Radioactief afval: van oorsprong tot eindbestemming
Ervaren onderzoekspartners SCK CEN en NIRAS vervlechten fundamenteel en toegepast onderzoek
Hoe verzekeren we een veilige berging van radioactief afval? En dat op lange termijn? Dat is, in opdracht van de Belgische beheerder van radioactief afval NIRAS, al decennialang onderzoeksvoer voor het nucleaire onderzoekscentrum SCK CEN. Om tot nog betere oplossingen te komen, vervlechten beide instanties hun onderzoeksprogramma’s in een publiek-publiek partnerschap. Die juridische structuur laat toe om specifieke kennis en kunde bij elkaar te tanken.
“Radioactief afval is een breed begrip. Het afval komt voort uit de elektriciteitsproductie, maar ook uit de nucleaire geneeskunde, landbouw en industrie. Het begrip omvat dus meerdere afvaltypes, onderverdeeld op basis van activiteitsniveau of levensduur. Elk afvaltype vraagt een ander beheertraject tot en met berging”, steekt Christophe Bruggeman, expert bij SCK CEN, van wal. Hoogradioactief en/of langlevend afval is één afvaltype. Voor dat type staat geologische berging als beheeroplossing al enige tijd op de radar. In de jaren ’70 – het prille begin van het Belgische kernenergietijdperk – begon het nucleaire onderzoekscentrum die piste te onderzoeken. “Eerst voerden we testen in laboratoria uit, maar al snel voelden we de nood aan een ondergronds laboratorium om geologische berging aan de realiteit te toetsen. Doel was om op representatieve schaal de veiligheid en haalbaarheid ervan aan te tonen”, verklaart hij. In 1980 begon SCK CEN dat ondergrondse laboratorium, genaamd HADES, uit te graven. Later kwam HADES onder het beheer van ESV EURIDICE, een economisch samenwerkingsverband tussen SCK CEN en Belgische afvalbeheerder NIRAS.
Dankzij dat verband konden beide partners proeven van de toegevoegde waarde van samenwerken. Door aanvullende competenties onder één vlag te brengen, konden wetenschappelijke diepgang en voorgestelde beheeroplossingen aan elkaar gekoppeld worden. Dat smaakte naar meer, zo blijkt. Recent ondertekenden ze een nieuw publiek-publiek partnerschap. Met die handtekening deden ze een schriftelijke belofte om het bestaande partnerschap uit te breiden naar alle onderzoeksaspecten over zowel het korte-, middellange- als langetermijnbeheer van radioactief afval. “In feite bundelen twee ervaren en hooggespecialiseerde actoren hun krachten en verbreden ze de focus naar de volledige beheerketen. Dat zorgt voor een goede doorstroming van kennis en kunde, wat toelaat om de nodige beheeroplossingen te bespoedigen of te realiseren”, klinkt Christophe Bruggeman opgetogen.
Breed kennispectrum
Het publiek-publieke partnerschap dekt een breed spectrum aan kennisdomeinen. “We bestuderen bijvoorbeeld het gedrag van natuurlijke en kunstmatige barrières. Hoe helpen die barrières radioactiviteit vasthouden? Hoe beïnvloedt het afval de eigenschappen van die barrières? Wat is bijvoorbeeld het effect van warmteafgevend afval? Hoe voorkomt een kleilaag dat radionucliden zich verder verspreiden, wanneer de kunstmatige barrières degraderen? Daarnaast schenken we bijzondere aandacht aan het up-to-date houden van ons ondergronds laboratorium HADES, en aan het op lange termijn verkrijgen, verwerken en valideren van meetgegevens. Het onderzoek is al vergevorderd, maar krijgt een nieuwe dimensie dankzij het vervlechten van al die invalshoeken”, licht Christophe Bruggeman uitgebreid toe.
Volgens de expert zorgt deze vernieuwde samenwerking ervoor dat we ook de komende periode de nieuwste wetenschappelijke inzichten en technologische innovaties in rekening blijven brengen bij de ontwikkeling en implementatie van de verschillende beheeroplossingen. Dat leidt tot steeds betere oplossingen voor radioactief afval. En dat komt geen moment te vroeg. Een van de grootste ontmantelingswerven staat immers voor de deur. Met de wet op de kernuitstap van 2003 besliste de federale regering om de kerncentrales stapsgewijs te sluiten. Na sluiting moeten de kerncentrales ontmanteld worden. “Ervaring leert ons dat we 98% van het materiaal een herbestemming kunnen bieden, maar die overige 2% is radioactief afval. Dat afval verdient een specifiek, aangepast beheer”, aldus Christophe Bruggeman.
