. Het is denk-
ar, dat de mensheid binnen enke
jaren na een wereldverwoestende
orlog terugvalt in het stenen tijd- schijnselen geringe beschadigin
gen aan de capsule zouden worden
aangericht.
De geringe hitteuitstraling door de
capsule is te verwaarlozen vergele
ken bij natuurlijke geothermische
en meteorologische bronnen, zodat
geen enkel risico bestaat, dat dit pro
cédé het natuurlikje evenwichts-
patroon in de ijskap verstoort.
Er kunnen zich gevallen voordoen,
waarin het wenselijk is de capsules
niet tot op de rotsbodem te laten
afdalen, maar deze ergens in de ijs
laag op een bepaald niveau te bewa
ren. Dat kan gebeuren door het om
hulsel van de container zo te ma
ken, dat de warmtestraling slechts
tot dat niveau voldoende is voor het
smelten van het ijs.
Het lijkt allemaal heel eenvoudig,
en dat is het ook. Maar goedkoop zal
deze oplossing aanvankelijk niet zijn,
evenmin als welke andere oplossing
dan ook. En dat er een oplossing
moet komen is zeker. Het gaat om ve
le duizenden tonnen afval per Jaar
Zeiler c.s. stellen, dat allereerst een
diepgaand geologisch onderzoek moet
plaats vinden naar de meest sta
biele formaties in Antarctica. Er zijn
namelijk ook onstabiele gedeelten,
bv. in de buurt van een duizenden
meters hoge vulkaan. Gemiddeld ligt
het bodemniveau (dus onder de ijs
kap) van het Zuidpoolgebied op 2000
meter boven zeeniveau, dwz. dat het
grotendeels een rotsplateau is, dat
men over het algemeen een grote sta
biliteit toekent.
Voorts moet onderzoek worden ver
richt naar de meest gewenste vorm.
constructie en materiaal van de con
tainers, die sterk kunnen verschillen
naar gelang de inhoud, zowel wat be
treft de radioactieve straling als de
warmteontwikkeling.
Het vervoer van de gevaarlijke stof
fen naar de ijzige dumpingsplaats
moet volkomen veilig zijn. De huidi
ge verschepingsmethoden zijn dat
niet. Ook voor de oplossing van dit
probleem moet nog heel wat re
search worden verricht. Hetzelfde
geldt voor de inrichting van „begraaf
stations" op het Zuidpoolgebied en
de ontwikkeling van beschermende
maatregelen, die daar meer dan el
ders nodig zijn voor de perioden, dat
het afval nog niet veilig weggezon
ken is.
Zeiler en de zijnen menen, dat
minstens een miljard gulden moet
worden besteed alleen al aan het we
tenschappelijk- technologisch onder
zoek en de ontwikkeling van een pro-
tptype-capsule, proto-type -vervoer
en proto-type dumpingstation. Daar
na zou per operationeel dumping
station nog eens anderhalf miljard
gulden op tafel moeten worden ge
legd. Het gaat hier dus duidelijk om
internationale projecten.
Een groot probleem van geheel an
dere aard is nog, dat volgens een in
ternationaal verdrag van enige Jaren
geleden, toen het Zuidpoolonderzoek
goed op gang kwam in het kader
van het Internationaal Geofysisch
Jaar, nadrukkelijk kernexplosies en
het dumpen van radioactief afval in
Antarctica verboden is. Maar Zeiler
c.s. menen, dat het probleem van de
radioactieve afval zo groot is gewor
den, dat herziening van het verdrag
bij de betrokken grote mogendhe
den op weinig bezwaren zal stuiten.
Bovendien waren de bepalingen van
indertijd voornamelijk gericht op het
stomweg weggooien van afval ergens
op die grote ijswoestenij, niet op
een veilige begraving kilometers diep.
Een geheel nieuw soort kunsthart
is ontworpen door de Amerikaanse
hartchirurg dr. Harold D. Kletschka
uit Minnesota en zijn medewerkers
Edson Rafferty, een medisoh-bioloog
en bloedspecialist dr. Douglas A. Ol-
sen. Het hart, dat de merkwaardig
eigenschap heeft dat 't niet klopt maar
een continue bloedstroom onderhoudt
is ontwikkeld na twintig jaar experi
menteren en is reeds met succes bij
een hond toegepast.
Dr. Kletschka is uitgegaan van het
denkbeeld, dat men bij de construc
tie van kunstharten en andere kunst
middelen ten behoeve vam het goed
laten functioneren van het lichaam
wanneer de natuurlijke organen het
begeven, beslist niet moet proberen
de natuur te imiteren. Men kan an
dere wegen volgen, waarlangs zelfs
verbeteringen ten opzichte van de
natuur bereikt kunnen worden.
