Onderzoek naar een duurzame optie

Studiecentrum voor Kernenergie

Onderzoek naar een duurzame optie

Hoogtepunten 2010

STUDIECENTRUM VOOR KERNENERGIE CENTRE D’ETUDE DE L’ENERGIE NUCLEAIRE

Inhoud

Voorwoord p. 4 MYRRHA, een nieuwe start

Onze organisatie

Onze organisatie

p. 7 p. 8 p. 8 p. 9

Met beide voeten in de maatschappij Vier instituten, één missie MYRRHA als nieuw onderdeel in de organisatiestructuur Nieuw Wetenschappelijk Adviescollege

Reactoren van de nieuwe generatie in ontwikkeling

Hoofdstuk 1

p. 12 p. 15 p. 18 p. 20 p. 22 p. 24

Na de Belgische, ook een Europese erkenning Eerste ADS-demonstratie van start MYRRHA, grote stap naar eerste industrieel prototype SCK•CEN-instituten bundelen expertise Stap voor stap richting commerciële kernfusiereactor SCK•CEN verkent onontgonnen onderzoeksdomein

Duurzaam en veilig uitbaten van installaties: een topprioriteit

Hoofdstuk 2

p. 28 p. 31 p. 32 p. 35 p. 37

Preventieve aanpak van procescontrole Internationaal gewaardeerde expertise toegepast op Belgische kerncentrales Bewakingsprogramma’s internationaal gevraagd SCK•CEN spil in internationaal onderzoek SCK•CEN en CEA ontwikkelen samen innovatieve gammadetector

Mens en milieu beschermen: onze expertise maakt het verschil

Hoofdstuk 3

p. 40 p. 42 p. 44 p. 46 p. 48 p. 50 p. 52

SCK•CEN-metingen: de basis van het radiologische toezichtsprogramma voor België SCK•CEN’s biosfeermodellen toegepast in internationale studies ORAMED formuleert aanbevelingen voor medische sector Houdt een lage stralingsdosis risico’s in? Barometer peilt naar kennis en risicoperceptie SCK•CEN levert wetenschappelijke input voor oppervlaktebergingsinstallatie in Dessel Vernieuwend waarschuwingssysteem voor nucleaire proliferatie

Kennis en expertise delen p. 56 Efficiëntere businessprocessen p. 57 SCK•CEN prominent aanwezig in grote Europese samenwerkingsprojecten

Hoofdstuk 4

Algemeen jaaroverzicht

Algemeen overzicht

p. 60 p. 61 p. 62 p. 63 p. 63 p. 63 p. 64 p. 65 p. 66

Interne Dienst voor Preventie en Bescherming op het Werk Renovatie van de SCK•CEN-gebouwen verloopt volgens plan Human Resources Management zoekt én vindt nieuwe werkkrachten voor MYRRHA-project SAP als instrument voor een nog performanter SCK•CEN CRM: de basis voor een centraal beheer van contacten SCK•CEN-communicatie: systematisch en divers Wetenschappelijke output Financiën Vergelijkende balansen

SCK•CEN - Hoogtepunten 2010

MYRRHA, een nieuwe start

4

Het jaar 2010 was voor het SCK•CEN een echt scharniermoment. Dat de federale regering haar zegen gaf over MYRRHA is zonder meer een mijlpaal voor het onderzoek naar kernreactoren van de nieuwe generatie. Het is bijzonder goed nieuws dat opnieuw één van de zwaartepunten van het internationale nucleaire onderzoek bij het SCK•CEN komt te liggen. Onze missie bestaat er immers in om actief mee te zoeken naar antwoorden op de vraag of de nucleaire wetenschap duurzame oplossingen kan bieden voor de grote vraagstukken van nu en straks. MYRRHA zal ongetwijfeld een grote rol spelen in de zoektocht naar revolutionaire nucleaire systemen die toelaten om splijtstoffen efficiënter te benutten en minder (schadelijk) afval te produceren. Het SCK•CEN levert met dit project een eigen bijdrage aan de strijd tegen de opwarming van de aarde en aan het veiligstellen van onze energievoorziening.

zullen we ons de komende jaren met eenzelfde onafgebroken inzet wijden.

Geen wonder dat we met dit project ook internationale erkenning oogsten. MYRRHA werd uitgekozen tot een van de meest beloftevolle nucleaire technologieën in het European Sustainable Nuclear Industrial Initiative (ESNII) én kreeg een prominente plaats op de lijst van prioritaire onderzoeksinstallaties van het European Strategy Forum on Research Infrastructures (ESFRI). Voor het SCK•CEN en zijn medewerkers is dit de bekroning van de doorgedreven onderzoeksinspanningen van de afgelopen jaren. Nu komt het erop aan antwoorden te vinden voor de openstaande R&D-vragen, de detailengineering te vervolmaken en de noodzakelijke bijkomende financiering te zoeken. Aan deze uitdagingen

Veilige reactoren, die bovendien kostenefficiënt en duurzaam uitgebaat worden, vormen het brandpunt van het materialen- en splijtstofonderzoek bij het SCK•CEN. De onderzoeksreactor BR2 is intussen bijna vijftig jaar kritisch, maar dat betekent geenszins dat hij verouderd is. De voorbije jaren hebben we heel wat inspanningen geleverd om de veilige en performante werking van BR2 te garanderen. Zo blijft BR2 een hoogtechnologische reactor die mee is met zijn tijd, tot op het moment dat hij de fakkel doorgeeft aan MYRRHA. Daardoor is ook de productie van medische radio-isotopen en gedopeerd silicium verzekerd.

