Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Het kabinet gaat de komende jaren inzetten op kernenergie. Maar als we nieuwe kerncentrales gaan bouwen… Waar blijven we dan met al ons kernafval? Denk daar nu alvast over na, drukken onderzoekers het nieuwe kabinet op het hart, zo staat vermeld op NU.nl. Wij schreven zo’n twee jaar geleden over deze kwestie en gingen daarvoor langs bij COVRA; zie het artikel hieronder.
Ruim een meter onder mijn voeten ligt het meest angstaanjagende goedje van Nederland. Hier, bij de centrale organisatie voor radioactief afval COVRA in Vlissingen, komt al het kernafval van ons land samen. Injectiespuitjes met druppels radioactief materiaal voor medische scans, afval van verbruikte splijtstofstaven uit de kerncentrale Borssele (die een kilometer verderop ligt), en alles daartussenin.
Verhoudingsgewijs is het maar weinig materiaal. Een colablikje splijtstof levert al genoeg stroom voor een heel mensenleven. Helaas blijft het bijbehorende ijsklontje aan kernafval wel tienduizenden jaren hoogradioactief. Hoe wil Nederland daar mee omgaan?
Lees ook:
COVRA’s adjunct-directeur Ewoud Verhoef leidt me vandaag rond door het pas uitgebreide HABOG-gebouw, de Nederlandse opslag voor hoogradioactief afval. Een feloranje massa beton, met metershoge formules over kernreacties op de gevel. Het gebouw valt nogal op tussen de grauwe gebouwen in de Vlissingse haven. Bewust, want de organisatie laat graag zien dat ze er is, en is zo open mogelijk over wat ze doet.
Maar die openheid heeft wel grenzen. Zo vind je om COVRA misschien geen hek met prikkeldraad, zoals bij nucleaire installaties in de landen om ons heen, maar wel een flinke gracht. Ook wordt mijn identiteitsbewijs gecontroleerd voor ik naar binnen mag. Een routineklus voor de receptionist, want COVRA organiseert jaarlijks rondleidingen voor zo’n tweeduizend bezoekers. Die mogen net als ik tot in het HABOG komen. Voor we daar binnengaan, krijg ik eerst een stralingsmeter aan mijn broek.
Tsunamiproof
Hoogradioactief afval zit bij COVRA in borsthoge vaten, bovenop elkaar gestapeld in metershoge cilinders van roestvast staal. In veertig jaar tijd is hier 110 kubieke meter hoogradioactief afval verzameld, wat neerkomt op zo’n 3 kuub per jaar. Het afval is een mengeling van materialen: radioactief geworden trefplaten uranium voor de productie van radioactieve stoffen om kanker op te sporen en te bestrijden, verbruikte splijtstof uit de reactoren bij Delft en Petten, en hoogradioactief afval van de kerncentrale Borssele.
Met muren van 1,7 meter dik is de opslagplaats voor hoogradioactief afval een echte bunker. De stalen toegangsdeur van 8 centimeter dik is loodzwaar. “Inbraakontmoedigend”, zegt Verhoef met gevoel voor understatement. Het gebouw is ontworpen om een directe inslag van een vliegtuig, gaswolkexplosies na ongelukken met LPG-schepen op de Schelde, en zelfs een tsunami vanuit de Atlantische Oceaan te weerstaan.
Een tsunami in de Schelde? “Bij COVRA kijken we graag ver vooruit”, zegt Verhoef. “Vlissingen ligt in de luwte van Groot-Brittannië, dus tsunami’s komen hier maar weinig voor, met eens in de miljoen jaar een maximale hoogte van 10 meter. Daarom hebben we de luchtinlaat van het gebouw 12 meter hoog gelegd. Het gebouw is zo ontworpen dat ook bij eventueel hoger water de veiligheid gewaarborgd blijft.”
Ook op andere punten staat de veiligheid voorop. Zo kunnen de kranen pas ontgrendelen als het vat dat ze vasthebben op de grond staat. Toch deed COVRA valproeven om te zien of de vaten een val in de 9 meter hoge schacht aankonden. “Dat was best gaaf, kan ik je vertellen.” Dankzij schokbrekers onder in elke schacht blijven de vaten zelfs na zo’n val intact.
