de
aand
:aan
ieeft,
jcky
door de mens gemaakt metaal,
dat geen mens mag aanraken
perspectief
ky Strike!
Ook dag en nacht op Mercurius
Scherper beeld van virussen
14
iebentmscMm
lonmofel'jkwcht.
rmkuitjeKtt
'voor me dm!:
Gevaarlijke stof
Chemische processen
Omhulsel
Abnormale cellen
Kunstmatige beschadiging
5 pond per ton
Veiligheid
Atoomafval
Mechanische handen
-%
I/AN DER STEEN
PÜhON'üM
Boven: Diep in een beschermend waterbassin worden de radio-actieve
uraniumstaven ontdaan van hun metalen omhulsel.
Onder: 200 gram plutonium per keer is de maorimum hoeueellieid die is
toegestaan bij de verwerking van dit gevaarlijke element. Alle manipula
ties met plutonium moeten op afstand gebeuren met behulp van mecha
nische handen en onder bescherming van dikke lagen lood, glas en beton.
DE oude alchemisten pro
beerden het natuurlijke cle
ment goud na te maken.
Het is hen nooit gelukt. De
20ste eeuwse mens maakt ech
ter een metaal, dat in de natuur
niet bestaat en dat veel kost
baarder is dan goud. Dat „kunst
matige" element heet Plutonium.
Het wordt gevormd bij de splij
ting van uranium in een kern
reactor. Plutonium is een vitale
grondstof bij de sinistere fabri
cage van atoomwapens. Maar
het wordt ook gemaakt voor
vreedzame doeleinden.
Een van de vreedzame plutoni-
um-fabrieken die thans overal ter
wereld verrijzen, staat bij het En
gelse dorpje Win rale in het graaf
schap Cumberland' Sinds juli 1964
worden hier gebruikte staven splijt-
splijtstofstaven uit de reactor ver
wijderd en vervangen door nieuwe
De vuile splijtstofstaven zijn dan
echtei niei waardeloos geworden
Ze verhuizen niet naar een „atoom
vuilnisbak" maar naar een klinisch
hetdere plutonium-labriek. zoals die
in Windscale. Het meeste uranium
in de gebruikte staven is nog niet
gesplitst. Het loont ruimschoots de
moeite om alle splijtingsproduk-
ten uit zo'n staaf te verwijderen en
het gezuiverde uranium terug te
zenden voor een nieuwe „brandpe-
riode" in een reactor.
Maar behalve óe splijtingsproduk-
ten is in een gebruikte reactor-
staaf ook piuton'.um gevormd. Tij
dens het splijtingsoroces hebben de
atomen van uranium 238 neutronen
geabsorbeerd. Diprdoor zijn zij ver.
anderd in atomen van het zwaarde
re element plutonium. En plutonium
is zelf ook weer splijtbaar en dus
een nieuwe potentiële brandstof
voor kernreactor s.
De moeilijkheid i; echter dat plu
tonium een uiterst gevaarlijke stof
is om mee om le gaan. Het is
een van de meest giftige substan
ties die men kent Bovendien is het
sterk radio-actief en wat nog erger
is buitengewoon reactief. Het bij
elkaar brengen van een kleine hoe
van de uraniumstaven gepeld op de
zelfde manier als men bananen van
hun schil ontdoet. Dit gebeurt met
op afstand besluinde mechanische
handen, evenals trouwens alle vol
gende bewerkingen Het onder wa
ter manipuleren 'net de uranium
staven is een lastig werkje. Daarom
heeft men in Windscale nu een paar
nieuwe ,hete" ruimten gebouwd
waarin de staven uit hun houders
kunnen worden genaaid achter dik
ke betonnen muren.
De staven gaan vervolgens naar
de eigenlijke facriek. waar ze in
een tank met salpeterzuur worden
gedompeld. Het salpeterzur
lost het metaal op en vormt nitra
ten van uranium plutonium en
van meer dan dertig splijtings-ele-
menten.
Hierna worden de chemische
processen en de '„ewerkingsmetho-
den zeer ingewikkeld. Eenvoudig
gezegd komt het hierop neer: een
oplosmiddel dat wel uranium- en
Een overzicht van de produktiehal
van de plutoniumfabriek te Wind-
scale. In lange rijen staan de cellen
opgesteld, waarin door een chemisch
proces plutonium en gezuiverde
uranium worden afgescheiden uit af
gewerkte reactorbrandstof.