Economisch gezien biedt MYRRHA heel wat kansen: het project geeft onze kenniseconomie een boost en levert tal van nieuwe hooggekwalificeerde jobs op. Het SCK•CEN mocht in 2010 dankzij MYRRHA 38 nieuwe vacatures uitschrijven. In 2011 gaan we nog eens op zoek naar 12 nieuwe collega’s. Het MYRRHA-team zal een nieuwe entiteit vormen binnen het SCK•CEN, maar niet zonder links naar de rest van de organisatie. Integendeel: MYRRHA vraagt immers teamwork op het hoogste niveau: ontwerpexperts, materiaalspecialisten, splijtstofdeskundigen, systeemingenieurs, … werken nauw samen aan het oplossen van technische vraagstukken. Meer dan ooit ontstaat zo een unieke wisselwerking over de verschillende instituten van het SCK•CEN heen.

Voorwoord

De kennis die we bij het SCK•CEN ontwikkelen, is uniek. Om het wetenschappelijk onderzoek van vandaag ook morgen te laten renderen, investeren we volop in kennismanagement en documentbeheer. Ook hier is MYRRHA weer een belangrijke testcase. Kernwetenschappen hebben de samenleving heel wat te bieden: dat bewijzen we bij het SCK•CEN dagelijks. Ons onderzoek neemt alle vormen en maten aan. Of het nu een monsterproject als MYRRHA is, een internationaal gerenommeerd bewakingsprogramma voor kerncentrales, state of the art-research naar laagverrijkte splijtstof, een volgehouden radiologisch toezichtsprogramma in heel België of

een studie die de stralingsdosis bij pasgeborenen op de voet volgt: het onderzoek naar een duurzame optie is bij het SCK•CEN gegarandeerd. Ik wil al onze medewerkers bedanken voor hun bijdrage aan deze missie. Ik wens u veel leesplezier.

Eric van Walle, directeur-generaal SCK•CEN


Een onderzoeksdomein dat wereldwijd meer en meer aan belang wint en waarin ook het SCK•CEN volop investeert, is dat van de stralingsbescherming in tal van domeinen. De maatschappelijke bezorgdheid op het vlak van ioniserende straling is dagelijks de onze, zo tonen onze talrijke onderzoeken op het vlak van radio-ecologie en radiobiologie aan. We staan ook stil bij de maatschappelijke en ethische implicaties van nucleaire technologieën. Met onze aandacht voor duurzame ontwikkeling, risicoperceptie, non-proliferatie en generatieoverschrijdende ethiek willen we het kritisch denken over nucleaire technologie stimuleren. Niet te vergeten zijn ook onze inspanningen op het vlak van opleiding en communicatie. Het SCK•CEN participeert niet alleen in tal van Europese en internationale opleidingsprojecten, maar is er ook vaak de gangmaker van.

5

6


> organisatie

Onze organisatie Met beide voeten in de maatschappij Het Studiecentrum voor Kernenergie, SCK•CEN, is sinds zijn oprichting als onderzoekscentrum in 1952 een pionier in de nucleaire wereld. Met zijn geavanceerde installaties, uitgebreide wetenschappelijke bagage en unieke expertises verricht het SCK•CEN grensverleggend werk op het gebied van nucleaire wetenschap en technologie. Met laboratoria in Mol en een maatschappelijke zetel in Brussel is het SCK•CEN één van de grootste onderzoekscentra in België. Meer dan 650 medewerkers zetten zich dagelijks in om duurzame industriële en medische toepassingen van ioniserende straling te ontwikkelen. De experts van het SCK•CEN verrichten fundamenteel én toegepast onderzoek, en maken van technologische ontwikkelingen en innovaties hun levenswerk. Nucleaire thema’s die vandaag en morgen belangrijk zijn voor de maatschappij, vormen daarbij het brandpunt. Zo werkt het SCK•CEN mee

De research en de technologische ontwikkelingen van het SCK•CEN zijn ook in internationaal perspectief relevant. Het onderzoekscentrum is een actieve partner in een wereldwijd netwerk van onderzoeksinstellingen en wordt internationaal erkend als vooruitstrevend kennisinstituut en kwaliteitsvol opleidingscentrum.


aan de veiligheid en de efficiëntie van de Belgische kernreactoren, een expertise die het ook exporteert naar het buitenland. In de zoektocht naar nieuwe koolstofarme energietechnologieën die in tijden van klimaatswijziging het verschil kunnen maken, is het SCK•CEN een gangmaker. Tegelijk zoeken de experts van het SCK•CEN naar nieuwe duurzame oplossingen om radioactief afval te bergen en nucleaire installaties te ontmantelen. Bij dit alles kijkt het SCK•CEN er ook op toe dat mens en milieu beschermd zijn tegen ioniserende straling.

7

Algemene Directie

Bedrijfsondersteuning

MYRRHA Management Team

Extern Medisch Toezicht

Interne Dienst voor Preventie en Bescherming op het Werk

Nucleaire Materiaalwetenschappen

Geavanceerde Nucleaire Systemen


Vier instituten, één missie

8

Het SCK•CEN telt drie wetenschappelijke instituten: • Het Instituut voor Nucleaire Materiaalwetenschappen bestudeert de structuurmaterialen en de splijtstoffen van huidige en toekomstige nucleaire systemen. • Het Instituut voor Geavanceerde Nucleaire Systemen ontwikkelt technologische en economische kennis over innovatieve kernreactoren, en ondersteunt daarmee de nucleaire industrie en overheid op nationaal en internationaal niveau. • Het Instituut voor Milieu, Gezondheid en Veiligheid helpt de veiligheid en bescherming van mens en milieu verzekeren bij het gebruik van radioactiviteit en allerlei toepassingen van ioniserende stralen. • De wetenschappelijke instituten worden ondersteund door het Instituut voor Communicatie, Algemene Diensten en Administratie dat onder meer de personeelszaken, communicatie en opleidingsactiviteiten coördineert. De dienst Bedrijfsondersteuning staat in voor de tarifiëring, prijszetting en marketing, beheert de offertes en contracten, geeft juridisch advies, organiseert de kennisbescherming en coördineert het kwaliteitsbeheer binnen het SCK•CEN. De vier instituten van het SCK•CEN werken samen aan één missie: onderzoek naar een duurzame optie.

