Kernafval opslaan: waarom er nog altijd geen veilige oplossing is
Wat u moet weten over radioactief afval
Hoe langer de kerncentrale Borssele in bedrijf blijft, hoe meer kernafval ontstaat dat zeker een miljoen jaar gevaarlijk is. In het voorjaar liet de regering weten dat de kerncentrale Borssele tot 2033 in bedrijf mag blijven. Op 29 september gaf staatssecretaris Van Geel van VROM aan de bouw van nieuwe kerncentrales voor mogelijk te houden. Er moet dan wel wat met het kernafval gebeuren. Binnen tien jaar "moet er door de overheid een besluit genomen zijn omtrent de eindbestemming voor het radioactief afval", stelde Van Geel.
"Naar de huidige stand van de wetenschap en techniek is alleen geologische berging (in de diepe ondergrond) van hoogradioactief afval een echte oplossing", gaf de staatssecretaris aan. Maar zout wordt onder invloed van radioactiviteit een explosief mengsel. De buitenlandse ervaringen met opslag in zoutkoepels zijn dramatisch slecht. Van klei is te weinig bekend om een uitspraak over veilige opslag te kunnen doen. Ook zijn de berekeningen van het risico op lange termijn onbetrouwbaar. En het verkorten van de gevaarperiode van kernafval is ook volgens Van Geel geen oplossing voor het kernafval van Borssele.
Auteur: Herman Damveld, 21 oktober 2006
H.Damveld@hetnet.nl
1. Terugneembare Europese eindberging
Van Geel stelde: "het beleidsdoel in Nederland is een terugneembare eindberging voor radioactief afval te realiseren. Er wordt bovendien naar gestreefd om zo mogelijk deze eindberging gemeenschappelijk met andere landen te bedrijven". Van Geel wil ook "een onderzoekprogramma dat zowel technologische als sociaal-maatschappelijke aspecten omvat". Met zo'n besluit geeft Nederland een duidelijk signaal dat het een stap heeft gezet in het besluitvormingsproces naar een definitieve oplossing voor het radioactief afval.
Met onderzoek kan Van Geel alleen maar bedoelen dat hij de zoutkoepels verder wil onderzoeken. We vrezen dat het sociaal-maatschappelijk onderzoek ertoe dient om de bevolking rijp te maken voor de opslag. Niet voor niets verwijst Van Geel naar andere landen waar de plaatselijke overheden miljoenen euro's krijgen als ze meewerken aan de opslagplannen. En wat Van Geel betreft kan er uit kostenoverwegingen ook kernafval van andere landen bij. Nederland wordt zo de Europese kernafvalopslagplaatsen.
2. De genoemde plaatsen in klei en zout
Onder een groot deel van Nederland komen kleilagen voor die in de visie van de overheid geschikt zijn voor opslag van kernafval. De klei is het dikst ten zuiden van Schiermonnikoog (275 meter), in de omgeving van Arnhem (250 meter), de Noordoostpolder (150 meter) en in het Peelgebied (100-150 meter).
Daarnaast noemt de overheid zoutkoepels. In 1976 ging het om vijf zoutkoepels: Gasselte, Schoonlo, Pieterburen, Onstwedde en Anloo. De door de regering ingestelde Commissie Radioactief Afval (CORA) stelde in 2001 de eis dat alleen dieper gelegen zoutkoepels in aanmerking komen. Op grond daarvan bestaat de lijst nu uit: Ternaard (Friesland), Winschoten (Groningen) en Hooghalen, Anloo en Gasselte (Drenthe).
3. Soorten kernafval
Kerncentrales draaien op uranium. Dit uranium wordt gewonnen uit erts en ondergaat daarna verschillende bewerkingen voordat het geschikt is voor toepassing in een kerncentrale: zuivering van het erts tot natuurlijk uranium, omzetting in een gasvorm, verrijking, omzetting van gasvorm naar vaste stof en fabricage van brandstofelementen. Bij elk van deze stappen ontstaat radioactief afval. Ook de gebruikte brandstofelementen van de kerncentrale vormen afval, vooral hoogradioactief afval.
Bij een kerncentrale zelf hebben we verder te maken met bedrijfsafval (filters, besmette kleding e.d.) en met de gebruikte uraniumbrandstof. Het bedrijfsafval behoort tot de categorieën licht‑ en middelactief afval.
De kerncentrale wordt ook zelf radioactief en moet na het verstrijken van de levensduur ontmanteld worden. Ook dat geeft afval.
