Bouwen  voor de eeuwigheid

Vergeet de piramides. Wat ingenieurs nu ontwerpen als eindberging voor radioactief afval moet twintig keer langer meegaan. Al is het niet de bedoeling dat er toeristen op af komen.

Ooit zullen onze achterkleinkinderen een doodlopend tunnelcomplex aanleggen waarvan de contouren nu zijn geschetst. De tunnel zal zigzaggend naar beneden lopen tot op enkele honderden meters diepte. Het complex zal bestaan uit kilometerslange gangen met om de vijftig meter doodlopende dwarstunnels.

Na de bouw zal het een langdurig komen en gaan zijn van vrachtwagens vanuit Zeeland die radio-actief afval aanvoeren naar de definitieve eindberging, hier ergens in een Nederlandse klei- of zoutlaag. Na de aanleg en het transport keert de rust terug. Hier hoeft niemand ooit meer te zijn.

Het radioactief afval uit verschillende bronnen ligt dan opgeslagen in containers van staal en beton. De containers zijn in de dwarstunnels geschoven, daarna is het geheel omgeven met klei of zout.

OperaDeze eindberging is ontworpen voor een duur van zeker honderdduizend jaar. Niet dat ie zo lang mee moet gaan, want uiteindelijk zullen sporen van wat hier ligt opgeslagen misschien naar boven komen. Maar de opsluiting, de verschillende lagen staal en beton, de stabiliteit van de omringende grond en de diepte moeten ervoor zorgen dat de migratietijd van het afval door de ondergrond lang is vergeleken met de halveringstijden van de langlevende

isotopen, aldus dr.ir. Ewoud Verhoef. Hij is plaatsvervangend directeur Covra (Centrum organisatie voor radioactief afval) en verantwoordelijk voor het onderzoeksprogramma eindberging radioactief afval, kortweg Opera. De meeste onderzoeksprojecten van Opera werden eerder dit jaar afgerond en in november zal er in samenwerking met het Kivi een presentatie plaatsvinden. Naast de TU Delft droegen TNO, NRG, Deltares, het Belgische SCK-CEN en de Britse geologische dienst bij aan het tien miljoen euro kostende onderzoeksprogramma. Dr. Erika Neeft, onderzoeker bij Covra, is de technisch coördinator van het programma.

De komende honderd jaar staat het radioactief afval nog opgeslagen in oranje bunkers nabij de kerncentrale in Borssele totdat de grootste warmteontwikkeling voorbij is. Maar voor de echt lange termijn is dat geen oplossing. "De eindberging is bedoeld voor de termijn tussen honderd en honderdduizend jaar", legt Neeft uit. "Voor de lange termijn is geologische berging de enige oplossing. Het materiaal moet worden ingesloten door de ondergrond totdat het niet langer gevaarlijk is."

HaalbaarIn de kelder van het gebouw voor civiele techniek en geowetenschappen laat universitair docent dr.ir. Phil Vardon een pers zien waarmee grondmonsters onder druk gezet worden terwijl de minieme vervorming wordt opgemeten. De ‘oedometer' is zo’n beetje het enig zichtbare aan het onderzoek van de afdeling geoscience & engineering. Waar het eigenlijk om gaat, een wiskundig model dat het gedrag van een kleilaag onder verschillende drukken en spanningen beschrijft, zijn cijfers in de computer. Hij heeft stukken uit de Boomse kleilaag uit België hier beproefd. Het is weliswaar geologisch dezelfde laag als in Nederland maar de laag ligt hier dieper, wat verschil maakt.

Het onderzoek van Vardon en zijn collega dr.ir. Patrick Arnold ging over op de haalbaarheid van het eerdere ontwerp voor het tunnelstelsel. Is dat te construeren op zo'n vijfhonderd meter diepte? Wat gebeurt er met het omliggende gesteente en wat gebeurt er met de grond rondom de tunnels als gevolg van de opwarming door het radioactief afval?

Door de aanleg van de tunnel ontstaat er tot 10 à 15 meter verderop schade in het gesteente. Warmteontwikkeling in de tunnelbuizen verhoogt de druk in de poriën van de klei en beïnvloedt de belastbaarheid. Niettemin schrijven Vardon, Arnold en hun collega prof.dr. Michael Hicks in hun eindrapport dat het ontwerp in principe haalbaar is qua stabiliteit van de constructie in de bodem en ook wat de warmteproductie betreft. Het lijkt zelfs dat de tunnels dichter op elkaar gebouwd kunnen worden (minder dan vijftig meter tussenruimte) en dat de tunnels iets lichter kunnen worden uitgevoerd.

Grondig

"Het model van Vardon laat zien hoe de betonnen constructie zich houdt", legt Verhoef uit. "Niet alleen onder deze omstandigheden, maar het is ook bruikbaar voor aangepaste ontwerpen in de toekomst."

Erika Neeft heeft het overzicht over het programma. Ze vertelt dat in de aanloop ervan verschillende partijen zijn benaderd voor deelname. Uit een beoordeling van de voorstellen kwamen de huidige onderzoekpartners naar voren. TNO analyseerde relevante grondmonsters uit het centrale kernhuis, een geologisch archief. NRG deed berekeningen aan de mobiliteit van verschillende radioactieve stoffen. Deltares bracht de grondwaterstromingen in beeld. Het Belgische nucleaire instituut SCK-CEN leverde kleimonsters van hun proefopslag Hades. De Britse geologische dienst verstrekte gegevens over de doorlaatbaarheid van de bodem als functie van de diepte en de Universiteit Utrecht deed onderzoek naar binding van splijtingsproducten in de bodem.

Neeft voegt alle onderzoeken samen voor het eindrapport in november. Dan zal ook duidelijk moeten worden wat nog de onbekenden zijn in het ontwerp van de eindberging.

Waar in Nederland de eindberging zal komen ligt nog open. Behalve van de geologische geschiktheid hangt dat ook af van de bereidwilligheid van de bevolking, zegt Neeft. "De lokale gemeenschap moet er voordeel bij hebben dat de eindberging er komt. Anders stemt niemand er mee in." Het helpt natuurlijk dat daar geen haast bij is.