Milieu, Gezondheid en Veiligheid

Communicatie, Algemene Diensten, Administratie

MYRRHA als nieuw onderdeel in de organisatiestructuur Met MYRRHA krijgt het SCK•CEN opnieuw een multidisciplinaire en wereldwijd unieke onderzoeksinfrastructuur onder zijn hoede. MYRRHA zal een leidende rol spelen in het spitstechnologische materialenonderzoek, noodzakelijk voor de ontwikkeling van de energiesystemen van straks. De installatie zal toelaten om antwoorden te formuleren op uitdagingen van de toekomst, denk maar aan de behandeling van radioactief afval, de bevoorrading van de geneeskunde met medische radio-isotopen en de productie van gedopeerd silicium voor hernieuwbare energietoepassingen. In 2010 werd binnen het SCK•CEN het MYRRHA Management Team (MMT) opgericht, dat verantwoordelijk is voor het dagelijkse beheer en de follow-up van het MYRRHA-project. De oprichting van een aparte managementstructuur was belangrijk om alle activiteiten en processen rond MYRRHA te stroomlijnen. MYRRHA is immers een omvangrijk, multidisciplinair en complex project, waaraan onderzoekers van de verschillende instituten meewerken: scheikundigen, fysici, technici in de elektromechanica, materiaalspecialisten, … Het MMT is geen nieuw technologisch instituut, maar is net zoals de Interne Dienst voor Preventie en Bescherming op het Werk en het Extern Medisch

> organisatie

Toezicht een overkoepelend en ondersteunend orgaan binnen de organisatie. In het dossier over MYRRHA vanaf p. 12 leest u alles over deze mijlpaal voor het SCK•CEN.

Nieuw Wetenschappelijk Adviescollege Samenstelling: Voorzitter: Wetenschappelijk Secretaris: Leden:

Prof. em. Michel Giot Dr. Pierre D’hondt Prof. em. dr. Yvan Bruynseraede Prof. em. dr. Frank Deconinck Prof. em. ir. Chris Huyskens Prof. André Luxen Prof. dr. Alex C. Mueller Prof. dr. Thomas Pardoen Prof. dr. ir. Guido Van Oost Prof. em. Patrick Van Oostveldt Ir. Jean Van Vliet Prof. dr. Eric van Walle


Het Wetenschappelijk Adviescollege (WAC) staat de Raad van Bestuur en het Management comité van het SCK•CEN bij met advies. Het WAC geeft aanbevelingen over de technisch-wetenschappelijke en maatschappelijke relevantie van het onderzoek en bewaakt de kwaliteit ervan. Het WAC heeft ook een belangrijke adviserende functie over onderwijs en opleiding, communicatie, networking en valorisatie. De belangrijkste doelstelling van het Wetenschappelijk Adviescollege is het ontwikkelen, het evalueren en het corrigeren van de korte- en langetermijnstrategie van het SCK•CEN. Eind 2010 werd de samenstelling van het WAC herzien. Sinds 1 januari traden de nieuwe mandaten (01/01/2011 – 31/12/2012) in werking.

9

10


> hoofdstuk11 > hoofdstuk

1. Reactoren van de nieuwe generatie in ontwikkeling De nieuwste nucleaire reactoren hebben heel wat in petto voor de toekomst. Zo kan ming van de aarde. Het SCK•CEN helpt mee aan de ontwikkeling van innovatieve technologieën die nucleaire reactoren tot een meer duurzame optie maken: veilig, en met minder radioactief afval.


nucleaire technologie een belangrijke bijdrage leveren aan de strijd tegen de opwar-

11

MYRRHA succesvol gestart

Na de Belgische, ook een Europese erkenning Dat de Belgische regering in 2010 groen licht gaf voor MYRRHA is een van de grote mijlpalen voor het SCK•CEN. Een onderzoeksteam zal de komende jaren een antwoord zoeken op openstaande wetenschappelijke en technologische vragen en het design van deze spitstechnologische onderzoeksreactor op punt stellen. Ook op internationaal vlak kreeg MYRRHA vorig jaar een brede erkenning. MYRRHA werd uitgekozen als één van de meest beloftevolle nucleaire technologieën in het European Sustainable Nuclear Industrial Initiative (ESNII) én kreeg een prominente plaats op de lijst van prioritaire onderzoeksinstallaties van het European Strategy Forum on Research Infrastructures (ESFRI).

MYRRHA (letterwoord voor Multi-purpose hYbrid Research Reactor for High-tech Applications) is een hoogtechnologische nucleaire onderzoeksreactor, die als ’s werelds eerste door een deeltjesversneller zal worden aangedreven. Deze innovatieve technologie, gebaseerd op het gebruik van snelle neutronen, maakt efficiënter gebruik van uranium als splijtstof en vermindert de hoeveelheid radiotoxisch afval. Het nieuwe type reactor moet helpen om oplossingen te vinden voor belangrijke maatschappelijke bekommernissen. Zo zal MYRRHA een sleutelrol spelen in de wetenschappelijke zoektocht naar subkritische en dus veiligere nucleaire reactoren. Ook onderzoek naar transmutatie zal mogelijk zijn, een technologie waarmee – in theorie – de hoeveelheid en de radiotoxiciteit kan verminderd worden. Dit zal toelaten om de bergingstijd van radioactief afval te verkorten van enkele honderdduizenden jaren tot minder dan 1000 jaar.