Naast het afval van kerncentrales is er radioactief afval van laboratoria, onderzoeksinstellingen, industrie en ziekenhuizen.
4. Deel kernafval blijft in buitenland
Kernenergie levert radioactief afval op. In de discussie wordt vaak verzwegen dat er in het buitenland veel afval vrijkomt vanwege de Nederlandse kerncentrales. Dit geldt speciaal voor het radioactief afval afkomstig van de uranium‑winning: alleen al voor de kerncentrale Borssele gaat het om ongeveer 11.000 ton ertsafval per jaar. Een net geopende mijn in Namibië levert jaarlijks 800.000 kilo uranium uit 1,5 miljard kilo erts. Het ertsafval bestaat uit een mengsel van zouten, zuren, zware metalen, fijn gemalen gesteente en radioactieve stoffen zoals radon, radium en thorium.
5. Opwerking
De gebruikte brandstofelementen van de kerncentrale gaan, nadat ze voldoende zijn afgekoeld, naar een opwerkingsfabriek. Voor de inmiddels gesloten kerncentrale Dodewaard ging het om de fabriek Thorp in Sellafield in Engeland. De brandstof van Borssele gaat naar La Hague in Frankrijk. In een opwerkingsfabriek worden de gebruikte brandstofelementen eerst in kleine schijfjes gezaagd en daarna opgelost in chemische stoffen. Het doel van de opwerking is om het gevormde plutonium en het ongebruikte uranium af te scheiden. Bij deze scheidingsprocessen blijft een grote hoeveelheid afval achter, waaronder hoogradioactief, warmteafgevend en giftig kernsplijtingsafval met stoffen als cesium en strontium. Alle stoffen die vrijkomen bij de opwerking blijven eigendom van de kerncentrales en komen sinds 2003 naar Nederland terug.
In de opwerkingsfabriek te Sellafield ontstond in mei 2005 een lekkage. In maart 2006 bleek dat de lekkage niet gerepareerd was en dat het zelfs mogelijk is dat de fabriek niet meer kan opstarten.
6. Kernafval bij Vlissingen
Jaarlijks wordt er in Nederland ongeveer 1000 kubieke meter kernafval geproduceerd. Dit is afval uit kerncentrales, onderzoeksinstituten, ziekenhuizen, industrie, etc. De Centrale Organisatie Voor Radioactief Afval (COVRA) bij Vlissingen is verantwoordelijk voor de opslag van alle soorten kernafval in Nederland.
Bij de COVRA stonden per 31 december 2005 33.422 vaten licht‑ en middel‑radioactief afval opgeslagen in een tien meter hoog betonnen gebouw met drie compartimenten van elk veertig bij zestig meter.
Vanaf 2003 komt het opwerkingsafval terug naar Nederland. Omdat dik beton radioactiviteit afschermt, hebben de gebouwen van de COVRA voor dit afval muren en daken van gewapend beton van 1,5 tot 1,75 meter dik. Het gebouw heeft een oppervlakte van 90 bij 45 meter en is twintig meter hoog. Er stonden per 31 december 2005 66 vaten met kernsplijtingsafval.
De suggestie dat het overgrote deel van het kernafval afkomstig is uit ziekenhuizen, is onjuist. Zo'n 85 procent van de radioactiviteit is afkomstig uit de kerncentrale Borssele. De helft van het volume van het radioactief afval dat nu bij de COVRA ligt, komt van de kerncentrales en het kernonderzoek.
7. Geringe hoeveelheid geeft duurzaam gevaar
Regelmatig benadrukken voorstanders van kernenergie dat het maar om kleine hoeveelheden radioactief afval gaat. Maar bij kernafval gaat het niet alleen om het volume, maar vooral om het gevaar van zelfs een minieme hoeveelheid radioactiviteit. Door het ongeluk met de kerncentrale te Tsjernobyl werd een groot deel van Europa besmet. Een berekening aan de hand van rapporten van het Nucleaire Energie Agentschap laat zien dat er 50 kilo langdurig gevaarlijke stoffen als cesium, strontium en plutonium verspreid werd. Toch is daardoor in Wit-Rusland, Rusland en de Oekraïne een omvangrijk gebied langdurig besmet. "Een kleine hoeveelheid" kan dus grote gevolgen hebben.
8. Explosief zout
"Als we bestraald zout opwarmen doen zich explosieve reacties voor. Soms is bij onze experimenten waargenomen dat een vrij zwaar platina dekseltje weg werd geblazen." Dat stelt professor H.W. den Hartog van het Laboratorium voor Vaste Stof Fysica van de Rijksuniversiteit Groningen, die al bijna 20 jaar studeert op de invloed van radioactieve straling op zout.
