Onderzoek

Het onderzoek gebeurt op basis van een uitgebreid Research, Development and Demonstration (RD&D) programma en concentreert zich op weinig verharde klei als mogelijk gastgesteente voor een diepe bergingsinstallatie. NIRAS voert een deel van dit onderzoek uit en vertrouwt ander onderzoek toe aan Belgische en buitenlandse wetenschappelijke partners (universiteiten, onderzoekscentra, adviesbureaus, industriële partners, enz.). We bepalen de behoeften en de omvang van alle studies, bespreken de resultaten en zorgen ervoor dat alle dimensies van het programma geïntegreerd worden zodat een veilige berging gebouwd kan worden. Sinds begin jaren tachtig maakt ons onderzoeksprogramma gebruik van het ondergrondse laboratorium HADES in Mol, waarvan de bouw door het SCK CEN gestart werd.  

Het onderzoek rond het beheer van radioactief afval verloopt op internationaal vlak volgens een open en wetenschappelijke benadering. Kennis en ervaring worden gedeeld, middelen worden gebundeld en resultaten worden gepubliceerd in de wetenschappelijke literatuur en onderworpen aan peer review. Zo is het RD&D-programma van NIRAS gebaseerd op kennis die veel verder gaat dan die verworven in het kader van het Belgische onderzoek. We werken dan ook heel nauw samen met onze zusterorganisaties en diverse internationale organisaties. 

Onderzoek in de ondergrond biedt de mogelijkheid om de veiligheidsfuncties van een bergingssysteem in reële condities te bestuderen en de technische uitvoerbaarheid ervan aan te tonen. Op die manier kan de expertise, die nodig zal zijn om een diepe bergingsinstallatie te realiseren die aan alle veiligheidsvoorwaarden voldoet, vervolledigd worden met in situ onderzoek. 

Al meer dan veertig jaren voeren wetenschappers onderzoek uit in HADES in Mol, het oudste laboratorium in klei in Europa. Het lab bevindt zich op een diepte van 225 meter en is bereikbaar via twee toegangsschachten. De galerij die de twee schachten met elkaar verbindt, is zo’n 150 meter lang. NIRAS beheert en exploiteert HADES samen met het onderzoekcentrum SCK CEN. Sinds 1995 gebeurt dat onder de vlag van het economisch samenwerkingsverband EURIDICE. Zowel het lab als het onderzoek dat er plaatsvindt zijn internationaal toonaangevend. In HADES zelf zal er nooit radioactief afval geborgen worden. 

NIRAS heeft dankzij het laboratorium heel wat expertise vergaard op het vlak van uitgravings- en constructietechnieken in weinig verharde klei. We hebben ook de nodige studies verricht over het gedrag van de klei rondom de galerijen, verstoord door de uitgravingen. De resultaten bevestigen het plastische karakter van de klei want de scheuren sluiten zich weer vanzelf. De conclusie is dan ook duidelijk: op industriële wijze een ondergrondse bergingsinstallatie in weinig verharde klei bouwen is technisch mogelijk met de huidige beschikbare technologie. 

HADES is een vergunde nucleaire onderzoeksinstallatie van klasse II, waardoor we er een verscheidenheid aan radioactieve bronnen en merkstoffen kunnen gebruiken. Dit laat ons toe om er experimenten met radioactieve stoffen in reële condities uit te voeren. Het onderzoek wordt ook aangevuld met experimenten in bovengrondse laboratoria en digitale simulaties om de resultaten op langere termijn te voorspellen. Daarnaast vinden er ook grootschalige demonstratieproeven in de ondergrond plaats om de resultaten van de kleinschalige experimenten te bevestigen en de voorspellende modellen te verfijnen.  

In het ondergrondse laboratorium zijn honderden meetinstrumenten aanwezig. Ze worden gebruikt tijdens experimenten of constructiewerken om op diverse plaatsen bijvoorbeeld waterdruk, temperatuur en vervormingen te meten. Nadat ze geïnstalleerd zijn in de klei zijn de meetinstrumenten vaak onbereikbaar. Daarenboven moeten ze waterdicht zijn en bestand tegen grote drukte. Tal van sensoren werden daarom speciaal aangepast en op maat gemaakt. 

Het grootschalige verwarmingsexperiment PRACLAY startte in 2014 en bootst de warmte na die het hoogactieve afval afgeeft. Dit onderzoek bestaat erin om een afzonderlijke galerij van 30 meter lang gedurende 10 jaar te verwarmen met een constante temperatuur van 80°C op de plaats waar de galerijwand en de klei elkaar raken. Onderzoekers bestuderen vervolgens welke impact die warmte heeft op de klei. Daarbij meten ze onder andere de druk en de temperatuur in de klei, net als de druk en de chemische evolutie van het poriënwater in de klei. Al de reeds bekomen resultaten bevestigen de bestaande kennis over het gedrag van de klei bij verwarming. Ze tonen vooral ook aan dat de eigenschappen die weinig verharde klei geschikt maken als gastgesteente behouden blijven na langdurige blootstelling aan warmte. 

Een belangrijk deel van het onderzoek vindt plaats in bovengrondse laboratoria. Wetenschappers bestuderen er het mechanische gedrag van klei in speciaal ontworpen testopstellingen of meten de migratiesnelheid van radioactieve stoffen in klei in een meer gecontroleerde omgeving. Voor deze bovengrondse proeven worden stalen van Boomse Klei gebruikt die zo weinig mogelijk verstoord zijn. Deze worden genomen door middel van zogenaamde gekernde boringen. 