Onderzoek en productie

12

MYRRHA heeft in de eerste plaats een onderzoeksfunctie: als snelspectrumbestralingsreactor zal MYRRHA gebruikt worden voor het testen van innovatieve materialen en splijtstof. De reactor is dan ook een belangrijke proefopstelling voor de nucleaire energiesystemen van de toekomst: de zogenaamde reactoren van de vierde generatie. De installatie zal bovendien bijdragen tot een continue bevoorrading van medische radio-isotopen en tot de productie van gedopeerd silicium, een bouwsteen in elektronicatoepassingen en

MYRRHA werd verkozen tot een van de drie meest belovende duurzame kerntechnologieën.

> hoofdstuk 1

Toekomstige inplanting van MYRRHA op de technische site van het SCK•CEN in Mol.

Groen licht van de overheid

van MYRRHA vanaf 2016 en belooft ze om 40 % van de geschatte kostprijs van 960 miljoen euro op zich te nemen. Het doel is om de reactor in 2023 in gebruik te nemen. Op dat moment zal MYRRHA de BR2-reactor vervangen.

SET-plan

Dat de Belgische regering vorig jaar groen licht gaf aan MYRRHA is een mooie tussentijdse bekroning voor het SCK•CEN. Tal van experts werkten de voorbije twaalf jaar aan het design van de reactor. Om het ontwerp verder uit te werken, was er echter nood aan bijkomende financiering. Op 4 maart 2010 liet de Belgische regering weten het project te steunen en zestig miljoen euro uit te trekken voor de eerste vijfjarige ontwerpfase. Voor deze beslissing baseerde de regering zich op een expertoordeel van een internationaal team van onafhankelijke specialisten: het MIRT (MYRRHA International Review Team), dat werd opgericht in de schoot van het Nucleair Energie Agentschap van de OESO.

MYRRHA oogst niet alleen in eigen land, maar ook op Europees niveau grote bijval. Zo koos het SNETP (Sustainable Nuclear Energy Technology Platform) MYRRHA uit als één van de drie meest belovende duurzame kerntechnologieën in het ESNII. Die beslissing past in het SET-plan (Strategic Energy Technology Plan), een strategisch plan van de Europese Commissie om de ontwikkeling van koolstofarme energietechnologieën te versnellen. Deze technologieën spelen een belangrijke rol in de strijd tegen de opwarming van de aarde en helpen om de veilige en onafhankelijke energiebevoorrading van Europa te verzekeren.

Het SCK•CEN kreeg de opdracht om de komende vijf jaar het design van MYRRHA in detail uit te werken, de vergunningen te verzekeren en een aangepast R&D-programma op te zetten. Het SCK•CEN moet ook een internationaal consortium bijeenbrengen en een tweede financieringsschijf van 40 % rond krijgen. Als al deze voorwaarden vervuld zijn, gaat de regering akkoord met de bouw

Drie kernsplijtingsreactoren staan op de shortlist: MYRRHA (werkt op basis van een lood-bismut legering), ASTRID (met natrium als koelmiddel) en ALLEGRO (op basis van gas). MYRRHA zal ook fungeren als onderzoeksplatform voor ASTRID en ALLEGRO, voor de ontwikkeling van kernsplijtstof en materialen voor deze nieuwe generatie reactoren.


groene-energietechnologie. Deze twee productiefuncties worden sinds jaren vervuld door BR2, maar die reactor is stilaan aan vervanging toe.

13

Prioritair project MYRRHA is recent onder de aandacht gekomen van het ESFRI. Dit Europees forum zocht uit welke onderzoeksinstallaties prioritair zijn, wil Europa voor de volgende tien à twintig jaar aan de top van het wetenschappelijk onderzoek blijven. Het resultaat was een lijst van vijftig projecten - gaande van nieuwe onderzoeksinfrastructuren tot ingrijpende upgrades van bestaande installaties. MYRRHA kreeg een prominente plaats op de lijst. Het SCK•CEN toont zich ook op de Europese scene (én daarbuiten) met ISOL@MYRRHA. Dat is een bestralingsfaciliteit die gebruikmaakt van de MYRRHA-deeltjesversneller en waarmee onderzoekers van het SCK•CEN in samenwerking met Belgische universiteiten fundamenteel onderzoek zullen uitvoeren naar radioactieve ionenstralen. NuPECC (Nuclear Physics European Collaboration Committee), een expertcomité van de European Science Foundation, heeft ISOL@MYRRHA opgenomen in haar roadmap van onderzoeksinstallaties die nodig zijn om een leidende rol te blijven spelen in de kernfysica.


Wereldwijde belangstelling

14

Al heel wat landen hebben interesse getoond in MYRRHA. Met China, Zuid-Korea, Kazakstan, Duitsland en Italië zijn onderhandelingen gestart over hoe en op welk niveau deze landen kunnen participeren in het project. In oktober 2010 tekenden het SCK•CEN en de Chinese Academie voor Wetenschappen, in aanwezigheid van de Chinese en de Belgische eerste minister, een samenwerkingsovereenkomst voor kernonderzoek met vreedzame doeleinden. China ziet MYRRHA als een onderzoeksinfrastructuur die een oplossing biedt voor het verwerken van zijn radioactief afval. Nog in het najaar ondertekenden, in aanwezigheid van de president van Kazachstan, het Nationaal Kazachse Kerncentrum, Kazatomprom en het SCK•CEN een Memorandum of Understanding (MoU) voor het uitwisselen van expertise. Voor 2011 heeft het SCK•CEN nog uitzicht op nieuwe MoU’s.

“Het groene licht van onze regering en de internationale erkenning van MYRRHA zijn voor het SCK•CEN en zijn medewerkers de bekroning van de doorgedreven onderzoeksinspanningen van de afgelopen jaren. Het oplossen van de resterende R&D-vragen, de detailengineering en het zoeken naar bijkomende financiering zijn onze grote uitdagingen voor vandaag en morgen.” Hamid Aït Abderrahim

> hoofdstuk 1

GUINEVERE effent het terrein voor MYRRHA

Eerste ADS-demonstratie van start

Met GUINEVERE willen de SCK•CEN-onderzoekers de meetmethode voor subkriticiteit valideren.

