Radioactief afval
Het IAEA definieert radioactief afval als materiaal dat radioactieve isotopen bevat of daarmee besmet is, in concentraties hoger dan wat minimaal meetbaar is en waarvoor geen praktische toepassingen bekend zijn. Afhankelijk van onder meer de halfwaardetijd is dit afval gedurende korte of langere tijd (tot wel duizenden jaren) gevaarlijk voor de volksgezondheid en het milieu.
Inhoud |
[bewerk] Herkomst
Kerncentrales zijn belangrijke bronnen van radioactief afval. Verbruikte brandstof, eventueel na opwerking, bevat grote hoeveelheden radioactief uranium, plutonium, cesium en tal van andere isotopen waarvoor geen toepassingen zijn. Bij de ontmanteling van een kerncentrales komen grote hoeveelheden bouwmaterialen, pijpleidingen, enz, vrij die uiterst radioactief zijn. Moderne geneeswijzen in ziekenhuizen leveren een breed scala aan radioactief afval. Tal van industrietakken zoals de olie-industrie en landbouw en onderzoekscentra produceren grote hoeveelheden afval dat radioactief is. Bij de ontwikkeling van kernwapens komt radioactief materiaal vrij waar niets mee gedaan kan worden. Ook bij de winning en verwerking van nucleaire brandstof ontstaat radioactief afval. Tenslotte levert de radioactief afval verwerkende industrie zelf ook radioactief afval.
Het afval kan van heel verschillende aard zijn. Vaste stoffen bijvoorbeeld verbruikte brandstofstaven, filters, gereedschappen, verontreinigde grond en kleding, maar ook vloeistoffen zoals koelwater of oplosmiddel dat radioactieve stoffen bevat. In principe wordt elke vorm van afval dat radioactief besmet is, gerekend tot radioactief afval.
[bewerk] Classificatie
Om te bepalen op welke wijze het moet worden opgeslagen en verwerkt, zijn door de IAEA internationaal erkende categorieën opgesteld waarin radioactief afval wordt ingedeeld op basis van oorsprong, halfwaardetijd en activiteit.
- Afval met niet of nauwelijks meetbare activiteit (EW; Exempt waste); dosis van minder dan 0,1 mSv en vereist geen beschermende maatregelen.
- Laag en middelactief afval (LILW, Low and intermediate level waste); afval dat meer activiteit vertoont dan minimaal meetbaar is en maximaal 2 kW/m3 aan warmte uitstraalt. Op basis van de halfwaardetijd wordt deze categorie in twee subcategorieën ingedeeld:
- Kortlevend (LILW-SL, Short lived); gemiddelde activiteit van maximaal 400 Bq/g en lage concentratie aan langlevende alfa-stralers. Dit afval kan bovengronds worden opgeslagen.
- Langlevend (LILW-LL, Long lived); langlevende isotopen die een activiteit vertonen die hoger ligt dan is toegestaan voor LILW-SL. Dient volledig afgesloten van de biosfeer te worden opgeslagen.
- Hoogactief afval (HLW, High level waste); bevat veelal langlevende isotopen en een warmte-uitstraling van meer dan 2 kW/m3. Dient net als LILW-LL volledig afgesloten van de biosfeer te worden opgeslagen.
Daarnaast zijn er tal van andere classificaties die van land tot land verschillen. In het algemeen wordt de duur van de opslag bepaald door de halfwaardetijd van de langstlevende isotoop met 10 te vermenigvuldigen. Bij een halfwaardetijd van 30 jaar wordt dus uitgegaan van een opslag voor 300 jaar. Bij langlevende isotopen kan dit oplopen tot duizenden jaren.
[bewerk] Opslag
Laagradioactief afval met hoofdzakelijk kortlevende isotopen wordt bovengronds opgeslagen, meestal in grote hallen bijvoorbeeld bij COVRA in Vlissingen. Na enkele tientallen of honderden jaren is de activiteit van dat afval dusdanig afgenomen dat het geen gevaar oplevert.
Hoogradioactief afval wordt veelal eerst voor enkele jaren opgeslagen in tijdelijke depots om af te koelen en de meeste activiteit kwijt te raken. Daarna wordt het voorbereid op een permanente opslag. Bij de in Europa meest toegepaste methode wordt het hoogradioactieve afval gemengd met glas. Dit mengsel wordt gesmolten en opgeslagen in roestvrij stalen canisters (containers). In plaats van glas is het gebruik van Synroc in opkomst. Synroc is keramisch materiaal dat betere eigenschappen heeft dan glas. In plaats van glas en Synroc wordt soms ook gebruikgemaakt van ijzer en koper containers die vervolgens in keramisch materiaal worden ingepakt.
[bewerk] Ondergrondse opslag in de Verenigde Staten
De gesloten en verzegelde canisters worden voor onbepaalde tijd opgeslagen. In New Mexico (Verenigde Staten) wordt hiervoor onder andere gebruikgemaakt van de Waste Isolation Pilot Plant (WIPP); een ondergrondse opslagplaats op 650 m diepte in een zoutlaag onder de Chihuahuan woestijn, die al minstens 200 miljoen jaar geologisch stabiel is. WIPP is de eerste ondergrondse ruimte voor permanente opslag van afval dat is overgebleven van kernwapenproductie en sinds 26 maart 1999 in gebruik. Deze opslagruimte is echter ongeschikt voor hoogradioactief afval dat warmte uitstraalt (HLW). In Yucca Mountain is een nieuwe ondergrondse opslagplaats in aanbouw voor warmte-uitstralend hoogradioactief afval uit commerciële kerncentrales, welke rond 2010 in gebruik wordt genomen. Dit is vooralsnog de enige in aanbouw zijnde ondergrondse opslagplaats ter wereld voor dit type afval.
