Diepe berging

Bij diepe of geologische berging wordt het radioactieve afval geplaatst in een ondergrondse installatie, omgeven door een hele reeks kunstmatige barrières, zonder de intentie om het er terug uit te halen. De berging van radioactief afval is dus bedoeld als eindbestemming van het afval. Deze installatie wordt gebouwd in een stabiele aardlaag (de natuurlijke barrière of het gastgesteente) op een diepte van enkele honderden meters. Het vormt na de volledige sluiting ervan een passief systeem dat geen verdere actie van de mens meer vereist. Toekomstige generaties zullen evenwel de vrijheid hebben om toezicht te houden. 

Drie veiligheidsfuncties (afzondering, insluiting en vertraging) zorgen ervoor dat mens en milieu beschermd worden tegen de radioactieve stoffen. De geologische laag rond de installatie blijft honderdduizenden jaren stabiel en zondert het afval af van veranderingen aan het aardoppervlak. De diverse kunstmatige barrières rond het afval blijven gedurende een heel lange periode intact en sluiten de radioactieve stoffen in zodat deze zich de eerste duizenden jaren niet verspreiden. 

Naast de geologische aardlaag speelt ook de bergingsinstallatie een belangrijke rol voor de veiligheid. Zowel de verpakking rond het radioactieve afval als de installatie zelf sluiten de radioactieve stoffen in gedurende een lange periode. De verpakking zorgt er ook voor dat het afval in alle omstandigheden veilig geplaatst kan worden in de bergingsinstallatie. Afhankelijk van het soort afval voorziet NIRAS twee verschillende soorten verpakking voor berging: monolieten en supercontainers. 

De vaten met het laag- of middelactieve langlevende afval worden in betonnen kisten (caissons) geplaatst en met mortel ingekapseld. Wanneer de mortel uitgehard is, vormt het geheel een ‘monoliet’. Dankzij hun chemische en fysische eigenschappen houden beton en mortel radioactieve stoffen vast en beperken ze de infiltratie van water. 

De vaten met het hoogactieve kort- of langlevende afval worden omgeven door een laag koolstofstaal met daarrond een dikke betonnen cilinder verpakt in roestvast staal. We noemen het geheel een supercontainer. Het staal en de betonnen cilinder houden de straling tegen en bovendien beschermt het beton het staal tegen corrosie. De supercontainer voorkomt dus dat er water insijpelt en in contact komt met het radioactieve afval.

De monolieten en de supercontainers worden geborgen in aparte ondergrondse galerijen. Nadat al het radioactieve afval in een galerij geplaatst is, wordt deze opgevuld met mortel en andere specifieke materialen, net als de hoofdgalerijen en toegangsschachten. Zo vormen de bergingsgalerijen en dus de installatie zelf ook een kunstmatige barrière die het afval mee insluit. 

Wereldwijd komen er drie mogelijke categorieën gastgesteenten voor diepe berging in aanmerking: (1) kristallijne gesteenten zoals graniet, (2) evaporieten zoals zout en (3) kleigesteenten. In België lijken de kleigesteenten het meest geschikt voor diepe berging van radioactief afval. De Belgische ondergrond bevat onder andere weinig verharde kleigesteenten namelijk Boomse Klei en Ieperiaanse Klei. Beide kleiformaties hebben gelijkaardige, gunstige eigenschappen voor een diepe berging. Ze zijn enkele tientallen miljoenen jaren geleden ontstaan en zijn heel stabiel. In het zuidelijk deel van het land vinden we dan weer verharde klei (onder andere in de vorm van schiefers) die wellicht geschikt is voor diepe berging. 

Het onderzoek dat NIRAS al meer dan veertig jaar uitvoert, richt zich voornamelijk op de weinig verharde kleilagen in het noordoosten van het land. SCK CEN, het nucleaire onderzoekscentrum dat zich in deze regio bevindt, besloot namelijk in de jaren zeventig om het ondergrondse laboratorium HADES in de Boomse Klei op hun site in Mol te bouwen. 

Weinig verharde klei bezit drie belangrijke eigenschappen die het gesteente geschikt maken voor diepe berging. Om te beginnen is deze klei plastisch. Dat betekent dat de scheurtjes die zich erin vormen tijdens het uitgraven van galerijen, zich vanzelf weer sluiten nadat de betonnen wand is geplaatst. Bovendien laat klei nauwelijks water door. Tot slot hebben de kleimineralen de eigenschap om een groot deel van de radioactieve stoffen aan zich te binden zodat wanneer deze uiteindelijk vrijkomen uit hun kunstmatige barrières ze in de klei komen vast te zitten.  