MYRRHA zal als hooggeavanceerde onderzoeksreactor baanbrekende technologieën introduceren. Vooraleer deze innovaties werkelijk in de reactor geïmplementeerd kunnen worden, zijn experimenten nodig om de haalbaarheid ervan aan te tonen. Dat is precies het opzet van GUINEVERE (Generator of Uninterrupted Intense NEutrons at the lead VEnus Reactor), een laagvermogen reactorexperiment om de technologische nieuwigheden van MYRRHA te demonstreren.

ADS Specifiek aan de MYRRHA-technologie is dat een deeltjesversneller als externe neutronenbron de kettingreactie door kernsplijting in stand houdt. Dit heet ADS of Accelerator Driven System. ADS biedt grote voordelen op het gebied van veiligheid: schakelt men de deeltjesversneller uit, dan stopt ook de (subkritische) nucleaire reactor


4 maart 2010 was niet alleen de dag waarop de Belgische regering haar officiële steun toezegde aan MYRRHA. Op die datum werd ook GUINEVERE officieel ingehuldigd. GUINEVERE is de eerste belangrijke experimentele stap in de realisatie van MYRRHA. Een geheel nieuwe klasse van nucleaire systemen aangedreven door een deeltjesversneller wordt met het GUINEVEREproject voor de allereerste keer gedemonstreerd op de technische site van het SCK•CEN. Deze realisatie is dan ook een wereldprimeur.

15

GUINEVERE ingehuldigd Op donderdag 4 maart 2010 heeft het SCK•CEN officieel het startschot gegeven voor GUINEVERE. Dat gebeurde in aanwezigheid van Paul Magnette, federaal minister van Klimaat en Energie en voogdijminister van het SCK•CEN, en Sabine Laruelle, federaal minister van KMO’s, Zelfstandigen, Landbouw en Wetenschapsbeleid. De inauguratie van deze Belgische wereldprimeur werd bijgewoond door meer dan 150 personen, onder wie gerenommeerde wetenschappers, ondernemers en captains of industry. De inhuldiging viel samen met de beslissing van de Belgische regering om 384 miljoen euro voor MYRRHA vrij te maken, gespreid over de komende tien jaar. Met de start van GUINEVERE schrijft het SCK•CEN, na jaren van voorbereiding, een eerste hoofdstuk van het MYRRHA-verhaal. De komende jaren zullen ongetwijfeld nog hoogtepunten volgen. Paul Magnette, voogdijminister van het SCK•CEN en Sabine Laruelle, minister van Wetenschapsbeleid waren bij de inhuldiging aanwezig.

automatisch. De haalbaarheid van de ADS-technologie aantonen, is een belangrijke doelstelling van MYRRHA, en GUINEVERE zet daarin de eerste stap. De toestand van subkriticiteit is essentieel voor de veiligheid van dit type reactor. Met GUINEVERE willen de SCK•CENonderzoekers de meetmethode voor subkriticiteit valideren, om ze later ook in MYRRHA te kunnen toepassen. In de MYRRHA-reactor willen de onderzoekers ADS gebruiken voor het onderzoek naar transmutatie. Dat is de splijting van langlevende elementen in radioactief afval tot korterlevende elementen. De levensduur van het afval zou daardoor ingekort kunnen worden met een factor 1000.


Nulvermogen Experimenteel onderzoek uitvoeren naar de loodgekoelde reactortechnologie (Lead Fast Reactor of LFR) die in MYRRHA ingevoerd zal worden, vormt het tweede researchluik van GUINEVERE. Om deze experimenten mogelijk te maken, hebben de experts van het SCK•CEN de VENUS-reactor (Vulcain Experimental NUclear Study) omgebouwd tot een nulvermogen LFR (VENUS-F). Met GUINEVERE kunnen door de karakterisatie van de unieke kern (bestaande uit lood en uranium) de berekende neutronencodes (die een beeld geven van de neutronenverdeling in de reactor) experimenteel gevalideerd worden. De resultaten van deze experimenten zullen de MYRRHA-designers die het ontwerp verder verfijnen, gebruiken om de eerder gehanteerde veiligheidsmarges te verkleinen. Voor de optimalisatie van het MYRRHA-ontwerp is dat een grote vooruitgang.

Internationaal project In een hoogstaand technologisch onderzoeksproject zoals GUINEVERE werkt het SCK•CEN nauw samen met internationale partners. De VENUS-F-reactor werd gekoppeld aan een versneller (GENEPI-3C), gebouwd door het Franse CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) en in 2009 naar Mol getransporteerd. Ook het CEA

(Commissariat à l’Energie Atomique) speelt een belangrijke rol in GUINEVERE: dat kenniscentrum stelt splijtstof ter beschikking en staat in voor het ontwerp van de installatie. GUINEVERE is een Europees project binnen IP-EUROTRANS, dat op zijn beurt past in het Zesde Kaderprogramma van de Europese Gemeenschap voor Atoomenergie (Euratom). IP-EUROTRANS bundelt onderzoeksprojecten met het oog op de verdere ontwikkeling van de ADS-technologie. Het opzet van dit programma is een vermindering van het nucleair afval en de radiotoxiciteit ervan. Ook de opvolger van GUINEVERE is intussen bekend: de ADS-technologie zal verder op punt gesteld worden in het Zevende Kaderproject FREYA, dat nog tot 2014 loopt.

Van kritisch naar subkritisch Begin 2010 kreeg het SCK•CEN van het FANC (Federaal Agentschap voor Nucleaire Controle) de vergunning om GUINEVERE te bouwen en te exploiteren. De experts hebben dan het niet-nucleaire gedeelte van de reactor gedurende een heel jaar getest: het ventilatiesysteem, het monitoringsysteem, de deeltjesversneller, enzovoort. In februari 2011 is de reactor gestart in de kritische mode. Na een reeks tests in deze mode, zal de reactor gekoppeld worden aan de versneller: dan schakelt hij over op de subkritische mode. Dat betekent meteen het startschot voor een nooit eerder vertoond werk.