[bewerk] Ondergrondse opslag in Europa
In Frankrijk, Duitsland, België, Nederland en het Verenigd Koninkrijk lopen sinds 1981 onderzoeken naar geschikte locaties voor ondergrondse opslag. Hiervoor komen in eerste instantie zoutkoepels en kleilagen in aanmerking. In de regio van het Franse Bure is een laboratorium gebouwd om te onderzoeken in hoeverre de kleilagen geschikt zijn. In Nederland heeft CORA (Commissie Opberging Radioactief Afval) zeven locaties in Friesland, Groningen en Drenthe aangewezen als mogelijke kandidaten, maar sinds 2002 ligt dat onderzoek stil. In het Duitse Gorleben is een laboratorium gebouwd voor onderzoek naar ondergrondse opslag, maar ook daar zijn om uiteenlopende redenen de werkzaamheden gestaakt. Desondanks zijn er meerdere treinladingen met hoogradioactief afval vanuit de opwerkingsfabriek in Le Havre in Gorleben gearriveerd. De Castorvaten staan daar nu te wachten op een oplossing, die er voor alsnog niet is. In de zoutkoepel nabij Morsleben in het oosten van Duitsland ligt licht- en middelradioactief afval opgeslagen, maar nadat nog geen tien jaar na ingebruikname de koepel volliep met water en er instortingsgevaar optrad, is in mei 2000 besloten daarmee te stoppen. Naast de opwerkingsfabriek van Sellafield in het noordwesten van Engeland is een onderzoek naar ondergrondse opslag begonnen, maar na twijfels over geologische stabiliteit en grondwaterstromen is ook dat onderzoek gestrand. De enige locatie in Europa waar nog steeds actief onderzoek wordt verricht naar ondergrondse opslag is te vinden in Zweden. Daar ligt op een diepte van ongeveer 500 m een granietlaag die geschikt is bevonden om hoogradioactief afval duizenden jaren veilig op te slaan en rond 2020 moet deze opslagruimte (KBS-3) in gebruik worden genomen.
Op 6 november 2002 heeft de Europese Commissie besloten dat de lidstaten uiterlijk in 2008 geschikte ondergrondse opslagplaatsen moeten hebben aangewezen en in 2018 moet het eerste langlevende en hoogradioactieve afval in de grond verdwijnen. Voor afval met voornamelijk kortlevende isotopen moet dat in 2013 al gebeuren. In 2003 is al duidelijk dat geen van de lidstaten aan deze eisen kan voldoen.
[bewerk] Ondergrondse opslag in Japan
In Japan houdt sinds oktober 2000 het Nuclear Waste Management Organization of Japan (NUMO) zich bezig met onderzoek naar ondergrondse opslag van hoogradioactief afval. Dit consortium verwacht rond 2040 dusdanig ver gevorderd te zijn met het onderzoek dat rond die tijd de eerste mijnen in gebruik kunnen worden genomen.
[bewerk] Mogelijke toekomstige oplossingen
In 2003 is in Groot-Brittannië (dat op dat moment al met 500.000 ton radioactief afval in zijn maag zat) een comité opgericht dat op zoek moest gaan naar andere mogelijkheden. Daaruit zijn enkele ideeën naar voren gekomen:
- De ruimte inschieten naar de zon of buiten het zonnestelsel. Het risico daarbij is dat tijdens de lancering problemen kunnen optreden en een explosie hoog in de aardatmosfeer zou een wereldwijde ramp opleveren.
- Tussen tektonische platen door naar de mantel van de aarde. Met de huidige stand van de techniek is dat onmogelijk.
- Opslaan op Antarctica. Afgezien van het Antarctisch Verdrag dat dat onmogelijk maakt, is de grond daar niet stabiel genoeg en toekomstige klimaatveranderingen kunnen er toe leiden dat het afval alsnog in zee terecht komt.
- Opslaan op de bodem van de oceaan. In het verleden is dat gedaan, maar mee gestopt vanwege de risico's op lekkage.
- Verdunnen en dumpen in zee. Op kleine schaal gebeurt dat al, maar op grote schaal is dat niet mogelijk zonder dodelijke gevolgen voor het leven in, op en aan zee.
[bewerk] Problematiek
Hoewel het op het eerste gezicht vrij eenvoudig lijkt om hoogradioactief afval voor zeer lange tijd onder de grond op te bergen, zitten er nogal wat haken en ogen aan. Enerzijds moet het afval bereikbaar blijven voor als er in de toekomst betere manieren worden ontwikkeld voor opslag en verwerking. Anderzijds moet het volledig geïsoleerd zijn van de biosfeer, bestand zijn tegen klimaatveranderingen en buiten handen van terroristen blijven. Bovengrondse opslag is vooralsnog de enige mogelijkheid voor grootschalige opslag. Dit is echter een zeer dure aangelegenheid en slechts een tijdelijke oplossing.
[bewerk] Bronnen
- Chris G. Whipple, Can Nuclear Waste Be Stored at Yucca Mountain? Scientific American, June, 1996
- Bullen, Daniel B. and James M. McCormick. Disposing of the world's excess plutonium Policy Studies Journal, 1998
- Advies commissie milieubeheer, volksgezondheid en consumentenbeleid, Europees parlement, 2003