Binnen in ’s werelds eerste opslagplaats voor kernafval in Onkalo, Finland. IAEA Beeldbank
Het Verenigd Koninkrijk is van plan zijn nucleaire capaciteit aanzienlijk uit te breiden, in een poging om zijn afhankelijkheid van koolstofhoudende fossiele brandstoffen te verminderen. De regering wil in de komende decennia tot acht nieuwe reactoren bouwen, om de stroomcapaciteit te verhogen van ongeveer 8 gigawatt (GW) nu tot 24 GW in 2050. Daarmee zou aan ongeveer 25% van de voorspelde Britse energievraag kunnen worden voldaan, tegenover ongeveer 16% in 2020.
Als onderdeel van dit plan om de nucleaire capaciteit te verdrievoudigen, is ook een investering van 210 miljoen pond voor Rolls-Royce in de maak om een vloot van kleine modulaire reactoren (SMR’s) te ontwikkelen en te produceren. SMR’s zijn goedkoper en kunnen worden gebruikt op plaatsen waar geen traditionele, grotere reactoren kunnen worden gebouwd, waardoor er meer opties komen voor toekomstige nucleaire locaties.
Nieuwe reactoren betekenen onvermijdelijk meer radioactief afval. De ontmanteling van nucleair afval kost de Britse belastingbetaler vanaf 2019 naar schatting al 3 miljard pond per jaar. Het overgrote deel van ons afval wordt bewaard in opslagfaciliteiten op of dicht bij de grond, meestal in de kernafvalfabriek van Sellafield in Cumbria, die zo groot is dat hij de infrastructuur heeft van een kleine stad.
Maar bovengrondse nucleaire opslag is geen haalbaar langetermijnplan – regeringen, academici en wetenschappers zijn het erover eens dat permanente opberging onder de grond de enige langetermijnstrategie is die voldoet aan veiligheids- en milieueisen. Dus welke plannen zijn er, en kunnen ze veilig worden uitgevoerd?
De weg vooruit
Het heeft vele tientallen jaren van internationale samenwerking tussen academische en wetenschappelijke instellingen en regelgevende overheidsinstanties gekost om een haalbare route te vinden voor de uiteindelijke opberging van kernafval. Eerdere ideeën hadden onder meer betrekking op het opbergen van het extra afval in de ruimte, in zee en onder de oceaanbodem waar tektonische platen samenkomen, maar elk van deze ideeën werd als te riskant terzijde geschoven.
Nu heeft bijna elk land plannen om radioactief afval van het milieu te isoleren in een ondergrondse, zeer technische structuur die een geologische bergingsfaciliteit (GDF) wordt genoemd. Volgens sommige modellen worden GDF’s op 1.000 meter diepte gebouwd, maar 700 meter is realistischer. Deze faciliteiten zullen laag-, middel- of hoogradioactief afval ontvangen (als zodanig geclassificeerd op basis van radioactiviteit en halveringstijd) en het veilig opslaan voor honderdduizenden jaren.
Hoe een GDF eruit zou kunnen zien.
www.gov.uk
Het proces om een dergelijke faciliteit tot stand te brengen is niet eenvoudig. De organisatie die verantwoordelijk is voor de bouw van de GDF, in het VK Nuclear Waste Services (NWS), moet niet alleen enorme milieu- en technische problemen oplossen, maar ook de steun van het publiek zien te krijgen.
Zullen alle GDF’s er hetzelfde uitzien?
Hoewel er generieke ontwerpconcepten bestaan, zal elke GDF unieke aspecten hebben, gebaseerd op de omvang en samenstelling van de afvalvoorraad en de geologie van de plaats waar de faciliteit wordt geïnstalleerd. Elk land zal zijn GDF afstemmen op zijn eigen behoeften, onder het toeziend oog van regelgevers en het publiek.
Aan de basis van alle GDF’s ligt echter het zogenaamde multi-barrièreconcept. Dit concept combineert menselijke en natuurlijke barrières om kernafval te isoleren van het milieu en het geleidelijk te laten vergaan.