“Met de resultaten van de GUINEVEREexperimenten zullen we in staat zijn de veiligheidsmarges voor MYRRHA te verkleinen. Voor de optimalisatie van het MYRRHA-design is dat een grote stap vooruit.” Peter Baeten In februari 2011 is de VENUS-F-reactor gestart in de kritische mode.

16


> hoofdstuk 1

17

Op weg naar een loodgekoelde snelle reactor voor Europa

MYRRHA, grote stap naar eerste industrieel prototype Binnen het Europese plan om de ontwikkeling van koolstofarme energietechnologieën te versnellen, neemt kernsplijting een belangrijke plaats in. Europa zet in op de verdere ontwikkeling van drie types nucleaire reactoren, waarvan de loodgekoelde snelle reactor (Lead Fast Reactor of LFR) er één is. MYRRHA is als ETPP (European Technology Pilot Plant) een belangrijke schakel in het ontwikkelingstraject naar het eerste industriele prototype. Maar ook de volgende stappen moeten voorbereid worden, en dat is het eerste opzet van het LEADER-project (Lead-cooled European Advanced DEmonstration Reactor) dat in april 2010 van start ging. Snelle reactoren zoals de loodgekoelde snelle reactor bieden heel wat voordelen. In de eerste plaats laten ze toe om het nuttig gebruik van uranium met een factor 50 tot 100 te vermenigvuldigen, en zo de elektriciteitsproductie op basis van kernenergie te verzekeren voor de verre toekomst. Dankzij LFR-reactoren zal de hoeveelheid en de levensduur van het geproduceerde langlevend radioactief afval sterk verminderen.

ALFRED Binnen het Zevende Kaderprogramma werkt het SCK•CEN aan het LEADER-project in een consortium met Europese partners, gecoördineerd door de Italiaanse industriegroep Ansaldo. Dit project heeft in een eerste stap als doel om een demonstratie-unit te ontwikkelen van de LFR. ALFRED, met een elektrisch vermogen van 100 MW, zal worden aangesloten op het elektriciteitsnet. De reactor zou tussen 2020 en 2025 gebouwd worden en krijgt aanzienlijke steun van industriële partners, met naast Ansaldo ook Empresarios Agrupados uit Spanje. Met LEADER wordt eveneens werk gemaakt van het ontwerp van een prototype (600 MW elektrisch vermogen) van de commerciële LFR-reactor van de toekomst. LEADER bouwt voort op het Zesde Kaderproject ELSY, en hangt nauw samen met andere Europese onderzoeksprojecten op het gebied van materiaaltechnologie, ADS-systemen en snelle reactoren.


Lood als koelmiddel

18

Het SET-plan is een strategisch plan van de Europese Commissie om de ontwikkeling van koolstofarme energietechnologieën te versnellen.

De loodgekoelde snelle reactor, oorspronkelijk alleen toegepast in Russische militaire duikboten, heeft een aantal uitgesproken voordelen die hem een geschikte kandidaat maken voor een duurzame nucleaire energievoorziening. Net zoals andere metaalgekoelde reactoren hoeft de loodgekoelde niet onder druk gehouden te worden, wat een stuk veiliger is, en laat hij een hogere vermogendensiteit toe, met als resultaat een hoger rendement en minder afval. Daarenboven gaat lood, vergeleken met andere vloeibare metalen zoals natrium, geen krachtige chemische reacties aan met water of lucht. Lood vormt ten slotte een sterk scherm tegen gammastralen – ook dat is een groot voordeel.

> hoofdstuk 1

“In een breed consortium met Europese partners werkt het SCK•CEN mee aan de demonstratie van het concept van de loodgekoelde snelle reactor. De volgende stap is een operationele demonstrator die de duurzaamheid van de technologie moet aantonen.” Didier De Bruyn Peter Baeten

Door het hoge kookpunt (1 755 °C) kent de loodreactor een zeer hoog thermisch rendement én zijn specifieke toepassingen op hoge temperatuur mogelijk, zoals directe waterstofproductie. Het hoge smeltpunt (320 °C) zorgt echter voor extreme omstandigheden binnen in de reactor. De ontwikkeling van reactormaterialen die in deze temperatuursomstandigheden performant blijven, is niet evident en vraagt dan ook tijd.

Van lood-bismut naar lood

Lood-bismut is echter geen eindtechnologie: bismut is duur, en niet voldoende aanwezig om er een vloot van commerciële reactoren mee uit te rusten. Vooraleer een LFR-prototype gebouwd kan worden, moet de technologische stap van lood-bismut naar lood dus nog gezet worden. Dat is dé grote uitdaging voor de demonstratiereactor ALFRED in het LEADER-project.

De stap van lood-bismut naar lood is dé grote uitdaging voor ALFRED.

ALFRED en MYRRHA ALFRED heeft nog een ander belangrijk demonstratieopzet. De reactor moet namelijk ook aantonen dat de innovatieve structuurmaterialen en nieuwe splijtstoffen in staat zijn hoge neutronenfluxen en temperaturen te doorstaan. Intussen zal in MYRRHA state of the artonderzoek verricht worden op innovatieve materialen en coatings.

Die moeten in een volgend stadium toelaten wél met lood te werken. MYRRHA levert dus onmisbare wetenschappelijke input voor de verdere ontwikkeling en demonstratie van de LFR-technologie.


Het smeltpunt van lood kan verlaagd worden door er een legering met bismut van te maken. De eisen op het gebied van materiaaltechnologie worden dan minder streng. In het ontwikkelingstraject van de loodgekoelde reactor wordt in de ‘tussenstap’ MYRRHA daarom gebruikgemaakt van koeling met deze eenvoudiger hanteerbare legering.