Het radioactieve afval zendt straling uit die in het zout terechtkomt. Daardoor wordt zout gedeeltelijk omgezet in de bestanddelen waaruit het is opgebouwd: natrium en chloor. Bij stijging van de temperatuur gaan natrium en chloor weer samen tot zout. Daarbij komt veel energie vrij. Vaten met kernafval kunnen smelten en verdampen. Dit geeft mogelijk een ondergrondse explosie. "De zoutkoepel zal niet uit elkaar spatten", benadrukt Den Hartog, "maar de explosieve kracht die ik heb berekend is niet gering en er kan flinke schade van komen."
9. Instortende Duitse zoutkoepels
9.1 De Asse-zoutkoepel
In de Duitse deelstaat Nedersaksen ligt de zoutkoepel Asse, waarin tot 1978 zo'n 124.000 vaten licht en middel radioactief afval zijn opgeslagen. Rond 1970 was het de bedoeling dat er ook hoogradioactief afval in zou komen. Dit Duitse plan was een belangrijke reden dat de Nederlandse overheid koos voor opslag in zoutkoepels.
Het ging echter anders. De zoutmijn heeft drie brede, diepe schachten naar beneden, waarvan er twee al lange tijd onder water staan. De derde dreigt nu ook onder te lopen. Hoogradioactief afval is er nooit in gekomen. Wel is eind oktober 2006 bekend geworden dat het afval in totaal 24 kilo plutonium bevat.
In de zoutkoepel is op een diepte tussen 490 en 700 meter een mijn aangelegd. De open ruimten in deze mijn verzakken, zodat de opslagmijn instabiel wordt. Op den duur kan de mijn instorten. Daarbij is in oktober 2006 bekend geworden dat er door roest in de vaten brandbare gassen ontstaan die zorgen voor druk. Het kernafval komt vrij uit de lekkende vaten. Door de gasdruk kunnen radioactieve stoffen naar boven geperst worden en in het grondwater terechtkomen.
De Duitse overheid heeft in 1995 besloten de mijn te verstevigen. Daartoe wordt tot 2010 zo'n 2,5 miljoen m3 zout als navulmateriaal in de mijn gebracht, afkomstig van de zoutkoepel Ronnenberg bij Hannover. Het zout gaat via pijpleidingen naar beneden, waarbij een turbine het zout onder hoge druk naar beneden blaast. De stabilisering kost "enkele honderden miljoenen euro's".
9.2 De Morsleben-zoutkoepel
In de Duitse zoutkoepel te Morsleben ligt licht- en middelradioactief afval. Het is de bedoeling de zoutkoepel af te sluiten. Dat kost twee miljard euro, blijkt uit de vergunning tot sluiting die het Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) in oktober 2005 heeft aangevraagd.
In de mijn in de deelstaat Sachsen-Anhalt zijn 37.000 m3 licht‑ en middelradioactief afval en 6.700 gebruikte stralingsbronnen opgeslagen. Omdat de zoutkoepel dreigde vol water te lopen en in te storten, stopte de Duitse regering in 2000 met de opslag. In maart 2003 is besloten zo snel mogelijk 670.000 m3 opslagruimte op te vullen met zoutbeton. In maart 2004 was het eerste deel van het project gereed, voor 100 miljoen euro. Om het radioactieve afval voorgoed veilig af te sluiten, moet in totaal 4 miljoen m3 worden opgevuld. Het BfS schat dat na het verkrijgen van de vergunning 15 jaar nodig is voor het opvullen en definitief sluiten.
9.3 De Gorleben-zoutkoepel
De belangrijkste zoutkoepel in Duitsland is die te Gorleben. Vanaf 1977 wordt hier onderzoek verricht. Men ontdekte daarbij dat de zoutkoepel in contact staat met grondwater. Daarmee voldoet de koepel niet aan een centrale eis voor geschiktheid. Toch zette de regering‑Kohl het onderzoek door. De regering‑Schröder vond Gorleben ongeschikt en besloot op 14 juni 2000 het onderzoek te stoppen, dat tot dan toe 1,3 miljard euro had gekost. De huidige regering-Merkel heeft dat eind 2005 overgenomen.
