De stalen kokers waarin hoogradioactief afval van kernreactoren wordt opgeslagen, lijden meer onder binnensijpelend water dan tot nu toe werd aangenomen, claimen Amerikaanse onderzoekers. In hoeverre is dat een probleem voor de geplande ondergrondse berging van dit soort afval?

Hoewel kerncentrales steeds vaker genoemd worden als manier om duurzaam energie op te wekken, blijft het een feit dat de huidige reactoren radioactief afval produceren. Een deel daarvan is bovendien hoog-radioactief. Dat wil zeggen dat het duizenden jaren moet worden opgeborgen voordat het geen schadelijke hoeveelheid gevaarlijke straling meer afgeeft. Bij de splijtstof van onderzoeksreactoren gaat het zelfs om honderdduizenden jaren. En Amerikaanse wetenschappers signaleren nu in Nature Materials een probleem met de manier waarop we dergelijk afval bewaren.

Zichzelf versnellend mechanisme

Hoogradioactief afval wordt eerst in glas of keramiek gegoten. Het resulterende, ‘verglaasde’ spul gaat vervolgens in vloeibare vorm in een roestvrijstalen koker. Het plan voor de toekomst is om zulke kokers diep onder de grond op te slaan. Daar moeten ze dan een miljoen jaar kunnen blijven.

De stille kinderen van de Concorde
LEES OOK
De stille kinderen van de Concorde

Het probleem dat materiaalkundige Gerald Frankel (Ohio State University) en collega’s signaleren: naarmate het verglaasde kernafval afkoelt, zal het krimpen. Daardoor ontstaat er een smalle ruimte tussen het afval en de koker. En op den duur kan daar water in sijpelen.

Dat water zorgt er dan eerst voor dat het staal aan de binnenkant van de koker gaat corroderen. Daardoor belanden er positief geladen metaalionen in het water, die de zuurgraad verhogen. Dit zuurdere water kan vervolgens zowel het vat als het verglaasde afval aantasten. Zo ontstaat een zichzelf versnellend mechanisme dat ertoe kan leiden dat er veel eerder radioactief afval in de omgeving belandt dan gedacht.

En hoezo wisten we dat nog niet? Volgens Frankel en collega’s komt dat doordat er tot nu toe vooral is gekeken naar de afzonderlijke materialen: ofwel het verglaasde afval zelf, ofwel het staal waar de koker van is gemaakt. ‘Er is weinig aandacht geweest voor de mogelijke interacties tussen de verschillende materialen die samenkomen in een opslagsysteem’, schrijven de onderzoekers. Zij onderzochten de betreffende combinatie van materialen wél, door in hun lab stalen platen tegen samples van glas of keramisch materiaal te plaatsen.

Supercontainers

Nu is het zo dat zo’n stalen koker met kernafval niet zomaar in de natte grond wordt gestopt. Eerst gaat hij in een zogenoemde supercontainer. Dat is een cilinder met een diameter van zo’n 2 meter, waarin een koker is omhuld door een koolstofstalen mantel, een dikke laag beton en een laag roestvrij staal. Is zo’n vat dan niet afdoende beschermd tegen water?

Nee, tenminste, niet als het gaat over een periode van honderdduizenden jaren. Maar dat is ook niet nodig, legt Ewoud Verhoef uit. Hij is plaatsvervangend directeur van COVRA, de organisatie die binnen Nederland gaat over de opslag van kernafval. ‘De veiligheid van het kernafval wordt niet bepaald door de verpakking van het afval, maar door de plaats van het afval in de diepe ondergrond.’

De huidige plannen gaan er namelijk al van uit dat het afval op een gegeven moment vrijkomt, vertelt Verhoef. De vraag is vervolgens hoe snel het radioactieve materiaal zich door de bodem naar het oppervlak kan verplaatsen. Als je het afval opslaat in een extreem oude, stabiele grondlaag, zoals het huidige plan voorschrijft, is dat transport zó traag dat het afval niet meer gevaarlijk is tegen de tijd dat het het oppervlak bereikt.

Diep onder de grond

De kokers en de supercontainers moeten dus vooral goed functioneren zolang het kernafval nog bovengronds is opslagen en zolang een ondergrondse bergplaats nog niet definitief is afgesloten vanwege de aanvoer van nieuwe containers. Daarbij gaat het om een periode van maximaal enkele eeuwen. In de onvoorstelbaar lange tijd daarna mogen ze in principe vergaan zonder dat dit risico’s met zich meebrengt.

Desondanks volgt COVRA het onderzoek aan de stalen kokers met veel interesse, zegt Verhoef. ‘We willen graag zo goed mogelijk begrijpen wat er met de afvalverpakkingen gebeurt als ze eenmaal diep onder de grond zitten.’ Maar het is dus niet zo dat door het resultaat van Frankel en collega’s gelijk het hele plan voor eindberging van hoogradioactief afval op de schop moet.