Het is essentieel om aan te tonen dat een diepe bergingsinstallatie ook op langere termijn nog altijd veilig is. Hiervoor doen wetenschappers onder andere een beroep op digitale modellen, die alle onderdelen van het bergingssysteem omvatten en experimenten simuleren die bijzonder lang duren. De resultaten van de digitale simulaties worden vergeleken met die van echte experimenten. Op basis daarvan kunnen de onderzoekers zowel de simulaties als de experimenten verder verfijnen. Zo helpen de digitale modellen om het gedrag van de bergingsinstallatie op lange termijn te onderzoeken en deze nog veiliger te maken. 

Enerzijds laat het RD&D-programma toe om de verworven kennis en ervaring te bevestigen, te verfijnen en te integreren om de resterende onzekerheden te verminderen en de veiligheidsmarges te vergroten. Anderzijds moet het RD&D-programma flexibel zijn en zich aanpassen naargelang de evolutie van de technische, wetenschappelijke en maatschappelijke context. De ontwikkeling van een diepe bergingsinstallatie en de geleidelijke realisatie ervan zal namelijk nog meerdere tientallen jaren duren.  

NIRAS en SCK CEN hebben zich geëngageerd om nog zeker tot 2045 in HADES te blijven samenwerken. Zowel om bestaande experimenten af te ronden als om er nieuwe te ontwikkelen. Wanneer er een locatie gekozen is voor de bergingsinstallatie, zal er ook nog een specifiek RD&D-programma opgestart moeten worden.  

HADES is geen geïsoleerd onderzoekslaboratorium. Zo speelde de Europese Commissie met haar onderzoeksprogramma’s en -budgetten een cruciale rol in de totstandkoming van het laboratorium zelf en van tal van experimenten. Daarnaast werken we ook samen met internationale organisaties en met onze zusterorganisaties uit diverse landen. Deze samenwerkingen zijn trouwens niet mogelijk zonder een volledige transparantie over de onderzoeksresultaten. Zo wordt ons onderzoek gepubliceerd in wetenschappelijke tijdschriften en voorgesteld op diverse conferenties wereldwijd.  

Een voorbeeld van een internationaal initiatief waaraan NIRAS deelneemt, is het overlegplatform IGD-TP gesteund door de Europese Commissie. Daarin zetelen afvalbeheerinstellingen uit twaalf verschillende landen. Het platform focust op diepe berging en zet zelf onderzoeksprojecten op touw. Daarnaast nemen we ook deel aan het Europese onderzoeksprogramma EURAD. Net als aan conferenties, colloquia en internationale vergaderingen over klei (bv. Clay Conference) en geologische berging, waaronder deze van het Nuclear Energy Agency (NEA, bv. ICGR, IGSC) en die van het International Atomic Energy Agency (IAEA). Verder maakt NIRAS deel van de internationale associatie EDRAM en van het overlegplatform IDKM. Deze laatste concentreert zich op hoe de kennis over bergingsinstallaties te bewaren en door te geven op heel lange termijn. 

Het langetermijnbeheer van hoogactief en/of langlevend afval is niet alleen een technisch-wetenschappelijk maar ook een maatschappelijk onderwerp. Het zorgt voor belangrijke ethische uitdagingen. Zo zal de genomen beslissing over de berging van het afval nog honderdduizenden jaren een impact hebben. Daarbovenop zullen er ook altijd nog onzekerheden bestaan op het moment dat de beslissing genomen wordt.  

Het beschermen van de toekomstige generaties en het niet doorschuiven van onnodige lasten zijn twee belangrijke bezorgdheden bij het langetermijnbeheer van radioactief afval. Het is een kwestie van intergenerationele billijkheid. En als het om billijkheid gaat, gaat het om evenwicht. Dat evenwicht moet niet alleen tussen de generaties gevonden worden maar ook binnen elke generatie, in een poging om de belangen van alle belanghebbende partijen met elkaar te verzoenen (intragenerationele billijkheid). Het openlaten van keuzemogelijkheden voor de toekomstige generaties zonder hun veiligheid of die van onze tijdgenoten in gevaar te brengen, is de uitdaging die NIRAS moet aangaan. 

NIRAS voert sinds enkele jaren ethische studies uit met de Université Libre de Bruxelles (ULB), om beter te begrijpen wat bedoeld wordt met ‘bescherming van de toekomstige generaties’ en welke rechten en verantwoordelijkheden dit principe omvat. Deze studies moeten inzichten opleveren die de samenleving in staat zullen stellen weloverwogen keuzes te maken, rekening houdend met alle huidige en toekomstige uitdagingen. Veel van de met de universiteit verrichte studies werden al gepubliceerd en door vakgenoten getoetst. 

De bijdrage van NIRAS is essentieel, omdat ze het mogelijk maakt studies over specifieke technische onderwerpen uit te voeren volgens een pragmatische en pluralistische aanpak. Dit werk draagt bij tot de overvloedige literatuur over het beheer van radioactief afval, over de uitvoeringsmodaliteiten van bergingsoplossingen, over de vergelijking van opties en de behandeling van onzekerheden, zowel op technisch vlak als op dat van de evolutie van onze menselijke samenlevingen.