Het lijkt onmogelijk, maar toch moet het: kernafval zo opbergen dat de veiligheid voor honderdduizenden jaren gegarandeerd is. Onder druk van Europese regelgeving start ook Nederland een onderzoeksprogramma.
De afdaling naar het ondergrondse laboratorium in het Noord-Franse Bure duurt zeven minuten. In de nauwe stalen cabine staan we dicht opeen. Allemaal uitgerust met laarzen, fluorescerend jack en helm met koplamp. Op ieders rug hangt een ademapparaat en aan de riem een kastje dat alarm slaat als de drager onderuit gaat.
Woordvoerder Marc-Antoine Martin heeft een das vijf keer om zijn nek gewikkeld vanwege de tocht in de tunnel. “Hier gebeurt uitsluitend onderzoek”, roept hij boven het lawaai van kabels en katrollen uit. Het Franse ondergrondse laboratorium zal nooit voor opslag van kernafval gebruikt worden. Omwonenden in het schaars bevolkte noordoosten van Frankrijk hebben moeite dat te begrijpen. “Jullie zijn al vijftien jaar bezig. Et alors, hebben jullie dan nog steeds niks opgeslagen?”, vragen ze Martin dan in het buurtcafé.
Ook in Nederland is de aanleg van een eindberging voor radioactief afval (zie kader) actueel geworden. De Europese Commissie zet lidstaten onder druk om met oplossingen te komen voor het afval. Jaarlijks komt er in Europa zevenduizend kubieke meter hoogradioactief afval bij – dat zijn drie zwembaden vol. Er is al vijftig jaar geproduceerd en er zijn plannen voor nog meer kerncentrales. Per 2014 wil de Europese Commissie daarom van alle lidstaten een plan hebben hoe men het afval gaat bergen, waar dat gaat gebeuren, hoeveel dat gaat kosten en wie dat gaat betalen. In Nederland is Covra in Vlissingen belast met het onderzoeksprogramma Opera (Onderzoeksprogramma eindberging radioactief afval) ter waarde van tien miljoen euro over een periode van vijf jaar. Onderzoeksinstituten en universiteiten mogen voorstellen doen. Covra’s adjunctdirecteur dr. Ewoud Verhoef verwacht in juni het onderzoeksprogramma rond te hebben. Op de TU heeft geotechnoloog prof. dr. Michael Hicks (Civiele Techniek en Geowetenschappen) nog geen oproep ontvangen voor onderzoeksvoorstellen. Maar als die komt zal Hicks voorstellen de haalbaarheid te onderzoeken van de constructie van een eindberging op vijfhonderd meter diepte in de Boomse klei in België. Het begint allemaal met monsters, zegt zijn collega dr.ir. Dominique Ngan-Tillard. Die moeten eerst uitgebreid onderzocht worden.
Opslag in klei
Vooruitlopend op de voorstellen lijkt eindberging in kleilagen de meest waarschijnlijke optie. Graniet, zoals in Finland, is er niet en opslag in zoutlagen heeft sinds het debâcle in het Duitse Asse een slechte reputatie. In een zoutmijn is daar vanaf 1967 radioactief afval opgeslagen, maar vanwege enorme lekkages en besmettingsgevaar van het grondwater moet de mijn ontruimd worden. Er liggen 126 duizend vaten laag en middelradioactief afval die voor een deel doorgerot zijn. Opslag in kleilagen wordt al onderzocht in Zwitserland, België en Frankrijk. De Fransen pakken het groots aan. Nabij het dorpje Bure in de buurt van Nancy is een omheind complex gebouwd met kantoren, faciliteiten en een tentoonstellingscentrum.
Maar waar het eigenlijk om gaat is het complex van duizend meter aan tunnels dat hier vijfhonderd meter onder de grond ligt. Twee enorme putten bieden toegang tot het complex. De aanleg heeft zeshonderd miljoen euro gekost, en daar komt jaarlijks honderd miljoen aan onderzoeksbudget bij. Het hele complex is voorzien van meer dan vierduizend sensoren om temperatuur, druk en verplaatsingen vast te leggen. Tot nu toe hebben de Fransen ongeveer een miljard in de grond gestopt. De onderzoeksinstantie Andra die het lab beheert, dankt zijn bestaan aan een wet van 1991 waarin besloten werd tot een onderzoeksprogramma om een oplossing te vinden voor de eindberging van middel- en hoogradioactief afval. Het programma wordt voor 95 procent betaald door de Franse energiereuzen EDF en Areva. “We wisten niet hoe de klei zou reageren”, vertelt voorlichter Martin. De oudste delen van de tunnel (uit 2000) hebben stalen wanden die door spanten gesteund worden. “We wisten niet of de spanten om de veertig, zestig of tachtig centimeter moesten staan.” Er is veel ervaring met mijnbouw in steenkoollagen, maar de stijve klei van de Callovo-Oxfordian formatie is heel andere koek. De meeste aandacht ging hier aanvankelijk uit naar wat men de convergentie noemt. Klei heeft namelijk de neiging om onder druk van bovenliggende lagen bij uitgraving samen te drukken. Honderden meetpunten zijn in de wanden aangebracht om zettingen en vervormingen in kaart te brengen. Een geautomatiseerde theodoliet scant onvermoeibaar de tunnels af.
