Japan kiest voor het aanbrengen van een muur van ijs rond de ontplofte kerncentrale in Fukushima. De beschermende mantel moet de besmetting van grondwater tegengaan. Een omstreden project, maar er moet wel iets gebeuren. Vijf jaar na de ramp worden de problemen met de opslag van radioactief water en de constante stroom van besmet water naar zee steeds nijpender.

In de eerste weken na de aardbeving en tsunami van 11 maart 2011 ging het erom om zo veel mogelijk water in drie reactoren van de Japanse kerncentrale Fukushima Daiichi te krijgen. Door stroomuitval functioneerde het koelwatersysteem namelijk niet meer. Het lukte om de watertoevoer te herstellen, maar pas ná de explosies die de gebouwen beschadigden, en na een kernsmelting in alle drie de reactoren.

De Fukushima Daiichi kerncentrale direct na de ramp.

Bijna 3,5 jaar na de ramp vormen de opslag van radioactief water en de constante stroom van besmet water naar zee de grote hoofdpijndossiers van Tepco, uitbater van Fukushima Daiichi. Het plan om de kerncentrale af te schermen van de buitenwereld met een constructie van staal en beton is nooit verder gekomen dan de ontwerpfase. Tepco moest zelf voor de kosten opdraaien en zou in financiële moeilijkheden komen als het dit plan liet uitvoeren. Ook ontbrak politieke steun voor de plannen. Men vreesde voor het imago: de constructies zou te veel associaties oproepen met de sarcofaag in Tsjernobyl. Het topmanagement blies het project af.

Innovatief project

Twee jaar later is de financiering van een alternatief wel rond: een muur van ijs. Als innovatief project kwam deze constructie in aanmerking voor een innovatiesubsidie van de overheid. Die hoopt dat de gekozen technologie later aan het buitenland is te verkopen. Premier Shinzo Abe wil van Fukushima Daiichi een fonkelende bron van innovaties maken in plaats van een droevig graf. Begin juni vonden de eerste boringen plaats om een immens koelsysteem te plaatsen dat koelvloeistof naar – 30 °C moet brengen.

Rond de vier verwoeste reactorgebouwen gaan over een lengte van 1500 m buizen de grond in op steeds 1 m afstand. Als die zijn gekoeld, bevriest de aarde rond de buizen en ontstaat er binnen een paar maanden een waterdichte ijswand van 1 m dik. Het grote voordeel van de ijswand is dat die eventuele scheuren zelf herstelt.

De bevroren grond vormt een waterkerende muur rond de centrale.

De ijsmuur moet het weglekken van radioactief koelwater naar de omgeving voorkomen. Door lekkage via scheuren en pijpbreuken stroomt nu dagelijks zo’n 200 m³ koelwater weg, met name naar de kelders en tunnels van de reactorgebouwen, maar deels ook naar het grondwater dat zeewaarts stroomt. Nog belangrijker is dat de ijswand voorkomt dat grondwater dat bergafwaarts richting zee stroomt, zelf de kelders en tunnels binnendringt en zich met het radioactieve koelwater mengt. De ijsmuur vermindert naar verwachting de waterinstroom van buiten per dag met 130 tot 290 m³.

Vissers

Het koelwater wordt in principe in een gesloten systeem hergebruikt, nadat het door een cesiumfilter- en een ontzoutingssysteem is geloodst en tijdelijk is opgeslagen. Het deel dat door lekkage in de kelders en tunnels van de reactorgebouwen terechtkomt, wordt weggepompt om overstroming te voorkomen. Dat water slaat Tepco op in tanks op het terrein van de kerncentrale. Sinds april 2011 is deze waterhoeveelheid gegroeid tot 440 000 m³ – voldoende om maar liefst 176 olympische zwembaden van 50 bij 25 m te vullen. Tepco heeft plannen om nog 400 000 m³ aan tanks op het terrein te installeren in de hoop dat dit minstens tot 2020 voldoende opslagvolume biedt.

Lozing

In de hoop de waterinstroom op korte termijn te verminderen heeft Tepco aan de bergzijde van de reactorgebouwen twaalf bronnen geslagen, 20 tot 30 m diep. Hier wordt zo veel mogelijk grondwater opgepompt voor het de reactorgebouwen bereikt. Ook dit water gaat naar tanks op het terrein. Na maanden van onderhandelingen met de lokale associaties van vissers heeft Tepco eind mei toestemming gekregen om dit ‘schone’ en op nucliden geteste water in zee te lozen. Het pompsysteem zou de instroom van water in de reactorgebouwen met een geschatte 20 tot 100 m³ per dag moeten verminderen.