HET is'bekend dat sommige
soorten chemicaliën, virus
sen en stralingen kanker
kunnen verwekken. Hoe
zij dit doen is tot dusver een
raadsel. Recente onderzoekingen
in het National Institute for Me
dical Research te Mill Hill, Lon
den, doen echter vermoeden dat
er een gemeenschappelijk mecha
nisme bestaat waardoor ogen
schijnlijk totaal verschillende in
vloeden het kankerproces in gang
kunnen zetten.
De cellen van een levend organis
me bevatten enzymen. Dit zijn or
ganische katalysatoren, die een be
langrijke rol spelen bij hei afbreken
en opbouwen van grote moleculen,
zoals de nucleoproteïnen waaruit de
chromosomen zijn samengesteld.
Als de enzymen, die proteïnen af
breken, zich vrij in de cel konden
bewegen, zouden zij de moleculen
waarop de celstructuur berust ver
nietigen en zo de hele cel ten gron
de richten.
Daarom zijn zekere enzymen op
gesloten in .pakketjes" die in het
celplasma drijven. De samengepak
te enzymen zijn omgeven door een
vlies en zijn in de electronenmi-
croscoopzichtbaai als kit ine bol
ronde lichaampjes. Men noemt deze
enzymen-pakketjes iysosomen.
Men vermoedt dat de Iysosomen
een essentiële i ol spelen ir> het vei
ouderingsproces van het organisme
Als het vliesachugt- omhu'sel van
de Iysosomen wordt vernietigd
stromen de molecuul-krakende enzy
men naar buiten en de cel sterft
binnen korte tijd af.
Maar als het vlies alleen maai
wordt beschadigd, zodat er slechts
weinig enzymen naai buiten treden
zouden de vitale macromoleculen
misschien niet meer dan gedeelte
lijk worden vernietigd. De cel zou
dan niet ten grondt gaan maar
verder leven als een abnormale cel
De onderzoekers van MiiJ Hill heb
ben ontdekt dat bepaalde koolwa
terstof verbindingen de neiging heb
ben zich in de Iysosomen op te ho
pen. Zij beschadigen daaruij het om
hulsel van de Iysosomen en geven
enzymen de kans naar buiten te
„lekken". Deze koolwaterstof ver
bindingen waren al eerdto bekend
als kanker verwekkende stoffen.
Verdere proeven in Mill Hill heb
ben aangetoond da bet aaai bujteu
lekken van enzymen uit de Iysoso
men leidt tot beschadiging van de
chromosomen. Daar deze chromo
somen de erfelijke eigenschappen
van de cel bepalen, vermoedt men
dat de beschadigingen van de chro
mosomen zichzelf reproduceren. Uit
iedere abnormale cel zouden dan
nieuwe abnormale cellen ontstaan,
die op hun beurt nog meer abnorma
le cellen zouden vormen enz. Een
dergelijk proces van ongecontro
leerde celgroei is karakteristiek
voor kanker.
Op een onlangs gehouden bijeen
komst van de American Association
for Cancer Research in Philadel
phia werd melding gemaakt van re
cente Amerikaanse onderzoekingen
door dr. Theodore Hauschka en zijn
collega's van het Roswell Park Me
morial Institute in Buffalo. Van 18
menselijke kankergezwellen werden
celstudies gemaakt. Van de 713 on
derzochte cellen bleek iedere cel ab
normale chromosomen te bezitten.
We hebben de mdruk dat deze af
wijkingen aan de chromosomen
groot genoeg voor microscopische
waarneming nauw betrokken zijn
bij het ontstaan en de ontwikkeling
van kankergezwellen, aldus de Ame
rikaanse onderzoekers.
Verschillende Kanker verwekken
de chemicaliën kunnen afwijkingen
aan de chromosomen veroorzaken.
Deze afwijkingen zijn van hetzelfde
type alsdie bij het onderzoek in
Roswell Park. HetzeLfde geldt voor
de beschadiging van chromosomen
door stralingen en virussen. Maar
chromosomen-beschadigingen ont
staan niet rechtstreeks. Dezelfde
chemicaliën, stralingen en virussen
zijn in staat het omhulsel van de
.Iysosomen te beschadigen, waar
door enzymen naar buiten lekken.
Het zijn deze enzymen die de chro
mosomen verminken.
Daarom is het zeer goed moge
lijk dat beschadiging van de iysoso
men de oorzaak is van abnormale
celgroei en de allereerste fase in
het kankerproces.