Wetenschap en
technologie
Bok
De spierbewegingen,die de bloed
stroom in gang houden, zorgen nood
gedwongen voor schoksgewijze bloed-
toevoer. Volgens de hartchirurg is
een dergelijke pulserende stroom ech
ter niet nodig voor' welke functie van
het bloed dan ook. Gebruikt men
pace-makers, die dus alleen op sti
muleren van de hartwerking gericht
zijn, dan moeten deze inderdaad in
gesteld zijn op die natuurlijke pul
serende bloedstroom, die in dit geval
toch door gestimuleerde natuur
lijke spieren op gang gehouden
wordt. Bij een kunsthart. dat de ge
hele hartfunctie overneemt, is dit
echter niet het geval.
Daarom kwam hij tot het ontwerp
van een kunsthart. dat een ononder
broken gelijkmatige bloedstroom ver
zorgt. Het instrument bestaat uit een
cilinder van 76 mm doorsnee, ver
vaardigd van silicium en roestvrij
staal. Deze wordt tussen aorta en
hart bevestigd. In. de buds bevindt
zich een motortje met een vermo
gen van 30 watt. dat een schoepen
rad aandrijft. Door dit rad wordt het
bloed in en door de hartkamers
gedreven. In principe is het ook mo
gelijk, (het gehele hart weg te ne
men en de bloedstroom uitsluitend
via het stelsel van slagaders en
aders in bedrijf «te houden. Zelfs
maar dat zijn toekomstspeculaties
kan het systeem werken wanneer het
kunsthart zich op een geheel an
dere plaats in het lichaam zou bevin
den, mits de bloedstroom maar langs
de natuurlijke banen kan wordeni ge
voerd.
Het instrument weegt nog geen ki
logram. Het wordt gevoed door een
batterij-systeem, dat in de buikholte
kan worden ingeplant. Het model, dat
dr. Kletschka heeft geconstrueerd
werkt nog met batterijen dae eens in
de week of twee weken moeten wor
den opgeladen. Dat kan geschieden
door magnetische inductie via de huid.
Er zijn echter elders systemen
in de maak en al experimenteel toe
gepast. die werken met kleine atoom
batterijen. Deze blijven enkele Ja
ren achtereen actief, maar moeten
wed na die periode operatief vervan
gen worden, hetgeen derhaüve heel
wat meer ongemak (en neven-risi
co's) voor de patiënten meebrengt
dan oplladinig door inductie zonder
operatief ingrijpen, hoewel dat veel
frenquenter moet geschieden.
Voor pace-makers, die slechts korte
stroomstootjes hoeven te leveren, zijn
door inductie oplaadbare batterij
en ontwikkeld, die gedurende een
half jaar actief blijven. Zij heb
ben een totale levensduur van onge
veer twintig jaar. waarna zijn opera
tief moeten worden vervangen.
Het nieuwe kunsthart is al be
proefd op een Sint Bernhardshond
van 50 kg gewicht. Het heeft toen
uitstekend voldaan. In de naaste toe
komst zullen meer proeven op hon
den en andere grote zoogdieren wor
den uitgevoerd.
Het grote voordeel van het implan
teren van kunstharten in plaats van
transplantatie van natuurlijke har
ten is. dat die laatste te weinig in
aamibal beschikbaar komen, en dat
zelfs bij een vrij zeldzame gelegen
heid, dat een hart van het Juiste
weefseltype getransplanteerd kan
worden, toch na verloop van tijd
afstotingsverschijnselen optreden. In
verband met die afstotingsverschijn
selen heeft men thans over vrijwel
de gehele wereld zo goed als geheel
het transplanteren van harten ge
staakt. Een heel enkele keer wordt de
ingTeep nog wel toegepast, wanneer
men de absolute zekerheid heeft dat
de patiënt anders op zeer korte ter
mijn ten dode is opgeschreven, maar
dan zijn de kosten en moeiten voor
een betrekkelijk korte verlenging van
de levensduur toch zo groot, dat men
er alleen toe overgaat wanneer men
door nieuwe ontdekkingen en tech
nieken hoopt, iets meer succes te
hebben dan bij voorgaande trans
plantaties.
Dr. Kletschka en de zijnen ver
wachten, dat nog dit Jaar hun nieuwe
kunsthart bij een mens kan wor
den ingeplant.
Russische geleerden hebben een
tot dusver onbekend verschijnsel
ontdekt: polymerisatie door schok
golven. Polymerisatie is het zich aan
eenrijgen van betrekkelijk kleine mo
leculen tot ingewikkelde ketens van
vele duizenden tot één macro-mole
cuul.
Polymeren zijn o,ndermeer de be
langrijkste bouwstenen
Het Russische maanwagentje
loenochod, waarvan thans het
1weede exemplaar op de maan
rondzwerft, is het prototype voor
ten automatisch rijdend weten
schappelijk station, dat de Rus-
"in de tamelijk nabije toe
komstM op Mars willen laten laa
ien. Dot heeft prof. Anatoli Bla-
lonraiwow, een van de grote ruim
tevaart-specialisten en maandes-
kundigen der Russische Akade-
mie van Wetenschappen ver
klaard in een artikel vn de
Vrawda.
De Loenochod is een vanaf de
narde radiografisch bestuurd wa-
gentjef op bijgaande foto afge-
dieren en planten, zoals eiwitten en
cellulose. Voorts zijn de meeste
kunststoffen polymeren.