Echter, na een jaar pompen treedt er nog geen meetbaar effect op en Tepco is onduidelijk over de redenen hiervan. Verder doet het hoge tritiumgehalte in een van de twaalf bronnen vermoeden dat de contaminatie van het terrein zich langzaam ondergronds uitbreidt en mogelijk in de toekomst ook andere bronnen zal besmetten.

Filters

Een goede waterzuiveringsmethode zou soelaas kunnen bieden tegen de immer groeiende hoeveelheid opslagtanks met radioactief besmet water. Maar de uitgeteste methoden zetten tot nu toe nog maar weinig zoden aan de dijk. Het begon direct na de ramp met een ingekocht systeem van AREVA dat na vijf maanden vergeefse pogingen weer buiten bedrijf werd gesteld. Daarna kwam er een nieuw ontwikkeld systeem van Toshiba, maar dat heeft bij lange na niet genoeg capaciteit om al het opgepompte water van cesium te zuiveren. Bovendien zitten er meer dan honderd andere nucliden in het vervuilde water die de radioactieve belasting hoog maken. Ondertussen groeit ook de berg hoogradioactief afval van gebruikte filters.

Watertanks rond de centrale.

Sinds een jaar test Toshiba een tweede filtersysteem, het Advanced Liquid Processing System (ALPS), speciaal ontwikkeld in samenwerking met een Amerikaans en een Fins bedrijf. Het systeem, dat in theorie 62 verschillende nucliden uit het water kan filteren en per proceslijn zo’n 250 ton water per dag kan verwerken, loopt bij het testen te vaak vast. Hierdoor is de testfase na een jaar nog steeds niet afgerond.

De bedoeling is dat er uiteindelijk drie ALPS-systemen komen. Voor de hoge concentratie van het ioniserend tritium, dat ook na zuivering met ALPS achterblijft, moet Tepco overigens nog een oplossing vinden. Verder heeft het bedrijf Kurion net een nieuw mobiel filtersysteem geleverd om strontium uit tankwater te filteren. Hiermee is de radioactieve belasting van de werkomgeving te drukken. Mocht het ALPS-systeem eenmaal echt functioneren, dan helpt het strontiumfilter om het minder te belasten.

Vraagtekens

Of de ijswand wel probleemloos gaat functioneren, is volgens critici nog maar zeer de vraag. Het bouwbedrijf Kajima, uitvoerder van het project, geeft aan dat de ijsmuurconstructie zeven jaar dienst kan doen. Na die tijd treedt roestschade op in de pijpleidingen. Of het waterprobleem dan is opgelost, hangt ervan af of tegen die tijd alle lekkages in de drie reactoren waar een kernsmelting heeft plaatsgevonden, zijn opgespoord en gerepareerd. Dit kan alleen met nog niet ontwikkelde robots, omdat de radioactieve straling in de gebouwen nu nog dodelijk hoog is. De bouwkosten van de ijswand bedragen – wanneer er geen problemen optreden – 235 miljoen euro. Deze kosten zijn twee keer zo hoog als die voor de oorspronkelijke bedachte staal- en betonconstructie, die geen onderhoud zou vergen en een geschatte levensduur van twintig tot dertig jaar had.

Verzakking

Daar bovenop komen de hoge bedrijfskosten: de veertien koeleenheden voor de ijswand hebben elk een vermogen van 400 kW, gezamenlijk dus 5,6 MW, die in principe dag en nacht moeten draaien. Een mogelijk ander probleem is dat na verlaging van het grondwaterpeil verzakking optreedt bij de gebouwen. Een daling van het waterpeil in de reactorgebouwen zou de brandstof bloot kunnen leggen.

Hoe groot die kans is, weet niemand. Waar de gesmolten brandstof zich bevindt, is pas met zekerheid te zeggen als de reactoren over tien jaar opengaan. Verder bestaan er twijfels of de ijsmuur tijdens de hete zomers in Japan standhoudt. Tussen juli en september bereiken de temperaturen in het gebied makkelijk de 40 °C. Ook kruist de ijswand minstens 170 ondergrondse kabelkanalen, watertunnels en dergelijke. Critici vragen zich hardop af of dat bij de bouw geen problemen oplevert, en of de ijsvorming rond die kruispunten wel goed mogelijk is.(Judith Stalpers)