Bij de bouw hebben de Fransen zich uitgebreid laten voorlichten door de Belgische collega’s van Euridice, een samenwerkingsverband tussen Niras (Nationale instelling voor radioactief afval en verrijkte splijtstoffen) en het studiecentrum voor kernenergie SCK.CEN. Die bedrijven al sinds begin jaren tachtig het ondergronds laboratorium Hades (high activity disposal experimental site). Dat ligt net over de Nederlandse grens bij Mol, 250 meter onder de grond in de Boomse klei. Dat is een kleilaag die ter plekke zo’n honderd meter dik is, en verder naar het noorden dikker wordt en dieper ligt. Dat de klei hier vochtig en plastisch is blijkt uit watersporen in de tunnel en uit de slurven van klei die naar binnen dringen door gaten in de wand.
Stralingsdosis
De belangrijkste vraag betreft de verspreiding van radioactiviteit en de gezondheidsrisico’s daarvan voor het verre nageslacht. Daarop richten de meeste onderzoeken zich dan ook. Klei bevat water, maar hoe snel verplaatst dat zich? De Belgen hebben bijvoorbeeld de doorlaatbaarheid voor water gemeten in een tien meter diep boorgat aan het eind van de tunnel. Daarin was radioactief gelabeld water aangebracht. Uit de verspreiding daarvan maakten ze op dat water 50 duizend jaar nodig heeft om zich door veertig meter klei te verspreiden. Maar dat geldt niet voor alle in het water opgeloste stoffen, zegt Sarah Dewonck die de experimenten bij Andra coördineert. Positieve ionen binden zich aan de negatief geladen oppervlakte van de klei. Daardoor worden uranium en plutonium sterk gebonden aan de klei. Voor negatieve ionen zoals chloor en jodium is dat omgekeerd – die binden zich niet en migreren dus wel. Daarenboven probeert men de radioactiviteit zo lang mogelijk in het omhulsel vast te houden. Daar is een diepgaande kennis voor nodig van de chemische interactie tussen klei, glas, beton en staal onder invloed van hoge temperatuur en stralingsniveaus. Ook daar wordt in de laboratoria onderzoek naar verricht. Een andere belangrijke factor zijn veranderingen in de kleilaag als gevolg van de tunnelbouw en de hitte. Maakt dat de klei niet poreus en vol barsten zodat het watertransport veel sneller gaat dan verwacht? Ook daar werken beide laboratoria aan door een tunnel tien jaar lang tot negentig graden te verhitten en dan de gevolgen in kaart te brengen. Greenpeace is er niet gerust op en wijst op versnelde corrosie, inhomogeniteiten in de kleilaag en drinkwaterhoudende lagen boven en onder de Boomse klei. Euridice-directeur dr. Peter De Preter reageert: “We spreken over bescherming over een zeer lange periode, tot wanneer de radioactiviteit al haast vervallen is. Volgens onze kennis en berekeningen draagt de activiteit afkomstig van de berging hooguit één procent bij aan de jaarlijkse natuurlijke stralingsdosis, en dit pas na vele tienduizenden jaren. Maar over honderden of duizenden jaren is die dosis gelijk nul.” Gevraagd naar wat zij hun Nederlandse collega’s aanraden, zeggen zowel de Franse als de Belgische onderzoekers: begin met bodemonderzoek. Want net als de bodem overal anders is, geldt dat ook voor de best denkbare eindberging van kernafval. De breedte van het onderzoek is enorm: geologie, hydrogeologie, materiaalkunde, simulaties en modelleringen, risicomanagement en maatschappelijke acceptatie. Het moet raar lopen wil de TU daar geen rol in spelen.
