19 september 2017

Prima natuurlijk dat Nederland 13 september een extra opslagruimte voor (licht) radioactief afval opende, maar voor de lange termijn moeten we toch echt met andere ideeën komen. Dat zeiden we 2011 ook al, lees je in dit artikel uit het archief.

Je leest:

Waar moet ons radioactieve afval naar toe?

Waar moet ons radioactieve afval naar toe?

Auteur: | 5 september 2011

Op 19 juli 2011 werd in een Europese richtlijn vastgesteld dat alle lidstaten van de Europese Unie in 2015 een plan klaar moeten hebben voor de verwerking en opslag van hun radioactieve afval. Het lijkt er echter niet op dat dat er al ligt… Op termijn zou ons kernafval permanent moeten worden opgeslagen in de diepe ondergrond. Maar waar?

Het is geen onderwerp waar politici hun vingers graag aan branden. Noem de naam van een gebied dat wellicht geschikt is voor de opslag van radioactief afval, en de bevolking zet zijn hakken in het zand. Binnenkort kan het probleem echter niet meer genegeerd worden: volgens de Europese richtlijn moeten de lidstaten in hun plannen ook de definitieve eindbestemming van het afval bekend maken.

Eén van de opslagloodsen met licht- en middelradioactief afval van COVRA.
KnowledgeNL, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

Afval

De totale hoeveelheid radioactief afval die Nederland produceert is relatief klein: nog geen duizend kubieke meter per jaar. Het gaat met name om laag- en middelradioactief afval, zoals handschoenen, laboratoriumglaswerk, kleding en injectienaalden. De hoeveelheid hoogradioactief afval, die voornamelijk uit de resten van de brandstof van kerncentrales bestaat, groeit met minder dan 1,5 kubieke meter per jaar; net iets meer dan tien (kleine) kliko’s. Bijna al het uranium dat bij de opwekking van kernenergie gebruikt wordt kan namelijk opnieuw de reactor in. Slechts vier procent kan niet worden hergebruikt. Het probleem is dan ook niet de hoeveelheid afval, maar de tijd die het duurt voor het onschadelijk is geworden. In het geval van het afval uit kerncentrales praten we dan over honderdduizend jaar, al worden er pogingen gedaan die tijd te bekorten. Want honderdduizend jaar is lang, erg lang: het is bijvoorbeeld honderdduizend jaar geleden dat de eerste Neanderthalers in Europa verschenen.

Ondergronds?

Op dit moment wordt het radioactieve afval dat Nederland produceert bovengronds opgeslagen, bij de Centrale Organisatie Voor Radioactief Afval (COVRA) in de gemeente Borsele in Zeeland. Daar ligt het prima, en er is ruimte genoeg voor de komende 100 jaar.

Het probleem is echter dat het voor een deel van het afval nog zeker tienduizenden jaren duurt voor de straling weer het niveau heeft bereikt van natuurlijk uranium. “Uiteindelijk wordt dit langlevende afval in stabiele geologische aardlagen in de diepe ondergrond opgeborgen. Moeder natuur neemt dan de zorg van ons over” , meldt de website van COVRA in fraaie bewoordingen. Maar zo’n heel zorgzaam type is moeder natuur nou ook weer niet, leert de ervaring. Enige voorzorgsmaatregelen lijken dan ook op zijn plaats.

Geschikte lagen?

Een opbergplek moet aan een aantal voorwaarden voldoen. Het belangrijkst is natuurlijk dat hij niet lekt. Hij moet dus uit slecht doorlaatbaar materiaal (dus materiaal met een lage permeabiliteit) bestaan, zowel voor straling als voor water dat verontreinigd zou kunnen raken als het in aanraking komt met het afval. Zout en klei zijn goede kandidaten. En graniet, maar dat is in de Nederlandse ondergrond niet te vinden. Verder moet de laag dik en diep genoeg en moet het gebied stabiel zijn, dus bijvoorbeeld niet regelmatig door aardbevingen worden getroffen.