De ontdekking werd gedaan door
een groep specialisten van het in
stituut voor chemische natuurkunde
van de Russische Akademie van We
tenschappen en dezer dagen gepubli
ceerd door de commissie voor uit
vinden en ontdekkingen van deze A-
kademie.
Ontdekt is, dat onder de druk van
een schokgolf polymerisatie mogelijk
is van bijna alle onverzadigde or
ganische stoffen, waaronder enkele
die onder tot dusver toegepaste om
standigheden praktisch niet polyme-
riseren.
Onbewerkte rubber blijkt door be
handeling met schokgolven terstond
gevulcaniseerd te zijn. Aminozuren
veranderen in polypeptiden, de een
voudigste eiwitten.
Voorts is aangetoond, dat door in
werking van schokgolven van ver
schillende intensiteit op dezelfde mo
leculen polymeren van verschillende
samenstelling en fysisch-chemische
eigenschappen kunnen worden ver-
dige van de aarde dergelijke ver
schijnselen kunnen voordoen onder
invloed van schokgolven door tecto-
nische activiteit, dwz. bij aardbe
vingen. Is dat inderdaad het geval,
dat zou hier een verklaring kunnen
worden gevonden voor de herkomst
van de allereerste bouwstenen voor
het aardse leven en de daarop vol
gende biologische evolutie. Ook zou
het verschijnsel in de kosmische
ruimte kunnen optreden onder in
vloed van explosieve verschijnselen.
Daarmee zou het ontstaan van leven
ook elders in het heelal zeer aanne
melijk zijn geworden.
beeld) dat velerlei wetenschappe
lijke meetapparatuur aan boord
heeft benevens televisie- en foto
camera's en zenders voor de com
municatie met de aarde.
Overigens zal de maan niet in
alle opzichten een proef-circuit
voor een Marswagentje kunnen
zijn. Niet alleen omdat de condi
ties er nu eenmaal anders zijn
(zowel de bodemgesteldheid als
de temperatuurschommelingen en
de 'aanwezigheid op Mars van een
op de maan ontbrekende atmos
feer) maar ook omdat de afstand
tot Mars veel groter is. Dat bete
kent dat radiosignalen er veel
langer overdoen. Naar Mars zijn
dat tijden die variëren tussen 260
en 1260 seconden. Daardoor wordt
een radiografische besturing van
af de aarde op Mars heel wat
moeilijker dan op de maan, waar
heen een signaal slechts bijna
anderhalve seconde reistijd nodig
heeft.
Onderzoekers van het Japanse In
stituut voor Atoomenergie zijn er in
geslaagd, in een instrument van het
type Tokamak (waarover wij op de
ze pagina schreven op 17 febr.
J.l. in een serie artikelen over ener
gie-problemen) een plasma met een
temperatuur van 7 miljoen graden
gedurende 0,02 seconden vast te hou
den, dat wil zeggen opsluiten in een
„magnetisch vat". Daarmee zou voor
zover bekend een wereld-duurrecord
zijn gevestigd. Experimenten als dit
zijn van groot belang voor de ont
wikkeling van systemen, waarmee
men energie kan winnen uit gecon
troleerde kern-fusie.
Gewerkt werd met een plasma van
deuterium, dat wil zeggen de zware
waterstof (een kern van een proton
en een neutron). Dit plasma, waarin
de atomen geheel uit elkaar geslagen
zijn tot kernen en elektronen als ge
volg van de grote hitte, bevatte per
kubieke centimeter ongeveer tien
biljoen deeltjes deuterium. Dat is
slechts een fractie van de dichtheid
van lucht onder één atmosfeer.
Amerikaanse en Russische geleerden
zijn er al eerder in geslaagd, plas
ma's van 10 tot 15 miljoen graden te
vormen met dichtheden van 60 bil
joen deeltjes per kunieke centimeter,
maar hebben dit plasma nooit lan
ger dan 0,01 seconde in stand kun
nen houden.
Dat „bewaren" geschiedt binnen
magneetvelden in een luchtledige
ruimte. Ieder ander „vat" zou het
meteen begeven bij dergelijke hoge
temperaturen, die nodig zijn om in
een plasma kernfusie tot stand te
brengen en de vrijkomende energie
beheerst ?if te tappen en bruikbaar
te maken.
Geleerden nemen thans aan dat
voor dit procédé van een nuttige be
heerste kettingreactie plasma's van
100 miljoen graden temperatuur en
een dichtheid van 100 biljoen deel
tjes per kubieke centimeter min
stens een seconde lang gehandhaafd
moeten kunnen worden.
De Japanse prestatie is derhalve nog
maar een heel klein stapje vooruit,
maar wordt door deskundigen toch
hoopgevend benoemd. De Japanners
zeggen hun succes te danken te
hebben aan het gebruik van uitzon
derlijk zuivere deuterium. Bij bijzon
der precieuze processen als dit kan de
minste verontreiniging door ander
soortige atoomkernen onmiddellij
ke verstoring teweeg brengen, waar
door de „opsluittijd" tot een fractie
terugloopt.