10. Beperkte kennis klei
10.1 Nederland
Er is maar weinig bekend over klei in Nederland, stelt CORA in 2001: "Het beschikbare gegevensbestand over de eigenschappen van diepgelegen kleilagen in Nederland is uitermate beperkt." Er zijn meer gegevens nodig over klei op grotere diepte. "Het is belangrijk dat vastgesteld kan worden dat de klei zich onder de gecombineerde invloed van warmte, straling en gesteentedruk gedraagt zoals berekend was. Momenteel is, evenals voor zout, nog onvoldoende systematisch onderzocht welke grootheden daartoe gemeten of berekend moeten worden", schrijft de CORA.
10.2 Onbeantwoorde vragen België
In België is NIRAS (Nationale Instelling voor Radioactief Afval en Verrijkte Splijtstoffen) wettelijk verantwoordelijk voor de opslag van kernafval.
Ook na 25 jaar onderzoek blijven er veel vragen naar de veiligheid van opslag in klei onbeantwoord. Tot 2017 moeten elf kwesties met voorrang onderzocht worden, blijkt uit het SAFIR 2 rapport van de NIRAS uit 2002.
Vanaf 1974 tot 1989 ging het om het graven van een ondergrondse mijn in de klei onder Mol. De tweede fase (1990-2000) richtte zich op methoden om de veiligheid op lange termijn te beoordelen en op de kwaliteit van de Boomse klei als barrière voor verspreiding van radioactief afval. In de derde fase, tot 2017, gaat het om het aantonen van de uitvoerbaarheid van de bestudeerde oplossing op ware grootte en ondergronds.
"Zonder de basiskeuze van de Boom klei op losse schroeven te willen zetten, blijven er momenteel nog belangrijke vragen onbeantwoord zodat het voorbarig is zich vandaag reeds definitief uit te spreken over de technische uitvoerbaarheid", schrijft NIRAS. De definitieve opslag van kernafval in België wordt gepland vanaf 2050.
10.3 Franse klei: veel onderzoek nodig
De door de Franse regering ingestelde Nationale Wetenschappelijke Beoordelingscommissie (CNE) heeft in een rapport van maart 2006 een visie gegeven op opslag in kleilagen bij het Franse Bure, waar een ondergronds onderzoekslaboratorium wordt aangelegd. CNE stelt dat er eerst voldoende lang onderzoek in dit laboratorium moet plaatsvinden om de uitvoerbaarheid van opslag in klei te bewijzen.
11. Onbetrouwbare modellen
De door de overheid ingestelde commissie OPLA stelde in het eindrapport van 1993 dat berekeningen over de risico's van de ondergrondse opslag van kernafval op lange termijn onbetrouwbaar zijn. De resultaten van modelberekeningen hangen af van het gebruikte model en van de persoonlijke inzichten van de makers, terwijl fundamentele kennis veelal ontbreekt.
Een model is pas betrouwbaar ('gevalideerd') als de voorspellingen vergeleken kunnen worden met veldwaarnemingen over een lange periode. "Dit is echter wel een 'ideaal validatieproces'. In de praktijk en zeker in het kader van veiligheidsanalysestudies waar de geohydrologische modellen gebruikt worden om voorspellingen te doen voor periodes van een tiental duizenden jaren, kan dit type validatie niet uitgevoerd worden", stelt de OPLA.
Men zou dus duizenden jaren onderzoek moeten doen voordat een uitspraak over de betrouwbaarheid van de modellen mogelijk is. Aan deze situatie is sindsdien in feite niets veranderd.
12. Verkorten gevaarperiode kernafval illusie
Regelmatig doen voorstanders van kernenergie het voorkomen alsof het probleem van radioactief afval is opgelost door de gevaarperiode te verkorten. Nadere bestudering leert echter dat deze techniek niet voor 2040 op industriële schaal beschikbaar komt. De daadwerkelijke verkorting vergt minstens 40 jaar. In het gunstigste geval zijn we dan in het jaar 2080. En voor deze techniek hebben we nieuwe kerninstallaties nodig.
Volgens Van Geel gaat het om "een veelbelovende technologie, die echter nog niet operationeel is". De verwachting is dat het "nog zeker 20 jaar duurt voordat de methode op industriële schaal kan worden toegepast". Bovendien maakt Van Geel twee kanttekeningen: voor het huidige Nederlandse kernenergieprogramma kan de methode geen oplossing betekenen, en er "blijft altijd een bepaalde hoeveelheid onverwerkbaar langlevend restafval over, waarvoor toch een oplossing gevonden moet worden in de vorm van geologische berging".