Zoutvlakte, Utah.
Mark Kobayashi-Hillary, via Wikimedia Commons, CC BY 2.0

In het Perm en het Trias, tussen de 300 en 200 miljoen jaar geleden, werd Nederland regelmatig bedekt door een ondiepe zee. Omdat het warm en droog was verdampte het water, terwijl het opgeloste zout als een korst achterbleef op het aardoppervlak. Door een zich herhalend proces van verdamping en nieuwe aanvoer van zout water vormden zich uiteindelijk dikke lagen zout. Tegenwoordig liggen deze op enkele kilometers diepte. Omdat zout relatief licht is en makkelijk vervormt is het op sommige plekken omhoog gaan bewegen, waardoor zoutpijlers of zoutkoepels zijn ontstaan. De bovenkant van zo’n zoutkoepel ligt in Nederland soms op slechts een paar honderd meter diep.

In Nederland geldt als aanvullende eis dat het afval terugneembaar moet zijn, voor het geval dat de opberglokatie toch niet aan de verwachtingen voldoet, andere oplossingen ontdekt worden of het afval economisch bruikbaar blijkt.

Zout

Opslag in zout kent voor- en nadelen. Zoutlagen hebben een goede isolerende werking: veel olie en gasvoorkomens zijn vele miljoenen jaren in zout bewaard gebleven.

Onder druk verliest zout echter zijn stabiliteit, waardoor veel zoutmijnen na verloop van tijd vervormen en dichtgedrukt worden. Het zout gaat als het ware stromen. Dat geeft een zekere mate van onvoorspelbaarheid, maar heeft als voordeel dat het afval in de loop der tijd volledig omsloten raakt. Hoewel dat laatste voor de terugneembaarheid van het afval juist weer een nadeel vormt.

De ondergrond van Nederland is rijk aan zout, vooral in het noorden en het oosten.
Leo van de Vate, TNO

Bovendien bestaat de kans op het optreden van chemische reacties, zoals enkele jaren geleden bleek uit onderzoek van Professor Den Hartog van het Laboratorium voor Vaste Stof Fysica van de Rijksuniversiteit Groningen.

Door de straling van het radioactieve afval wordt zout gedeeltelijk omgezet in de bestanddelen waaruit het is opgebouwd, natrium en chloride. Als de temperatuur stijgt – bijvoorbeeld door de hitte van het kernafval – kan de omgekeerde reactie gaan optreden. Natrium en chloor vormen dan samen weer zout en daarbij komt energie vrij.

Risico?

Het onderzoek van Den Hartog wordt vaak aangehaald door tegenstanders van de opslag van kernafval in zoutkoepels. De vrijgekomen energie zou explosies kunnen veroorzaken. “De vraag is echter bij welke dosis, type straling en tijdsduur dit proces een risicofactor van belang wordt”, zegt Thomas Palstra, de huidige hoogleraar Vaste Stof Chemie aan dezelfde universiteit. “De mening van Den Hartog was dat dit eerst verder onderzocht moest worden, niet dat opslag onmogelijk zou zijn.”

Leo van de Vate, onderzoeker bij TNO die zich al tientallen jaren in de berging van radioactief afval verdiept, valt hem bij. “De omstandigheden waaronder de proeven in het laboratorium werden uitgevoerd zijn niet te vergelijken met die in een afvalberging in het zout, dat zei Den Hartog zelf destijds ook.”

Aanvoerruimte voor middel-radioactief afval in de zoutkoepel Asse II. De opslagruimte ligt 20 meter dieper, transport vindt plaats via de luiken in de vloer.
Stefan Brix, Wikimedia Commons, publieke domein

Overigens is ook onderzocht of er ook zout bestaat dat niet gevoelig is voor stralingsschade. Broomzout bleek een goede kandidaat. “Om het zekere voor het onzekere te nemen kunnen we het afval dus ook nog eens in een extra laag broomzoutgruis verpakken”, aldus Van de Vate.

Een groter nadeel van zout is zijn oplosbaarheid, waardoor zoutlagen kwetsbaar zijn voor water. Zo heeft Duitsland onlangs besloten ruim 100.000 vaten radioactief afval terug te gaan halen uit een stilgelegde zoutmijn in de zoutpijler Asse. In de jaren ’60 en ’70 van de vorige eeuw werden hier ruim 100.000 vaten licht- en middenradioactief afval opgeslagen, in de veronderstelling dat het voor tenminste 40.000 jaar veilig opgeborgen zou zijn. Er blijkt echter water de zoutkoepel in te stromen, en het hierdoor gevormde pekel tast de vaten aan.

