Drones meten straling vanuit de lucht

Beeld: SCK CEN

Van de groei van landbouwgewassen over de algenbloei in meren tot de uitstoot van broeikasgassen: almaar meer zaken worden opgevolgd met zogeheten remote sensing. Ze worden vanop afstand – doorgaans hoog boven de grond – gemonitord. Dat kan vanuit de ruimte met satellieten, maar evengoed vanuit de lucht met bemande luchtvaartuigen dan wel met onbemande drones.

Ook radioactieve straling ontsnapt daar niet aan. Soms worden helikopters ingezet om met stralingsdetectors aan boord de sterkte van ioniserende straling boven een gebied (bijvoorbeeld een nucleaire site) te meten. Wie de HBO-serie Chernobyl heeft gezien weet dat dat voor de bemanning niet zonder risico is. Mede daarom wordt al enige tijd geprobeerd drones uit te rusten met zogenaamde scintillatietellers (klassieke geigertellers die naast de intensiteit ook de energie van de straling meten). Hoewel de basistechnologie daarvoor al een tijdje bestaat, werd ze pas onlangs geoptimaliseerd voor gebruik in drones.

Maar wat de stralingsdetectors vanuit de lucht registreren moet natuurlijk ook betrouwbare en nuttige informatie opleveren. Precies om dat op punt te stellen zal het nucleaire onderzoekscentrum SCK CEN de komende twee jaar twee types ‘stralingsdetectiedrones’ uittesten. Dat zal onder meer gebeuren boven de site van de vroegere reactor BR3 in Mol, die al grotendeels ontmanteld is maar waar toch nog constructies aanwezig zijn die bij afbraak ioniserende straling kunnen afgeven.

Zweefvliegtuigje

In Mol werd gisteren de eerste stralingsdetectiedrone plechtig gedoopt door minister van Binnenlandse Zaken Annelies Verlinden, die bevoegd is voor de nucleaire veiligheid in ons land. In vergelijking met een speelgoeddrone of zelfs een politiedrone oogt het gevaarte best indrukwekkend. Het lijkt meer op een onbemand zweefvliegtuigje dan op een drone, want het tuig stijgt niet op met een stel rotors maar wordt daarentegen de lucht in gekatapulteerd. Voortgestuwd door een staartschroef kan het daar ten minste acht uur blijven hangen. De grote autonomie in vliegtijd en het dito meetbereik (in oppervlakte waarboven de straling kan worden onderzocht) zijn de troeven van deze drones van het zogenaamde vastevleugeltype.

Het miniatuurzweefvliegtuig zit vanbinnen helemaal volgestouwd met elektronica, van de scintillatieteller natuurlijk, maar ook van de seinapparatuur om de meetgegevens in real time naar het grondstation te sturen én om vluchtcommando’s te ontvangen. Voor een landingsgestel is er geen plaats. Dat is niet nodig, want als de missie erop zit komt de drone aan een parachute weer naar beneden.

Beeld: SCK CEN

De tweede soort drones waarmee het SCK CEN aan de slag gaat, is van het multirotortype (helikopters met een of meerdere rotorbladen). Deze tuigen zijn vooral interessant om heel flexibel, gericht en eventueel ook met zwaardere stralingsdetectors te meten. Dat vertaalt zich dan wel in een veel kortere autonomie.

Stralingsexperts van het SCK CEN zullen met drones van beide types dit en volgend jaar de stralingswaarden boven de site in Mol in kaart brengen. Niet dat die nog niet gekend zijn – wel integendeel, de straling wordt er continu opgevolgd, soms ook met bemande helikoptervluchten. ‘We kennen de radiometrische situatie hier heel goed’, zegt stralingsdeskundige Johan Camps. ‘Op basis daarvan willen we de detectors in de drones kalibreren en de metingen vanuit de lucht helemaal op punt stellen.’

Gammastraling

De technologie is, zoals gezegd, al een tijdje klaar. Over de werking ervan hoeven de onderzoekers zich dus weinig zorgen te maken. ‘De uitdaging tijdens dit demonstratieproject is de gemeten stralingswaarden vertalen naar een juiste interpretatie’, zegt Camps. ‘Bijvoorbeeld van waar de stralingsbronnen zich precies bevinden: hoe zijn ze verdeeld over het te onderzoeken gebied?’

Daarnaast hopen de vorsers ook een onderscheid te kunnen maken tussen verschillende radionucliden, waaruit dan kan worden afgeleid hoelang ze nog zullen blijven stralen. Om een juiste inschatting van de straling aan de grond te kunnen maken moeten de onderzoekers de gemeten waarden continu corrigeren met de vlieghoogte van de drones, vermits de stralingsintensiteit verkleint bij toenemende afstand. De detectors zullen overigens enkel gammastraling detecteren, vermits alfa- en bètastraling hoogstens een paar meter hoog geraken.

Het demonstratieproject wordt gefinancierd met geld van het federaal beheerde Energietransitiefonds, dat wordt gespijsd met de zogenaamde nucleaire rente die de uitbaters van de kerncentrales betalen om hun oudste reactors in Doel en Tihange te mogen openhouden. Die installaties zullen na 2025 worden ontmanteld, en daarbij zullen stralingsdetectiedrones zeker van pas komen. Daarnaast zullen de drones ook kunnen worden ingezet bij de monitoring en bewaking van nucleaire sites. Of als onbemande luchtsteun bij nucleaire noodsituaties ter bescherming van de volksgezondheid.