Onderdeel van dat streven naar veiligheid is ook dat stroomuitval geen risico geeft. Zo zijn er bijvoorbeeld geen pompen nodig om de hete vaten te koelen. Die zijn tientallen graden warmer dan de omgeving. Dankzij dubbelwandige cilinders om de vaten stroomt verkoelende lucht omhoog door een natuurlijk schoorsteeneffect. En die warmte voel je, want de vloer om de volle cilinders is een paar graden warmer dan de omgeving.
Betonnen deksels
Het gevaarlijkste deel van ons radioactieve afval komt uit kernreactoren zoals die van Borssele. Als een brandstofstaaf na vier jaar in de reactor niet meer genoeg energie levert, slaat Nederland niet de complete brandstofstaaf op. Zo’n staaf bevat namelijk nog steeds 95 procent bruikbaar uranium en maar 5 procent lichtere, extreem radioactieve atoomkernen die ontstaan als uranium uiteenvalt in lichtere atomen.
Uitgebrande brandstofstaven gaan dan ook eerst naar de opwerkingsfabriek bij La Hague in de Franse regio Normandië om het uranium te recyclen. Daar worden ze opgelost in zuur, waarna chemici het uranium scheiden van de veel radioactievere splijtingsproducten. Die laatste lossen ze op in glas. De dodelijk radioactieve massa wordt ter plekke in containers gelast. Van het overgebleven uranium kun je nieuwe brandstofstaven maken.
Na uitgebreide controles komen de containers per trein uit Normandië naar COVRA. Het spoor loopt door tot in de opslag in Vlissingen, achter een enorme stalen deur van een meter dik. Pas na een tweede ronde van controles gaan de vaten de opslag in. Met beleid, want de inhoud is levensgevaarlijk.
Zonder de beschermende betonnen deksels boven de vaten zouden we in zo’n 3 seconden 20 millisievert aan straling te verstouwen krijgen, vertelt Verhoef. Dat is de maximaal toegestane jaardosis voor een stralingswerker. Tijdens onze tien minuten ontspannen keuvelen in de opslaghal zou de dosis zonder bescherming zijn opgelopen tot 5000 millisievert. Dat had met een fiftyfifty kans gegeven om binnen een maand te overlijden aan stralingsziekte. In plaats daarvan geeft mijn stralingsmeter na een rondleiding van drie kwartier 0 microsievert aan.
Robotkarretjes
Veilig dus. Toch moet er voor de langere termijn een nieuwe permanente oplossing komen voor dat hoogradioactieve afval. Ook al kan de immense kluis van COVRA een paar eeuwen mee, het plan is om het hoogradioactieve afval hier maar honderd jaar te bewaren.
Na een eeuw afkoelen is kernafval nog lang niet onschadelijk. Voordat alle radioactieve stoffen zijn vervallen tot stabiele atomen zoals lood, gaan er wel tienduizenden jaren voorbij. Als je extreem langlevend uranium niet in een opwerkingsfabriek verwijdert, heb je het zelfs over 100.000 à 200.000 jaar.
Als het gaat om zulke tijdschalen, durft COVRA niet te beloven dat hun bovengrondse opslag veilig blijft. “Voorbij meer dan driehonderd jaar kunnen we er voor kernopslag niet op vertrouwen dat instituten of nationale overheden lang genoeg overleven”, zegt Verhoef. Nederland is nu een stabiel land, maar op een tijdschaal van duizenden jaren zijn nieuwe regimes, natuurrampen en oorlogen altijd mogelijk.
Een permanente oplossing voor kernafval mag niet afhangen van wat er buiten de opslag gebeurt. Verhoef, zelf chemisch technoloog, leidt daarom vanuit COVRA een nationaal onderzoeksprogramma naar geologische eindberging. Daarbij kan kernafval diep en in een stabiele aardlaag worden opgeborgen, zonder dat er iemand bij kan.
