Kernenergie is een efficiënte en duurzame manier van energieopwekking. Hoewel er in het verleden helaas (een zeer beperkt aantal) incidenten zijn geweest, is deze technologie ook een van de veiligste om energie op te wekken, zeker wanneer je kijkt naar de schade veroorzaakt door slechte luchtkwaliteit ten gevolge van het verbranden van fossiele brandstoffen. Nu dat de wereld af moet van deze fossiele brandstoffen is kernenergie, lang in de ban, weer een aanlokkelijke energiebron aan het worden. Een nadeel van kernenergie dat nog steeds wordt aangehaald is dat van radioactief afval. Het blijft ontzettend lang gevaarlijk, en er moet dus zorgvuldig mee worden omgegaan. In dit artikel bekijken we hoe kernafval wordt opgeslagen.
Wat is radioactief afval?
Kernenergie werkt op het principe dat er veel energie ligt opgeslagen in atomen. Wanneer atomen splitsen, komt er een klein beetje van deze energie vrij. Deze energie kan worden opgevangen en gebruikt om water te verwarmen, dat hierdoor met stoom een turbine kan laten draaien. Heel eenvoudig gezegd is dit hoe een kernreactor energie opwekt.
Het element uranium is erg geschikt voor deze kernreactie, en wordt in vrijwel elke operationele kernreactor wereldwijd gebruikt. Er komt veel energie los wanneer uranium gesplitst wordt. De afgesplitste delen zijn echter erg instabiel, en er is een soort domino-effect op gang gezet waarbij deze restanten voor erg lange tijd blijven ‘vervallen’ en daarbij energie uitstralen. Deze energie die wordt uitgestraald is vaak in de vorm van alpha-, beta- en gammastraling. Ioniserende straling, zoals dit wordt genoemd, kan botsen met bijvoorbeeld de complexe eiwitten in DNA en ze kapot maken.
Ioniserende straling is dus een soort constante regen aan hele kleine kogeltjes. Een kilogram uranium bevat al 2.5 miljoen miljard miljard (2.5*10^24) uranium atomen, dus dat zijn erg veel atomen die samen voor honderdduizenden jaren deze kogeltjes kunnen afvuren. Zelfs elektronische systemen, metalen en beton kunnen degraderen door langdurige intensieve radiatie.
De meeste kernreactoren produceren echter niet veel ‘puur’ kernafval in de vorm van een blok radioactief uranium. Veel kernafval bestaat uit materialen die besmet zijn geraakt met kleine hoeveelheden radioactieve kernen, zoals labjassen, handschoenen, gereedschappen en meer gebruiksvoorwerpen.
Technische uitdagingen in opslag
Radioactief afval moet dus goed opgeslagen worden voor lange termijn zodat het niemand schade kan doen.
Dat is erg lastig want lange termijn is niet 10, 20, 100 jaar, maar potentieel honderdduizend jaar. Dat is een lang huurcontract. Een gebouw of zelfs een bunker houdt het niet zo lang uit. Om toekomstige generaties te blijven beschermen tegen radioactief afval moet de opslagplek dus langdurig gebruikt kunnen worden en niet makkelijk te vinden.
Radioactief afval warmt ook zichzelf op. Het constante uitzenden van straling en het omzetten van massa in energie creëert veel warmte. Die moet goed kunnen worden afgedragen om te voorkomen dat het opgeslagen materiaal opslag zelf smelt. Als de opslag doorsmelt, kan radioactief afval de omgeving in lekken. Zelfs bij ondergrondse opslag is dit een probleem omdat het kan lekken in grondwater. Gelukkig is deze warmteproductie na enkele tientallen jaren al niet meer significant, maar er moet wel aan gedacht worden voor dat het afval in de lange termijn opslag beland.
Bestaande protocollen
Bij de opslag van kernafval wordt een combinatie van maatregelen toegepast om veiligheid op de lange termijn te garanderen. Een belangrijk principe hierbij is gelaagde bescherming. In plaats van één veiligheidsmaatregel worden er meerdere naast elkaar ingezet, zodat het falen van een hiervan niet noodzakelijk leidt tot een gevaarlijk incident. Daarnaast vindt er strikte monitoring en controle plaats: sensoren en meetapparatuur houden continu de stralingsniveaus en het opereren van de andere veiligheisdmaatregelen van de opslagfaciliteiten in de gaten.
Als er toch een calamiteit plaatsvindt, beschikken landen met kernenergie of kernafvalopslag over uitgebreide noodplannen en crisismanagementsystemen. Ook worden alle faciliteiten waar radioactief afval wordt opgeslagen of geproduceerd regelmatig geïnspecteerd en grondig onderhouden.
Het meest gevaarlijke radioactief afval wordt opgeslagen in een zogeheten eindberging. Er is op het aardoppervlak te weinig garantie dat dit afval voor tien tot honderdduizenden jaren veilig kan worden opgeslagen, en het neemt ook veel tijd en ruimte in beslag. Daarom wordt er nu onderzoek gedaan naar een eindberging optie, waar radioactief afval diep ondergronds wordt opgeslagen. Dit moet dan gebeuren in stabiele aardlagen, die voor miljoenen jaren stabiel genoeg blijven om een diepe bunker niet te beschadigen terwijl het afval langzaam stabiliseert. Kijk op de site van COVRA, het Nederlandse instituut voor de opslag van kernafval, voor meer informatie hier over: https://www.covra.nl/.
Conclusie
Kernenergie is een erg mooie technologie, maar het afval hiervan blijft een moeilijk onderwerp. We hebben in dit artikel gekeken naar de belangrijkste technische uitdagingen in het veilig opslaan van dit afval. Dit blijft natuurlijk nog lang een moeilijk onderwerp, en er zijn nog meer oplossingen mogelijk – zoals bij elk technisch probleem. MareVisie is zich er sterk van bewust dat zelfs mooie technologische projecten altijd kosten met zich meebrengen die niet door iedereen direct worden gezien.
MareVisie houdt oog voor deze details, en houd hiernaast ook de mensen in de gaten. In ons volgende artikel over de uitdagingen van kernenergie en –afval zullen we ons daarom richten op het maatschappelijke aspect hiervan. Hoe creëer je draagvlak? Hoe ga je om met de maatschappelijke weerstand tegen het aanleggen van een kernreactor of een eindberging-locatie? Kijk volgende keer mee om hier meer over te leren!