Overslaan en naar de inhoud gaan

Nieuwe aanpak stroomlijnt ontmantelings-proces

3D-model brengt radioactiviteit nauwkeuriger in kaart

SCK CEN - Highlights - Inhoudstafel (2021)

Het nucleaire onderzoekscentrum SCK CEN ontwikkelde een 3D-model om de voetafdruk van een ontmanteling aanzienlijk te verkleinen. Door die nieuwe aanpak kan het – meer dan vroeger – gebruikt beton van een nucleaire installatie een tweede leven geven in de bouwsector.

SCK CEN - Jaarverslag Highlights (2021)

Elk reactorbad van een drukwaterreactor is omgeven door gewapend beton. Die betonnen wand – het zogenaamde biologische schild – dient om straling tegen te houden. “Bij de ontmanteling van commerciële kerncentrales vormt het biologische schild het grootste gedeelte van het kortlevende en laag- en middelradioactief afval”, verklaart Sven Boden, ontmantelingsexpert bij SCK CEN. Het schild van de ontmantelde drukwaterreactor BR3 is 15 meter hoog en heeft een dikte van 1,20 meter. Dat is goed voor 2200 ton aan gewapend beton – oftewel het laadvermogen van 100 vrachtwagens. “Het is niet de bedoeling dat we 100 vrachtwagens aan beton als afval naar de voorziene, ingerichte stortplaatsen zullen afvoeren. Bij elk ontmantelingsproject geldt namelijk de gouden regel: herleid de hoeveelheid radioactief en klassiek afval op een kostenefficiënte manier tot een minimum.”

Het 3D-model koppelt veiligheid voor mens en milieu aan economische haalbaarheid.
Sven Boden

Om daarin te slagen, moet het beton er in lagen worden afgeschraapt, gepikeerd of gezaagd. Elke laag krijgt een andere bestemming. Het beton dat na de nodige metingen wordt vrijgegeven, vindt zijn weg weer in de maatschappij. Het wordt onder andere gerecycleerd in de bouwsector. De andere betonlagen vertrekken naar een stortplaats categorie 1, waar gevaarlijke afvalstoffen als asbest worden gedeponeerd. Dit project dat zoveel mogelijk beton een tweede leven wil geven, stimuleert een circulaire economie. 

Dan stelt zich de vraag: op welke diepte zijn de waarden voldoende laag om het beton te kunnen vrijgeven? Hoe bepaal je hoeveel centimeter je moet verwijderen? Door het beton na elke laag opnieuw te meten? Dat monnikenwerk kan efficiënter en vlotter, dacht het nucleaire onderzoekscentrum SCK CEN. Het ontwikkelde een 3D-model dat de radioactieve waarden in het biologische schild tot op de decimeter in kaart bracht. “Dat model houdt rekening met verschillende parameters, waaronder de afstand tot de voormalige reactorkern en de diepte in de beton. Hoe dichter bij de kern, hoe meer het beton aan straling werd blootgesteld en dus hoe dikker de laag die verwijderd moet worden”, illustreert Bart Rogiers, data scientist bij SCK CEN en de drijvende kracht achter het 3D-model.

Bekijk zelf het volume dat gerecycleerd kan worden (aangeduid in het blauw):

Historische data en nieuwe metingen

Een rekenmodel is echter maar zo sterk als beton, als het door voldoende correcte data gevoed wordt. Het nucleaire
onderzoekscentrum heeft tijd noch moeite gespaard om die input op punt te stellen. “Het allereerste 3D-model dat we gesimuleerd hebben, deden we op basis van historische gegevens. Vervolgens hebben we de bestaande gegevens aangevuld door nieuwe metingen uit te voeren: enerzijds ter plaatse en anderzijds in een laboratorium”, licht Bart Rogiers toe. Met de metingen die ter plaatse werden uitgevoerd – meer dan 400 in totaal – bracht het onderzoekscentrum de volledige wand in kaart. Voor de analyses die in het laboratorium plaatsvonden, werden 30 boorkernen met een kroonboor uit het biologische schild gehaald, waarvan meer dan 200 stalen geanalyseerd werden. “We namen ook extra stalen in specifieke zones, zoals zones waar we de hoogste of net laagste radioactiviteitswaarden verwachtten. Dat vertelt ons veel over de extremen.”

SCK CEN hield rekening met meet- en modelonzekerheden. “Voor de metingen die we ter plaatse deden, hebben we verschillende types detectoren en meetploegen van meerdere Europese onderzoekscentra ingezet om dezelfde locaties te meten. Sommige staalnames hebben we dan weer naar verschillende Europese laboratoria gestuurd en
we voegden er ook blanco stalen – m.a.w. stalen zonder radioactiviteit – aan toe. Zo konden we alle meetresultaten
vergelijken en meetonzekerheden zoveel mogelijk in kaart brengen. Door die en andere onzekerheden nauwgezet te analyseren, zijn de resultaten veel betrouwbaarder”, verheldert Bart Rogiers.

Door onzekerheden nauwgezet te analyseren, zijn de resultaten veel betrouwbaarder.
Bart Rogiers
SCK CEN - Highlights - 3D-model BR3 (2021)

Ontmangelingsstrategie

Op basis van dat 3D-model heeft SCK CEN zijn ontmantelingsstrategie verder uitgestippeld. De scheidingswerken starten in 2021. “Dankzij dit model kunnen we de hoeveelheid afval dat niet gerecycleerd kan worden en dus naar een stortplaats categorie 1 afgevoerd moet worden, sterk verminderen. Bovendien zorgen we ervoor dat er geen afval in de oppervlaktebergingssite voor radioactief afval terechtkomt. We belasten onze volgende generaties dus minder. En dat met een minimale kost voor metingen en toch een maximale zekerheid over de verdeling van radioactiviteit in de wand. Het 3D-model koppelt veiligheid voor mens en milieu aan economische haalbaarheid”, vertelt Sven Boden enthousiast. Het pilootproject bewijst net om die reden ook zijn nut voor de toekomstige ontmanteling van kernreactoren in binnen- en buitenland. Het implementeren van dergelijke nieuwe aanpak kadert in het Europese onderzoeksproject ‘INSIDER’.

Publiek-publiek samenwerkingsovereenkomst met NIRAS

Dit onderzoek sluit naadloos aan bij de publiek-publieke samenwerkingsovereenkomst, die SCK CEN en NIRAS ondertekenden. Beide partners engageren zich om de komende 25 jaar te blijven samenwerken voor onderzoek. Het onderzoek zal zich concentreren op de oppervlakteberging en geologische berging van het radioactieve afval. Daarbij hoort de karakterisatie van het afval – meer bepaald de ontwikkeling van technieken om afval aan extra analyses te onderwerpen, alvorens het naar de bergingsinstallatie gaat.

MYRRHA-team viert mijlpaal na mijlpaal
MYRRHA-protonen werden met succes versneld

Volgend hoogtepunt

Deel deze pagina