Wereldwijd is er nog geen enkele eindberging in bedrijf, maar Finland is wel al aan het bouwen. Dat land heeft drie grote kerncentrales en wil in 2025 ’s werelds eerste eindberging openen. Meer dan 500 meter onder het eiland Olkiluoto is Onkalo uitgegraven, ‘de put’ in het Fins. De totale kosten van dit project bedragen ongeveer 818 miljoen euro, inclusief bouwwerkzaamheden, inkapseling van het afval en exploitatiekosten.
In Onkalo gaan robotkarretjes enorme vaten met kernafval opstapelen in nauwe gangetjes in het stevige natuurlijke graniet. Buurland Zweden heeft een vergelijkbare aanpak. Daar is in januari 2022 besloten dat kernafval zal worden opgeslagen diep in de rotsachtige ondergrond, in koperen vaten omringd door dichte bentonietklei. Die moeten het afval honderdduizenden jaren veilig opsluiten.
Ongerept zout
Nederland kent geen ondergrondse granietlagen. Wat zijn dan de plannen voor onze eindberging? “Net als België denken we aan opslag in zogenoemde Boomse Klei, een dicht materiaal dat geen water doorlaat”, zegt Verhoef. Bij Mol in België experimenteren ze in de ondergrondse HADES-faciliteit al veertig jaar met een gangenstelsel in Boomse Klei, om te kijken hoe stabiel dat is. Ook Nederland deelt in de kennis uit dat onderzoek.
Mocht klei het niet worden, dan kan ons land net als Duitsland kernafval opslaan in zoutkoepels. Dat zijn ondergrondse lagen van langzaam bewegend zout. Net als in klei zorgen de bewegingen van deze aardlagen ervoor dat scheurtjes op een schaal van duizenden jaren dichttrekken in plaats van groeien. De opslag geneest als het ware zichzelf.
Tenminste, dat is de theorie. In een kernopslag in een uitgeputte zoutmijn bij het Duitse Asse sijpelde er toch water door de zoutlaag. Vaten kernafval kwamen daardoor in een laagje bijtende pekel te staan, waardoor ze snel werden aangetast. Volgens Verhoef is dat het gevolg van te ver afgraven van het zout. Als de overgebleven zoutlaag om het afval te dun is, trekt het natuurlijke samenkruipen van zoutklonten juist gaten in de zoutkoepel.
Een echte eindberging moet volgens Verhoef in ongerept zout of klei komen. “Die ondergrondse lagen zijn al tientallen miljoenen tot honderden miljoenen jaren stabiel. Als je ze niet verzwakt of afgraaft, beschermen ze het kernafval veel langer dan dat het gevaarlijk radioactief blijft.”
Hoe lastig dat is, ontdekten de Amerikanen. Daar bleek de geplande eindberging in Yucca Mountain in de staat Nevada minder stevig dan eerder onderzoek voorspelde. Na bijna 9 miljard euro aan graafwerk ging het project daarom de ijskast in.
Gedeelde opslag
Of elk land zijn eigen eindberging bouwt, is nog maar de vraag. Internationale regelgeving zegt dat iedereen verantwoordelijk is voor zijn kernafval, en voor grote kernlanden zoals Frankrijk ligt een eigen opslag voor de hand. Maar diezelfde regels laten ook samenwerking toe. Nederland werkt daarom met andere kleine landen op kerngebied aan ideeën voor een gezamenlijke opslag.
Verhoef: “Die eigen verantwoordelijkheid kunnen we ook samen aanpakken. Kroatië en Slovenië delen bijvoorbeeld al een tijdelijke opslag.” Zo’n gezamenlijke eindberging zou handig zijn voor Nederland – en voor Denemarken, dat in totaal maar 233 kilo aan hoogradioactief afval heeft en er niets van bijmaakt.
Ook Nederland heeft nu nog een kleine voorraad kernafval, maar als we meerdere kerncentrales bijbouwen, kan dat snel oplopen. Samenwerken met de Belgen en Duitsers, of toch een eigen eindberging graven? Als die net zo veilig is als die bij COVRA, ga ik er graag op bezoek.
Dit artikel verscheen eerder, in KIJK 8/2022.
Tekst: Gieljan de Vries
Openingsbeeld: Bet Noire/Getty Images