HADES: decenniumexperiment halfweg
Bergingsexperimenten vragen tijd. “We moeten de veiligheid van geologische berging op heel lange termijn kunnen garanderen. We bestuderen heel trage processen: daarom kunnen experimenten zelfs tientallen jaren duren”, aldus Christophe Bruggeman. Een voorbeeld daarvan is het ‘PRACLAY Heater’experiment. Die grootschalige test moet de impact van warmte op een diepe kleilaag bestuderen. In een reële bergingsinstallatie zal het hoogradioactieve afval honderden tot enkele duizenden jaren warmte afgeven. Met verwarmingselementen bootsen onderzoekers die warmteafgifte na. Concreet houden ze de plaats waar de galerijwand en de klei elkaar raken, tien jaar lang op een temperatuur van 80°C. “Tien jaar is voldoende om een betrouwbare evaluatie van het effect op de klei te kunnen maken”, vertelt Christophe Bruggeman. Het experiment startte in 2014 en is nu meer dan halfweg. “We hebben de galerij en de omringende klei uitgerust met meetapparatuur om het experiment van nabij op te volgen. Tot op heden tekenen we dezelfde resultaten op als onze experimenten op kleine schaal en op korte termijn. Het project herbevestigt met andere woorden onze eerdere conclusies.”
SCK CEN als kenniskompas in ontmantelingstraject
De samenwerking richt zich specifiek op radioactief afval, daarnaast speelt SCK CEN ook nog een sleutelrol in de aanstormende ontmanteling. Die ontmanteling biedt economische kansen voor de Belgische industrie. Om die reden nam de federale regering ontmanteling op in zijn ambitieus herstelplan. Dat plan voor herstel en veerkracht (RRF) moet de Belgische economie weer aanzwengelen, nadat die door de coronacrisis een knauw kreeg. In totaal maakt ze 5,9 miljard euro vrij. 25 miljoen euro vloeit naar onderzoek en ontwikkeling in duurzame ontmanteling. Daarbij wordt de hoeveelheid radioactief afval op een kostenefficiënte manier tot een minimum beperkt.
Bedoeling is dat SCK CEN als kenniskompas voor de Belgische industrie zal fungeren. “We hebben een uitgebreide ontmantelingservaring opgebouwd. We zijn vertrouwd met de huidige eisen die het Federaal Agentschap voor Nucleaire Controle voor de vrijgave van materialen stelt, en met de uitdagingen rond het beheer van radioactief afval. Met die kennis kunnen we Belgische spelers vlot begeleiden. We helpen hen om hun bestaande technologieën en procedures te verbeteren en marktklaar te maken”, vertelt Nele Weyens, RRF-projectleider bij SCK CEN. Die technologieën beslaan meerdere domeinen: gaande van decontaminatietechnieken om de hoeveelheid afval aanzienlijk te verminderen, tot karakterisatietechnieken om precies te bepalen of materialen een tweede leven kunnen krijgen. Verder vallen hieronder ook verregaande veiligheidstesten om de stabiliteit en dus bergbaarheid van het afval te verzekeren, alsook moderne manieren om afvalstromen te beheren. “Denk bijvoorbeeld aan artificiële intelligentie of 3D-visualisatie. SCK CEN zal investeren in nieuwe installaties om technieken en innovaties te valideren.”
Export van kennis
Naar verwachting zullen Belgische spelers later hun ontmantelingstechnologieën naar het buitenland kunnen exporteren. “In de komende tien tot vijftien jaar zullen veel landen de ontmanteling van hun centrales willen opstarten. Alleen is er op dit moment niet voldoende capaciteit om al die kerncentrales tegelijk te ontmantelen. Er is dus ruimte voor nieuwe spelers op de markt. Dat schept perspectieven voor de Belgische industrie die zich in de nucleaire sector wil specialiseren”, besluit Nele Weyens.
Uitgebreide ontmantelingservaring
SCK CEN heeft een gedegen expertise dankzij de ontmanteling van tal van nucleaire installaties, waaronder de BR3-drukwaterreactor, de Thetis-onderzoeksreactor en de voormalige MOX-fabriek Belgonucléaire. Ook de ontmanteling van hotcells – een afgeschermde, geventileerde ruimte waarin specialisten radioactief materiaal kunnen hanteren op afstand – leverde een berg aan expertise op. In 2021 voegde het onderzoekscentrum cyclotrons toe aan dat lijstje. In opdracht van het Australische bedrijf Telix Pharmaceuticals Limited ontmantelde SCK CEN twee cyclotrons op de radiofarmaceutische productiefaciliteit in Seneffe, België. Beide cyclotrons werden in één geheel verwijderd en voor verdere ontmanteling naar de SCK CEN-site in Mol gebracht. Die aanpak is een unicum, ook naar internationale maatstaven. Het geeft de opdrachtgever de kans om de ruimte meteen te hergebruiken. De bouw van een nieuwe, ultramoderne productiefaciliteit voor medische radio-isotopen en geneesmiddelen kon dus kort na ontmanteling van start gaan.
 |
Verantwoord onderzoek Al sinds het prille begin neemt SCK CEN als nucleair expertisecentrum zijn maatschappelijke rol op. Bij de opstart van de eerste kerncentrales gingen we op zoek naar een oplossing voor het veilig beheer van langlevend radioactief afval. Dat leidde tot de start van ons ondergronds laboratorium HADES. Vandaag zetten we onze kennis en expertise in als kompas voor een veilig en efficiënt beheer van radioactief afval, ontmanteling, duurzame kernenergie, innovatief onderzoek naar effecten van straling en oplossingen voor kanker, met respect voor mens en milieu. Verantwoord onderzoek voor een duurzame wereld. Hildegarde Vandenhove |