19

Kwalificatie van materialen voor MYRRHA

SCK•CEN-instituten bundelen expertise Aan MYRRHA is een omvangrijk R&D-programma gekoppeld. Dat heeft als doel om tussen 2010 en 2014 de technologische uitdagingen in het ontwerp van de reactor verder te onderzoeken. Materiaalkwalificatie is zo een uitdaging van formaat. De materiaaldeskundigen van het SCK•CEN zoeken een antwoord op de vraag hoe de MYRRHA-materialen zich zullen gedragen onder de veeleisende condities die eigen zijn aan de reactor.


De juiste materiaalkeuze voor de verschillende reactorcomponenten vormt, samen met het functionele ontwerp, het sluitstuk van een veilige uitbating van iedere nucleaire installatie. In de MYRRHAreactor treden extreme condities op die het uiterste zullen vragen van de gebruikte materialen in de reactor. Niet alleen is er het effect van aanhoudende bestraling; ook de temperatuur, die tot 500 °C kan oplopen, stelt de materialen zwaar op de proef. Specifiek voor MYRRHA en nooit eerder toegepast in vreedzame toepassingen, is de bijzonder agressieve chemische omgeving in het koelcircuit. Het koelmedium van de reactor bestaat immers uit een legering van lood en bismut, een vloeibaar metaal dat sterk corrosief is. De performantie van de materialen en componenten in dit circuit, zoals warmtewisselaars en pompen, is in dit milieu nog onvoldoende aangetoond.

20

Materiaalkeuze Eerder dan innovatieve materialen te ontwikkelen en te optimaliseren, kozen de ontwerpers van MYRRHA voor industrieel beschikbare materialen. Deze zijn al getest en gekwalificeerd voor andere nucleaire toepassingen, maar hebben hun performantie in de extreme MYRRHA-condities nog niet bewezen. Het SCK•CEN onderzoekt aan de hand van onder meer mechanische experimenten en bestralingstests het gedrag van de kandidaatmaterialen in MYRRHA-omstandigheden. Dit experimentele programma zullen de specialisten van het SCK•CEN gebruiken om de definitieve materiaalkeuze voor de reactor te onderbouwen.

Kritische fenomenen Concreet wordt een aantal kritische fenomenen onder de loep genomen, zoals vloeibare metaalcorrosie, verbrossing (ten gevolge van straling en de metaalomgeving), metaalmoeheid, kruip, zwelling (door de bestraling), enzovoort. Een eerste luik van het experimentele programma bestaat uit mechanische tests in de loodbismutomgeving, waarvoor het SCK•CEN een gespecialiseerde testinfrastructuur ontwikkelde. De eerste experimenten op laboschaal tonen alvast aan dat ten minste één kandidaatmateriaal verbrost binnen de veiligheidsmarges, en met andere woorden zijn sterkte voldoende behoudt.

Voorbereiding van de drukbuisjes voor bestraling in de BOR-60-reactor.

Een tweede luik van het testprogramma zijn de bestralingsexperimenten. Een eerste experiment is in 2010 gestart in BOR-60, een experimentele natriumgekoelde snelle reactor in het Research Institute of Atomic Reactors (RIAR, Rusland). Het doel van dit experiment is om het effect van bestraling met snelle neutronen op de kandidaatmaterialen te onderzoeken. De resultaten zullen vergeleken worden met die van materialen blootgesteld aan dezelfde tem-

> hoofdstuk 1

“Uniek aan het MYRRHA-designteam is de wisselwerking tussen ontwerpers, materiaalspecialisten, splijtstofdeskundigen en systeemingenieurs. Die uitwisseling van expertises moet leiden tot een uitgekiend en feilloos ontwerp op het moment dat MYRRHA werkelijk gebouwd wordt.” Gunter Coen Marlies Lambrecht Serguei Gavrilov

peraturen, maar zonder bestraling. Zo kan een onderscheid worden gemaakt tussen de effecten die het gevolg zijn van de bestraling en de effecten veroorzaakt door de vloeibare-metaalomgeving.

Wisselwerking

Trekproefstukken uit MYRRHA-kandidaatmateriaal voor het opmeten van mechanische eigenschappen.


Uniek aan het researchprogramma rond MYRRHA is dat ontwerpexperts, materiaalspecialisten, splijtstofdeskundigen en systeemingenieurs samenwerken. Op die manier ontstaat een unieke wisselwerking tussen materialenonderzoek en ontwerp. De materiaalspecialisten spelen hun experimentele bevindingen door aan de ontwerpers, die daarmee het reactorontwerp verder optimaliseren en valideren. Omgekeerd legt de designer bepaalde condities op (bijvoorbeeld een temperatuursinterval in combinatie met een bepaalde neutronendosis), waarvan de materiaalspecialisten de effecten tegen het licht houden. Deze diepgaande materiaalkwalificatie is in de eerste plaats bedoeld om het MYRRHA-ontwerp te verbeteren, maar zal ook belangrijke wetenschappelijke input opleveren voor alle reactoren van de vierde generatie.

21

SCK•CEN ontwikkelt cruciale onderdelen van IFMIF

Stap voor stap richting commerciële kernfusiereactor Sinds verscheidene decennia verrichten wetenschappers uit Europa, de Verenigde Staten en Japan technologisch onderzoek naar kernfusie, misschien wel dé energiebron van de toekomst. Het SCK•CEN speelt zonder meer mee in dit onderzoekdomein. Zo neemt het Studiecentrum het ontwerp en de validatie van kritische componenten voor de bestralingsinstallatie IFMIF (International Fusion Material Irradiation Facility) voor zijn rekening. Dat toestel zal vanaf 2025 worden gebruikt om materialen te testen in extreme condities, vergelijkbaar aan die in een kernfusiereactor.

