Radioactief afval: opslaan in ondergrondse kleilagen?

De TU Delft onderzoekt de mogelijkheden om radioactief afval op te bergen in de diepe ondergrond. Met behulp van kleilagen die nooit eerder zijn bestudeerd.

In de kelders van het faculteitsgebouw Civiele Techniek en Geowetenschappen opent Anne-Catherine Dieudonné een koelkast. Hierin staan tientallen buizen voor haar onderzoek naar langdurige en veilige berging van radioactief afval. Ze bevatten geen radioactief materiaal, maar kleikernen van zo’n vierhonderd meter diepte. Ze zijn omhuld met meerdere beschermlagen om ervoor te zorgen dat de eigenschappen bovengronds niet veranderen. Dieudonné: “In een dikke stabiele kleilaag zou het afval mogelijk goed kunnen worden geborgen.”

Eventueel een kop

Het bergen van radioactief afval in de diepe ondergrond komt volgens het Nederlandse beleid in zicht in 2130. Dieudonné heeft nu al een beeld van hoe een bergingsfaciliteit er ongeveer gaat uitzien. “Je moet denken aan een ondergronds netwerk van tunnels die leiden naar ruimtes waar het afval wordt geborgen. Dit tunnelstelsel is voorzien van hele dikke betonnen wanden. Hoe dik die precies moeten zijn, hangt af van de eigenschappen en de spanningstoestand van de geologische lagen. Na het plaatsen van het afval wordt het netwerk gesloten, zodat het afval is afgedicht en voorgoed veilig ligt opgeslagen.”

Daar waar mensen nooit meer hoeven te komen

Met eindberging heeft Dieudonné het over honderdduizenden jaren. Zo lang kan bepaald radioactief afval namelijk straling blijven afgeven. “Dat betekent dat we het afval moeten bergen op een plek waar mensen nooit meer hoeven te komen.”

Momenteel ligt het afval opgeslagen in gebouwen bij Covra. “Dat is geen oplossing voor de lange termijn. We zullen moeten zoeken naar plekken waar niks waardevols is en waar mensen, ook over honderden generaties, geen interesse in hebben.” 

Klei

De aardlagen waar Dieudonné in geïnteresseerd is, liggen op 400 meter diepte en zijn zo’n 30 miljoen jaar oud. We weten nog niet goed wat de eigenschappen, het gedrag en de variabiliteit van de kleiformaties precies zijn; de kleilagen zijn nog nooit van waarde geweest voor menselijke activiteiten.

Van alle lagen in de ondergrond leent klei zich volgens Dieudonné om meerdere redenen erg goed voor de berging van radioactief materiaal. “In de eerste plaats heeft klei een lage doorlaatbaarheid en een hoog sorptievermogen. Dat is belangrijk, want je wil niet dat het afval zich in de ondergrond gaat verspreiden en in aanraking komt met lagen die voor andere activiteiten, zoals drinkwaterwinning, van belang kunnen zijn. Daarnaast heeft klei de capaciteit zichzelf te dichten. Dat houdt in dat de breuken die ontstaan bij het uitgraven van de tunnels zichzelf op natuurlijke wijze ‘sluiten’. Een ander aspect van klei is dat het geen economisch interessant materiaal is.”

In het Geoscience and Engineering lab testen Dieudonné en twee promovendi boorkernen van kleilagen op verschillende eigenschappen. “We richten ons hier op eigenschappen die de stabiliteit van tunnels beïnvloeden, zoals stijfheid en sterkte – en hoe deze kunnen veranderen gedurende de lange tijd dat een bergingsfaciliteit dienst doet. Binnen een ander project kijken we juist naar het zelfhelend vermogen. Hierbij gaan we heel zorgvuldig te werk. We maken onder meer gebruik van medische scanapparatuur om de kernen te onderzoeken zonder ze open te hoeven maken. We willen de kernen zo lang mogelijk in de beschermende omhulsels houden. Deze kleikernen zijn zo uniek dat we voor elke kubieke centimeter een weldoordacht plan moeten hebben. Een nieuwe boring is extreem kostbaar.” De resultaten van de experimenten verwerkt Dieudonné in numerieke modellen waarmee ze voorspellingen doet over het gedrag van de bergingsfaciliteit in de toekomst.

Politieke keuzes

Volgens Dieudonné volgen beleidsmakers met veel interesse het onderzoek naar eindberging van radioactief afval. Volgens het huidige Nederlandse beleid moet er in 2130 een geologische bergingsfaciliteit gereed zijn. “Het duurt tientallen jaren voor zo’n faciliteit gebouwd kan worden, maar we moeten nu een plan maken en budget vrijmaken”, aldus Dieudonné. “Het is van groot belang om onderzoek te doen om de veiligheid en de technisch-economische haalbaarheid te kunnen garanderen. Vragen over het beleid rondom eindberging staan hoog op de politieke agenda, deels als gevolg van de EU-taxonomie voor duurzame activiteiten. Dit stimuleert om sommige afvalsoorten veel sneller al te verwijderen of naar een definitieve plek te brengen. Dit maakt ons onderzoek van groot belang voor de politiek en de maatschappij om in de toekomst de juiste keuzes te kunnen maken.”