In Mill Hill hebben dr. Anthony
Allison en zijn medewerkers nu een
methode gevonden om iysosomen
kunstmatig te beschadigen zon
der andere cellulaire bestanddelen
aan te tasten. Zij gebruiken hier
voor verschillende kleurstoffen, die
wel worden opgenomen door de Iy
sosomen. maar niet door andere de
len van de cel. De zo beschadigde
cellen worden blootgesteld aan licht
straling. De gekleurde Iysosomen
absorberen meer lichtenergie dan
de niet gekleurde delen en het ge
volg is dat zij door de lichtstraling
worden beschadigd, terwijl de rest
van de cel intact blijft.
Levende cellen van proefdieren
worden op deze manier behandeld
en dan weer in het lichaam van de
dieren teruggebracht. Welke effec
ten er dan optreden is nog met
nauwkeurig bekend. Maar als blijkt
dat de cellen met de oeschadigde
Iysosomen in de proefdieren kanker
veroorzaken, zal er een enorme en
wellicht definitieve stap zfjn gezet
naar het volledig doorgronden van
deze gevreesde ziekte.
W///1/
V///III
Wf|«|
mmmmm
AMERIKAANSE radarastronomen hebben onlangs de voor ge
leerden sensationele ontdekking bekend gemaakt dat de pla
neet Mercurius de zon steeds zijn zelfde kant toont. Deze pla
neet heeft een dag-en-nacht-cyclus, precies zo als andere pla
neten in ons zonnestelsel.
Dit is onlangs vastgesteld door de machtigste vaste radio-telescoop ter
wereld. Deze radiotelescoop is gebouwd in de krater van een uitgedoofde
vulkaan bij Arecibo op Portorico. Het instrument wordt gebruikt door de
Amerikaanse Cornell universiteit.
De ontdekking dat ook op Mercurius een afwisseling van dag en nacht
bestaat, heeft een streep gehaald door een opvatting die lang door astro
nomen is gehuldigd. Men heeft namelijk altijd gedacht dat Mercurius een
zogenaamde gebonden rotatie had: de aswenteling zou even lang duren als
de omlooptijd om de zon.
Onze eigen maan is een voorbeeld van een hemellichaam met een ge
bonden rotatie. Tijdens de 30 dagen durende omloop om de aarde blijft
steeds dezelfde kant van het maanoppervlak naar onze planeet gericht.
Mercurius is een bijzonder moeilijk waarneembare planeet, omdat hij
zich zo dicht bi.i de zon bevindt. Door de veronderstelde afwezigheid van
dag en nacht heeft men altijd gedacht dat er op Mercurius een ondraag
lijk klimaat heerst. De altijd naar de zon gekeerde zijde zou een opper-
vïaktetemperatuur van 350 graden Celsius hebben, heet genoeg om lood te
smelten De eeuwige nachtzijde zou onvoorstelbaar koud zijn en een opper
vlakte-temperatuur van 200 graden onder nul hebben.
Vandaar dat de mogelijkheid van het bestaan van leven op Mercurius
altijd uitgesloten werd geacht. Ook al omdat de planeet waarschijnlijk geen
of slechts een zeer dunne atmosfeer heeft.
Nu blijkt dat Mercurius wel een dag-en-nacht-cyclus heeft, moeten de
schattingen van de oppervlakte-temperaturen misschien worden herzien.
Volgens prof. Thomas Gold, die de leiding heeft van de astronomie-
programma's van Cornell, lijkt het thans zeer goed mogelijk dat Mercurius
eens een maan van Venus is geweest en niet meer dan 400 miljoen jaar
geleden zijn planetaire status heeft verworven.
Het bewijs ciat Mercurius beide halfronden naar de zon toekeert is eind
april op een bijeenkomst van sterrenkundigen geleverd door dr. Gordon
Pettengill en dr Robert B. Dyce. Zij maakten ook melding van nieuwe
radarwaarnemingen van Mars. Deze waarnemingen betroffen met name het
gebied Trivium Charontis op het noordelijk halfrond van deze planeet,
waar naar de mening van veel geleerden primitieve vormen van plantaardig
leven zouden kunnen bestaan.
Dr. Pettengill zei dat Trivium Charontis radarseinen weerkaatste op een
manier die „verenigbaar met water in een of andere vorm" was. Er werd
niets opgevangen dat de aanwezigheid van een moerasachtig gebied uitsloot.