13. Europees gevaar
De Europese Commissie (EC) wil dat de lidstaten het kernafval ondergronds opbergen. Daarom bracht de EC op 8 september 2004 een ontwerp-richtlijn uit. Elke lidstaat moet in een tijdtabel aangeven wanneer een vergunning voor het onderzoek van de gekozen opslagplaats afgegeven zal worden en wanneer de vergunning voor het begin van de opslag verwacht wordt.
Door de referenda over de Europese Grondwet is deze concept-richtlijn nog niet behandeld. Van Geel stelde op 29 september dat er een consultatieproces is gestart dat "eind 2006 dient te zijn afgerond". Ook van de kant van de Europese Unie kunnen we dus opslagplannen verwachten.
14. Kernafval of broeikaseffect?
Staatssecretaris Van Geel stelde op 29 september: "Kernenergie draagt niet bij aan het broeikaseffect." Deze bewering nodigt uit om vanwege het broeikaseffect het kernafval maar voor lief te nemen. We geven hier vier tegenargumenten.
14.1 Beperkte rol kernenergie
In maart 2006 waren wereldwijd 443 kerncentrales in bedrijf, met een elektrisch vermogen van 368.000 Megawatt, terwijl er 24 in aanbouw zijn. Toch zorgen die kerncentrales maar voor een paar procent van de energieproductie: afhankelijk van de gebruikte rekenmethode gaat het om 2,7% of 6,9% van het wereldenergiegebruik.
14.2 Kernenergie niet broeikasvrij
Jan Willem Storm van Leeuwen heeft uitgerekend dat er ook bij kernenergie CO2 vrijkomt. Dit hangt vooral af van de winning en bewerking van uraniumerts, maar ook van de afbraak van de kerncentrale en de verwerking en opslag van kernafval. Op het ogenblik worden de rijkere ertsen gewonnen, met gemiddeld 0,1 procent uranium. In deze situatie is de totale CO2‑uitstoot van een kerncentrale 30% van die van een gasgestookte centrale.
Wanneer vanwege het broeikaseffect meer kerncentrales gebouwd worden, zal men over tien tot vijftien jaar moeten overgaan op ertsen met een lager uraniumgehalte. Dan moet veel meer gesteente afgegraven worden voor eenzelfde hoeveelheid uranium. Bij een ertsgehalte van 0,02 procent is de CO2-uitstoot al 60% van die van een gascentrale. Bij nog armere ertsen van 0,01% is een kerncentrale verantwoordelijk voor meer CO2-emissie dan wanneer dezelfde hoeveelheid elektriciteit direct uit fossiele brandstoffen verkregen zou worden.
14.3 Eén kerncentrale per week?
Als we de uitstoot van broeikasgassen door elektriciteitscentrales niet willen laten stijgen ondanks de verwachte wereldwijde groei van de vraag naar elektriciteit, hoeveel kerncentrales hebben we dan nodig? Het Amerikaanse Instituut voor Energie en Milieu Onderzoek (IEER) rekent voor dat er in het jaar 2050 wereldwijd zo'n 2500 kerncentrales van elk 1000 Megawatt in bedrijf moeten zijn, naast de 440 die nu in bedrijf zijn. Dat komt erop neer dat er elke week één kerncentrale in bedrijf moet komen. Ter vergelijking: wereldwijd kan de kernindustrie nu 10 tot 12 kerncentrales per jaar bouwen.
14.4 Voorraad uranium snel op
Stel dat het wel lukt al die kerncentrales te bouwen, dan stuiten we op de beperkte voorraad uranium. Volgens het Nuclear Energy Agency (NEA) is er vanaf 1945 wereldwijd 2,2 miljoen ton uranium gewonnen. De bewezen en geschatte voorraden tesamen zijn 4,6 miljoen ton uranium. Daarnaast noemt het NEA niet-ontdekte en speculatieve voorraden van 14 miljoen ton uranium.
De kerncentrales gebruiken nu jaarlijks bijna 70.000 ton uranium. Indien de verwachtingen uit de jaren zeventig voor het aantal kerncentrales waren uitgekomen, zou er jaarlijks 450.000 ton nodig zijn en was de bewezen voorraad nu al op. Als wereldwijd veel kerncentrales gebouwd worden, stuiten we dus snel op uraniumtekorten.
15. Energiegebruik, economie, kernenergie en kernafval
Het energiegebruik in Nederland in 1960 was 1000 PetaJoule. Het energiegebruik steeg in 2000 naar 2500 PetaJoule. De door de regering ingestelde Task Force Energietransitie (TFE) voorspelt een stijging naar 3500 PetaJoule.