De Klei van Boom

Het beste alternatief voor zout is klei; in Nederland tenminste, bij gebrek aan graniet. In België bestaan plannen om radioactief afval op te slaan in de zogenaamde Klei van Boom, bij de grens met Noord-Brabant. Dit is een sedimentlaag die uit een mengsel van klei en zand bestaat, en die in België en Nederland is afgezet tijdens het Vroeg-Oligoceen, van ongeveer 34 tot 28 miljoen jaar geleden.

De afzettingsmilieus tijdens de vorming van de Klei van Boom (klik voor vergroting).
T&A Survey BV (naar Wong, 2007)

In het Vroeg-Oligoceen – rond de 30 miljoen jaar geleden – strekte de Noordzee zich uit over heel Nederland. De zuidkust liep dwars door België heen. Op de bodem van deze zee heeft de ‘Klei van Boom’ zich afgezet. Voor een dergelijke afzetting geldt: hoe dieper het water hoe dikker de laag, en hoe dichter bij land hoe grofkorreliger en zandiger het sediment.

De Klei van Boom wordt daarom dunner en zandiger naar het zuiden en juist dikker, kleiiger en homogener naar het noorden toe. Hoe diep de laag tegenwoordig ligt is een resultaat van de beweging van de aardkorst die na de afzetting heeft plaatsgevonden. De Roerdalslenk bijvoorbeeld, is sinds 28 miljoen jaar geleden flink gedaald en heeft de klei daarmee naar grote dieptes gebracht.

Het Belgische plan is echter omstreden. De vrees bestaat dat de klei gaat scheuren bij de aanleg van de opslagruimte, en uit de laag direct erboven wordt drinkwater gewonnen. Maar wellicht is de situatie in Nederland beter. De Boomse Klei wordt naar het noorden toe dikker en homogener, en bevindt zich op grotere dieptes. En dat zijn belangrijke voordelen.

Vier gebieden

In opdracht van Greenpeace deed het geologisch adviesbureau T&A survey BV uit Amsterdam een eerste inventarisatie naar de eigenschappen van de Boomse Klei in Nederland. De waterdoorlatendheid van het kleipakket neemt af naar het noorden, schrijft T&A-survey.

De gebieden waar de Klei van Boom op een diepte beneden 500 meter onder het maaiveld ligt en een dikte heeft van minstens 100 meter.
T&A Survey BV

In vier gebieden in Nederland vormt de klei op een diepte van meer dan 500 meter een laag van minstens 100 meter dik: in Noord-Brabant en het westen van Gelderland (I), in midden Gelderland (II), in de Noordoostpolder (III) en net ten zuiden van Schiermonnikoog (IV).

Natuurlijke aardbevingen deden zich de afgelopen honderd jaar voor in de Noord-Brabantse regio (tientallen) en in midden Gelderland (enkele), en het hoge noorden schudt regelmatig heen en weer sinds daar gas gewonnen wordt. Alleen in de dunbevolkte Noordoostpolder bleef het rustig.

Extra onderzoek

Moeten we nu dus maar vast een diepe kelder gaan aanleggen, bijvoorbeeld ergens tussen Urk en Emmeloord? Nee, zeggen de auteurs van het rapport. Conclusies over de veiligheid van de opslag van kernafval vallen uit deze algemene inventarisatie nog helemaal niet te trekken. Daarvoor is veel meer onderzoek nodig.

“Alleen studeren op zout en klei zal de oplossing echter niet dichterbij brengen”, waarschuwt Van der Vate. De échte problemen zijn maatschappelijk van aard. Nederland is dichtbevolkt, en er is grote tegenstand tegen deze vorm van opbergen. “Veel provincies en gemeenten hebben in hun streek- en bestemmingsplannen zelfs expliciet de voorwaarde staan dat er geen onderzoek naar de opslag van radioactief afval mag worden gedaan”, aldus van der Vate. Toch maar bovengronds laten liggen dan? Of kernenergie inkopen bij Zweden of Frankrijk? Vragen genoeg, zou je zeggen; en niet alleen voor aardwetenschappers!

In juli 2011 is het Onderzoeksprogramma eindberging radioactief afval (OPERA) gestart, een vijfjarig programma dat zal onderzoeken hoe veilige, lange termijn opberging van radioactief afval in Nederland mogelijk is. In dit programma wordt naast techniek ook aandacht besteed aan de maatschappelijke aspecten van berging.

Bronnen:

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 05 september 2011

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.