Dr. Pettengill ze, echter met nadruk dat de radarwaarnemingen niets be
slissends hadden verteld over de vraag of er al dan niet leven op Mars is.
baar materiaal uit Britse kernreac
tors „chemisch gereinigd". Men
haalt er „onverbrande" uranium en
plutonium uit en deze stoffen kun
nen opnieuw als reactorbrandstof
worden gebruikt.
De bouw van de gigantische plu
toniumfabriek in Windsccale heeft
acht jaar geduurd. Het principe
van plutoniumfabricage uit kernre
actor-afval is tamelijk eenvoudig.
Maar de benodigde apparatuur is in
werkelijkheid zo duizelingwekkend
gecompliceerd, dat zelfs met dui
zenden schema's en tekeningen niet
nauwkeurig kan worden aangege
ven hoe een en ander moet worden
geconstrueerd.
Daarom werd van de fabriek in
Windscale eerst een schaalmodel ge
maakt. Aan de hand hiervan bouw
den en constructieteams in acht
jaar stap voor stap de hele instal
latie op .ware grootte, steeds con
trolerend hoe en .vaar de duizenden
pijpen en leidingen in elkaar pas
ten.
veelheid plutonium is al voldoende
om een enorme spontane uitbar
sting van energie teweeg te bren
gen.
Dit betekent niet dat er dan een
kernexplosie plaats heeft, maar het
vrijkomen van zo vee' energie bin
nen een fractie van een seconde is
een satastrofe die te vergelijken is
met het ,,op hoi" slaan van een
kernreactor. De hoeveelheid pluto
nium die zo'n ramp kan veroorza
ken is buitensporig klein. Vijfhon
derd gram in opgeloste toestand is
al genoeg.
plutoniumnitraten maar geen splij-
tingsprodukten opneemt, loopt in te
gengestelde richting door de appara
tuur als de stroom van de nitraat-
oplossing. Aan de ene kant van het
bewerkingsproces komt dan het
oplosmiddel, zwaat verzadigd met
uranium en plutonium tevoorschijn
en aan de andere kant de stroom
van splijtingsprodukten.
Het behandelen van reactorbrand
stof is noodzakelijk, omdat het ura
nium dat in energie producerende
kernreactors wordt gebruikt, gelei
delijk wordt „vergiftigd" door
splijtingsprodukten. Deze splijtings
produkten zijn eet atoomafval van
een reactor, 'zoals sintels het afval
zijn van een kolenkachel.
Het atoomafval heeft de eigen
schap neutronen te absorberen, Neu
tronen zijn de "ilale kerndeeltjes
waarop het hele splijtingsproces in
een atoomoven berust. Als er te
veel neutronen worden geabsorbeerd
worden er niet genoeg atoomkernen
gesplitst om de kernreactie aan de
gang te houden. De reactor „stikt"
langzaam maar zeker in zijn afval
Natuurlijk laat rr en het nooit zo
ver komen. Wanneer de absorptie
van neutronen ee:i bepaalde grens
overschrijdt, worden de „vuile"
In de praktijk wordt plutonium
in vaste toestand verwerkt. Door
het metaal in bepaalde geometri
sche vormen te pei sen kan men de
kritische massa or.de^ controle hou
den. De vorm van de plutonium
blokken wordt zo gekozen dat de
oppervlakte er van zo groot moge
lijk is.
Hoewel de mensen van de plu-
toniumfabrieken jj: het ogenblik
heel goed weten hoe zij met het
gevaarlijke metaal moeten omgaan,
zijn zij voortdurend bedacht op kri
tieke en alarmerende situaties. In
Windscale gelden dan ook zulke ri
goureuze veilisheidsmaatregeles.
dat alleen voortreffelijk getrainde
specialisten er kunnen werken.
De uranium reactorstaven komen
in Windscale aan in hun metalen
houders. Vanwege nun sterke radio
activiteit worden ze vervoerd in va
ten die voorzien zijn van een zwaar
loden omhulsel. Id de fabriek wor
den de staven eerst drie maanden
in een diep waterbassin opgeslagen
om sommige soorten kort durende
radio-activiteit te «ater uitwerken
Dan begint de bewerking. Onder
water worden de metalen houders
Na verdere zuivering worden het
uranium en het p.utonium van el
kaar gescheiden.
De splijtingsproducten worden
door verdamping geconcentreerd en
opgeslagen in speciale ondergrond
se tanks. Uit een ton afgewerkte
reactorbrandstof wordt met dit
proces ongeveer vv.f pond plutonium
gewonnen. De zuiverheid van dit
plutonium is ongelooflijk hoog. Ver
ontreinigen bestaan uit niet veel
meer dan individuele atomen.