Het systeem om hoogactief afval voor opslag in een dergelijk systeem voor te bereiden, zal beginnen met verbruikte splijtstofstaven uit reactoren. Eerst worden het uranium en plutonium dat nog bruikbaar is voor toekomstige reacties teruggewonnen. Het restafval zal vervolgens worden gedroogd en verspreid in een gastglas, dat wordt gebruikt omdat glas taai is, duurzaam in grondwater en bestand tegen straling. Het gesmolten glas zal vervolgens in een metalen container worden gegoten en gestold, zodat er twee beschermingslagen zijn.
Het multi-barrière concept.
www.gov.uk
Dit verpakte afval wordt vervolgens omgeven door een opvulling van klei of cement, die de uitgegraven holten in het gesteente en de ondergrondse tunnelstructuren afsluit. Honderden meters rots zelf zullen fungeren als de laatste insluitingslaag.
Hoe verloopt het Britse programma?
Het GDF-programma van het VK bevindt zich in een vroeg stadium. Bij de keuze van de vestigingsplaats wordt uitgegaan van een zogeheten vrijwilligersbenadering, waarbij gemeenschappen zichzelf naar voren kunnen schuiven als potentiële vestigingsplaats voor de faciliteit. Op dit moment zijn een werkgroep (Theddlethorpe, Lincolnshire) en drie partnerschappen tussen gemeenschappen (Allerdale, Mid Copeland en South Copeland in Cumbria) gevormd. Terwijl de werkgroepen zich in een vroegere fase van het vestigingsproces bevinden, zijn de volgende stappen voor de partnerschappen van de gemeenschappen het starten van meer uitgebreid geologisch onderzoek, gevolgd door het boren van boorgaten om het onderliggende gesteente te beoordelen.
Publieke steun is de basis van het hele GDF-programma. Terwijl sommige landen een meer hardhandige aanpak hanteren en een locatie kiezen ongeacht de steun van het publiek, vormt de betrokkenheid van de gemeenschap en de belanghebbenden de kern van het Britse GDF-project.
Waarom zouden bewoners zich vrijwillig aanmelden? Dit is een project dat meer dan 100 jaar zal duren en waarvoor veel mensen zeer dichtbij zullen moeten werken. In het stadium van het gemeenschapspartnerschap wordt een investering van maximaal 2,5 miljoen pond per jaar, per gemeenschap, verwacht.
Het Britse programma ligt ver achter op dat van sommige andere landen. De wereldleider is Finland, dat bijna klaar is met ’s werelds eerste GDF in Onkalo, enkele honderden kilometers ten westen van Helsinki. Er zijn ook voorkeurslocaties voor GDF’s geselecteerd in de VS, Zweden en Frankrijk.
De regering van het VK streeft ernaar binnen de komende 15-20 jaar een geschikte locatie te vinden, waarna met de bouw kan worden begonnen. De tijdspanne tussen de locatie en het sluiten en verzegelen van de eerste GDF in het VK bedraagt 100 jaar, waarmee dit het grootste Britse infrastructuurproject ooit is. De technologie voor de bouw van de GDF is klaar; nu moet alleen nog een gemeenschap met een geschikte geologie worden gevonden.
Is er een andere manier?
Internationaal is men het er wetenschappelijk over eens dat de GDF-benadering de technisch meest haalbare manier is om kernafval definitief op te bergen. Onkalo is een voorbeeld voor de wereld dat wetenschappelijke samenwerking en open engagement met het publiek een veilige verwijdering van kernafval mogelijk kunnen maken.
De enige andere benadering die enige tractie heeft gekregen is het concept van opberging in diepe boorgaten (deep borehole disposal, DBD). Op het eerste gezicht lijkt dit niet al te veel op een GDF-aanpak: er worden boorgaten geboord die veel dieper zijn dan een GDF zou zijn (tot verscheidene kilometers) en op de bodem worden afvalpakketten geplaatst. Landen als Noorwegen overwegen deze aanpak.
Lewis Blackburn ontvangt financiering van EPSRC door middel van een Doctoral Prize Fellowship.