Zo gaat de ondergrondse berging in zijn werk

Hoe sla je kernafval ondergronds op, en dan wel zo dat de veiligheid voor een miljoen jaar is gegarandeerd? Dat was het hoofdonderwerp van de zevenjarige studie naar de opslag van radioactief materiaal (lees 'Nederlands kernafval ondergronds veilig te bergen').

► Om hoeveel radioactief afval gaat het?

Voor de opslag wordt uitgegaan van 1500 containers met hoog radioactief afval en 160.000 containers met laag- en midden-radioactief afval in 2100.

Het hoog-radioactieve afval komt van de inmiddels stilgelegde kerncentrale in Dodewaard en de kerncentrale in Borssele. Daarbij is al gerekend met het afval dat er bij komt totdat Borssele in 2033 uit bedrijf gaat. Een deel van het hoog-radioactieve afval is ook nog afkomstig van de onderzoeksreactoren in Petten en Delft.

Het laag- en midden-radioactieve afval is deels afkomstig van ziekenhuizen, onderzoeksinstituten en de industrie, en voor iets minder dan de helft van de verrijkingsfabriek van Urenco.

► Waarom opslag voor een miljoen jaar?

Het meest problematisch is het hoog-radioactieve afval. Dat levert veruit het merendeel van de straling. In eerste instantie is die straling vooral afkomstig van de afvalproducten cesium (137), strontium (90) en americium (241). Deze hebben alle drie een relatief snelle vervaltijd, zodat na duizend jaar het meeste van hun radioactiviteit wel is verdwenen. Maar er zitten ook radioactieve stoffen in met een veel langere levensduur, in de orde van honderdduizend tot een miljoen jaar, zoals jodium (129), technetium (99) en seleen (79) die bij blootstelling ook gevaarlijk zijn. Vooral vanwege die langlevende afvalproducten is er een systeem nodig dat voor een miljoen jaar veilige opberging garandeert.

► Hoe maakt die veilige opslag mogelijk?

De ondergrondse berging hanteert het zogeheten meerlaags barrièresysteem: verschillende lagen vormen een barrière, die elk op hun beurt zorgen voor bescherming.

De eerste laag is de verpakking van het radioactieve materiaal. Voor het hoog-radioactieve materiaal gebruikt de studie de in België ontwikkelde supercontainer. Het radioactieve materiaal is hierbij eerst in glas gegoten, dat is vervolgens ingepakt in een stalen huls van 3 cm dik, waar weer een betonnen mantel van zo’n 65 cm omheen zit. Die is op zijn beurt weer beschermd door een stalen huls.

Die supercontainer met een totale diameter van een kleine 2 m gaat dan in de klei uitgegraven gang die voor de stabiliteit is voorzien van een dikke betonnen wand. Zijn de supercontainers eenmaal in die gang geplaatst, dan wordt de tussenruimte volgestort met schuimbeton.
 

De tweede beschermingslaag wordt gevormd door een meer dan 100 m dikke laag Boomse klei waar ook vocht in zit. Die Boomse klei is een kleilaag in de ondergrond die 30 miljoen jaar geleden is afgezet, en wordt in Nederland ook wel de Rupelse afzetting genoemd, Het mooie van dat materiaal is dat het zichzelf dicht als er scheurtjes in ontstaan en het vervormt relatief gemakkelijk: als er een gangenstelsel wordt gegraven, dan sluit de klei dat heel goed af.

De derde barrièrelaag is de bodem tussen de Boomse klei en het aardoppervlak. Die heeft echter een veel minder beschermende werking.

► Wat gebeurt nu als het radioactieve materiaal eenmaal is opgeslagen?

Door de combinatie van stralingswarmte en vocht zal het beton van de tunnelwand gedurende de eerste duizend jaar langzaam degraderen.

De daarop volgende tienduizend jaar zet dit erosieproces zich door in de poreuze betonnen tussenlaag. De stalen huls van de supercontainer begint te roesten, er ontstaat waterstofgas dat in de klei verdwijnt.

De daarop volgende honderdduizend jaar is de stalen huls doorgeroest en wordt de betonnen mantel van de supercontainer aangevreten. De container gaat lekke, langlevende radioactieve isotopen komen vrij en zullen zich langzaam in de klei verspreiden, en uiteindelijk grondwater en oppervlak bereiken.

► Hoeveel straling komt er dan vrij?

De onderzoekers hanteren als dosislimiet waaraan mensen door het radioactieve afval mogen worden blootgesteld een grens van 0,1 mSv/jr. Sievert is een maat voor stralingsdosis. De natuurlijke achtergrondstraling in Nederland is 2,5 mSv/jr. Uit modelberekeningen blijkt dat de hoogste dosis door de lekkende berging wordt bereikt na 200.000 jaar, en die is dan een factor tien kleiner dan die 0,1 mSv/jr.

Ook het grondwater dat dient als drinkwaterbron kan besmet raken door het lekken van de berging. De daardoor ontstane straling blijft met een factor tien onder de strenge 0,008 mSv/m³-norm die de onderzoekers als veiligheidsnorm voor het grondwater hebben gesteld.