Er wordt in Windscale ongeveer
2000 ton reactorbrandstof per jaar
verwerkt. Hieruit wordt ongeveer 5
ton plutonium verkregen. Dit pluto
nium vord niet a leen in Engeland
gebruikt. Eind vorig jaar heeft de
Britse regering o.-.ii hoeveelheid van
dit kunstmatige element aan Frank
rijk verkocht voor gebruik in een
zogenaamde „sne'ie broed-reactor'
Deze snelle reactors zijn van grote
betekenis voor de toekomstige ont
wikkeling van de kernenergie voor
vreedzame doeleinden.
De plutoniumfabriek van Winds
cale is de grootste in Europa. De
algemene verwachting is dat pluto-
niumfabrieken in de niet al te ver
re toekomst zullen beslissen over de
vraag of kernenergie kan concurre
ren met conven1 Y»>^ie vormen van
energie-opwekking. De prijs van plu
tonium is op net ogenblik nog te
hoog voor economisch gebruik.
Maar een kostenbespraring van en
kele centen in de productiemetho
den kan de weegschaal al naar de
andere kant doen uitslaan.
FOTO'S die met een elektronenmicroscoop worden genomen van
dingen die nog maar net zichtbaar zijn, geven vaak een teleur
stellend vaag beeld te zien. Dit komt omdat bij de grens van het
oplossend vermogen van de elektronenmicroscoop de eigen tril
ling van de elektronenstraal even groot wordt als de eigenlijke de
tails van het beeld.
De afdeling virus-onderzoek voor de landbouw van de universiteit van
Cambridge heeft nu een vernuftige manier gevonden om elektronen
microscopische foto's van virussen veel duidelijker en helderder te maken
dan men tot dusver mogelijk had geacht.
Alle virussen zijn opgebouwd uit een aantal identieke sub-eenheden. Deze
vormen het proteine-omhulsel, waarbinnen zich het nucleïnezuur molecule
bevindt, dat het werkzame deel van het virus is. Deze stukken van het
proteïne-omhulsel zijn identiek omdat het virus zo klein is, dat het geen
genetisch materiaal bezit om meer complexe en meer gevarieerde struc
turen te vormen.
Het aantal identieke sub-eenheden van het proteïne-omhulsel varieert
naar de soort virus van tien of twintig tot vele duizenden. De sub-eenheden
kunnen zijn gerangschikt in spiraal- of ringvormige structuren of in een
symmetrisch cirkelpatroon.
Bij de nieuwe opnametechniek worden afzonderlijke foto's gemaakt van
verschillende sub-eenheden Deze foto's, vijftig of meer, worden dan zeer
nauwkeurig over elkaar heen geprojecteerd. De delen die de foto's met
elkaar gemeen hebben, d.w.z. de eigenlijke structuur van de sub-eenheden,
worden op deze wijze vijftig of meer keer versterkt en worden daardoor
zeer duidelijk zichtbaar. Tegelijkertijd wordt de willekeurige beweging van
de elektronenstraal, die op iedere foto een andere onscherpte geeft, steeds
mmder zichtbaar naarmate men meer foto's over elkaar heen nrojecteert.
De nieuwe techniek is half-automatisch. Zij kan ook worden toegepast
op andere microstructuren dan virussen.
De Britse raad voor medisch onderzoek heeft in zijn grote laboratorium
in Mill Hill ten noorden van Londen, een soortgelijke techniek gebruikt
om kristallen van proteïnen te onderzoeken Er werden zeer duidelijke
foto s gemaakt van objecten die slechts tien keer groter waren dan het
gemiddelde atoom. Dit wil zeggen dat er duidelijke foto's werden gemaakt
met een vergroting van meer dan vijf miljoen.
Dank zii de nieuwe foto-techniek weet men nu dat het tabaks-mozaïek
virus, een berucht ziekteverwekker bij planten, bestaat uit een lange,
dunne linksgewonden spiraal van 168 sub-eenheden. Het virus is heel wat
groter dan men had gedacht en bevat ook veel meer nucleïne-zuur dan
vroegere metingen hadden aangetoond.
Het over elkaar heen projecteren van de microscopische foto's is een van
die simpele ideeën die zonder meer voor de hand schijnen te liggen als
iemand er op komt. Het is nu mogel.jk om nauwkeurig de anatomie van
de kleinste levende dingen vast te stellen.
1