Er bestaan in de natuur tal van voorbeelden van voorwerpen die honderdduizenden jaren lang intact zijn gebleven in een kleilaag. Zo werden vorige eeuw in een Italiaanse kleigroeve stammen van oerbomen ontdekt die groeiden in de tijd van de mammoets. De natuurlijke ‘kleiverpakking’ bleek zo effectief dat het hout zelfs nog brandbaar was. In Canada troffen geologen dan weer een grote uraniumafzetting van een miljard jaar oud aan op ongeveer 430 meter diepte in een kleilaag onder een meer. De uraniumafzetting bleef al die tijd nagenoeg onveranderd dankzij de kleilaag die een natuurlijke barrière vormt rond het erts. Aan de oppervlakte van het meer is van die uraniumafzetting niets te merken, het water voldoet er aan de normen voor drinkwater. 

Vandaag spreken we vooral over de opwarming van de aarde. Dit zou kunnen leiden tot een stijging van de zeespiegel waardoor een deel van België onder water zou staan. In een dergelijk scenario ligt de kwetsbaarheid van de opslag van het afval in bovengrondse gebouwen voor de hand. Maar als het afval daarentegen diep onder de grond geborgen wordt, blijft het afgezonderd en afgesloten, beschermd tegen deze veranderingen. 

Onderzoekers zijn ook geïnteresseerd in klimaatveranderingen op langere termijn, over honderdduizenden jaren, en met name in de invloed van ijstijden. IJstijden en warmere periodes zoals wij die nu meemaken, wisselen elkaar ongeveer elke honderdduizend jaar af. In onze streken leidt een ijstijd vooral tot koudere temperaturen en het ontstaan van permafrost. Dergelijke cyclische verschijnselen veranderen het landschap aanzienlijk (bijvoorbeeld erosie, insnijding van rivieren). Daarom zal een bergingsinstallatie enkele honderden meters onder de oppervlakte gebouwd worden, zodat deze verstoringen de veiligheid ervan niet in gevaar brengen. 

Bij aardbevingen ontstaat de belangrijkste schade aan het aardoppervlak. Bovendien zijn aardbevingen in België over het algemeen van lage intensiteit en komen ze vaak voor in bekende gebieden. Elke bergingsinstallatie zal gebouwd worden op afstand van de bekende seismische zones, om zo de mogelijke gevolgen van een aardbeving tot een minimum te beperken. 

De bouw van de bergingsinstallatie en het plaatsen van het afval erin zal tientallen jaren in beslag nemen. Hoewel het niet de bedoeling is, wordt de mogelijkheid voorzien om het afval gedurende een bepaalde tijd terug te kunnen nemen. Hoe lang die periode duurt zal in samenspraak met de samenleving bepaald worden en zal sowieso beperkt zijn in de tijd. Daarna zal de bergingsinstallatie volledig afgesloten worden zodat de veiligheid voor de toekomstige generaties gegarandeerd is, zonder dat zij nog iets moeten ondernemen. Dat noemen we passieve veiligheid. 

Het effectief terugnemen van het afval zal steeds moeilijker worden naarmate de bergingsinstallatie haar definitieve vorm aanneemt. Zo zal het bijvoorbeeld gemakkelijker zijn om afval terug te nemen voordat de bergingsgalerijen opgevuld worden. In theorie zal het altijd mogelijk zijn om het afval terug te halen na de volledige sluiting van de installatie, al zullen hier meer ingrijpende middelen voor ingezet moeten worden. 

Een diepe bergingsinstallatie bestaat uit een netwerk van horizontale galerijen waarin het radioactieve afval geplaatst wordt. Deze galerijen worden verbonden door de hoofdgalerijen die vanaf het aardoppervlak toegankelijk zijn via verticale schachten. Eens de bergingsgalerijen gevuld zijn met het radioactieve afval, worden ze opgevuld met mortel en volledig afgesloten. Vervolgens worden ook de hoofdgalerijen opgevuld en afgesloten, net als de toegangsschachten. 

Het ontwerp van de bergingsinstallatie voorziet in twee verschillende zones die in twee verschillende fases gebouwd, gevuld met afval, opgevuld en afgesloten worden. Eén voor het laag- of middelactieve langlevende afval en één voor het hoogactieve afval. Omdat het hoogactieve afval warmte afgeeft, zullen de daarvoor voorziene bergingsgalerijen verder uit elkaar liggen. In het ontwerp vormen deze twee zones samen één bergingsinstallatie, al is het ook mogelijk om twee verschillende bergingsinstallaties te bouwen. 

Tijdens het geheel van de operaties voor het vullen van de bergingsinstallatie zullen er controlemetingen plaatsvinden. Ook nadat de bergingsinstallatie volledig afgesloten is, zullen nog milieucontrolemetingen rond de bergingsinstallatie uitgevoerd worden. Hoelang dit zal gebeuren is aan de toekomstige generaties om te beslissen. Maar toekomstige generaties zullen geen acties meer moeten ondernemen om de veiligheid te garanderen. De ondergrondse bergingsinstallatie is namelijk opgevat als een passief systeem.