Kernfusie als energiebron is nog niet voor morgen. Daarvoor zijn de wetenschappelijke uitdagingen vandaag nog te groot. Om in de tweede helft van deze eeuw wel over deze energietechnologie te kunnen beschikken, wordt op dit ogenblik in Cadarache (ZuidFrankrijk) een eerste experimentele reactor gebouwd: ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) – de laatste fase vóór het industriële demonstratiemodel DEMO.


Bredere aanpak

22

SCK•CEN is nauw betrokken bij het ontwerp en de validatie van cruciale componenten voor IFMIF. Deze installatie produceert hoogenergetische neutronen met hoge intensiteit, nodig om innovatieve materialen te testen en te kwalificeren in vergelijkbare condities als die van de kernfusiereactor. IFMIF moet tegen 2025 klaar zijn, het moment waarop ook ITER operationeel wordt. IFMIF zal vooral cruciale informatie opleveren voor de constructie van commerciële fusiereactoren na ITER.

Daarnaast hebben Japan en de Europese Unie besloten om samen een ‘broader approach’ of ‘bredere aanpak’ rond kernfusie op te zetten. Die heeft als doel technologieën te ontwikkelen en onderzoek te verrichten dat niet in ITER kan gebeuren. België, met het SCK•CEN als coördinator, heeft zich in het voorjaar van 2009 geëngageerd om deel te nemen aan de drie belangrijkste projecten van de ‘bredere aanpak’: IFMIF, IFERC (International Fusion Energy Research Center) en STP (Satellite Tokamak Programme). Ook andere Belgische onderzoekscentra, universiteiten en bedrijven nemen deel aan dit internationale R&D-programma op technologisch topniveau.

Neutronenenergie maal zeven Het materialenonderzoek met de bestralingsinstallatie IFMIF is cruciaal voor kernfusie. De condities die het kernfusieproces creëert, zijn nog vele malen extremer voor de materialen dan bij kernsplijting het geval is. Zo ontstaan bijvoorbeeld neutronen met zeven keer meer energie en een neutronenflux die tien keer hoger is. Het

ITER is een experimentele fusiereactor, die in Frankrijk wordt gebouwd. (bron: ITER)

> hoofdstuk 1

Bovenaan links: Voor de ontwikkeling van fusiereactoren tracht men de reacties die in de zon gebeuren op aarde na te bootsen. (bron: SOHO) Bovenaan rechts: BR2 speelt een belangrijke rol in de kwalificatie van componenten en materialen voor fusiereactoren. Onderaan links: Onderdeel van de IFMIF-deeltjesversneller. (bron: CEA) Onderaan rechts: Zicht binnenin de huidige grootste fusiereactor. (bron: EFDA JET)

Van design- naar testfase De kritische onderdelen en systemen van IFMIF worden op verschillende plaatsen in Europa en Japan ontworpen en gefabriceerd, onder de coördinatie van het internationale projectteam in Rokkasho (Japan). Het SCK•CEN staat in voor de bestralingstests op kwetsbare IFMIF-onderdelen, voor het design van de testmodule die gebruikt zal worden tijdens de start van de installatie en voor het ontwerp van de zogenaamde ‘low flux test module’. Dat is de module met het grootste bestralingsvolume, maar de laagste dpa (displacement per atom) per jaar. Al deze onderdelen zijn essentieel om de werking van IFMIF te testen. In 2009 hebben SCK•CEN-experts de houder voor de bestralingstests ontworpen, en het basisontwerp van de starttestmodule en de low flux test module voorbereid. In oktober 2010 ondertekende het SCK•CEN een belangrijk contract met IBA (Ion Beam Applications - Louvain-la-Neuve). IBA ontwerpt en levert de radiofrequente vermogenversterkers voor het aandrijven van de uiterst krachtige deeltjesversneller voor de IFMIF-installatie.

Bestralingstests gaan van start Alles is nu klaar om met de bestralingstests van start te gaan. In de tweede helft van 2011 zullen in BR2 drie HFTM-V-capsules (high flux test modules) van IFMIF bestraald worden, elk op een andere

temperatuur. Het KIT (Karlsruhe Institute of Technology) staat in voor de bouw van de capsules, die in juni 2011 aan het SCK•CEN geleverd worden. De bestralingstests zullen toelaten om na te gaan hoe goed de capsules bestand zijn tegen thermische vermoeiing, en hoe ze zich gedragen onder de hoge neutronenflux. De bestralingstests duren voort tot eind 2012, en de hele engineeringfase van IFMIF zal naar verwachting medio 2013 afgerond zijn. Op dat moment moet de tijd rijp zijn om de nodige beslissingen te nemen over de bouw van de installatie.

“We werken mee aan het design en de validatie van de kritische onderdelen en systemen van IFMIF. Deze hightech bestralingsinstallatie, die deel uitmaakt van de ‘broader approach’, zal broodnodige data opleveren voor de constructie van commerciële fusiereactoren na ITER.” Vincent Massaut Patrice Jacquet


23

Plasma-wand interactie als nieuwe onderzoeksfocus

SCK•CEN verkent onontgonnen onderzoeksdomein De Plasmatron zal vanaf 2011 een voorname plaats innemen in het kernfusieonderzoek van het SCK•CEN. Met deze testinstallatie zal een team van wetenschappers de interacties tussen het hete fusieplasma en de plasmawand bestuderen. Deze experimenten, waarvoor de Plasmatron speciaal werd omgebouwd, zullen heel wat wetenschappelijke input opleveren voor de materiaaltechnologie van ITER en DEMO. Kernfusie vergt extreem hoge temperaturen: de fusiebrandstof moet worden verhit tot honderden miljoenen graden Celsius. Het hete, geladen gas (plasma) wordt binnenin de installatie opgesloten in een sterk, ringvormig magneetveld, zodat het niet in rechtstreeks contact komt met de wand van de fusiereactor of tokamak. Allerlei instabiliteiten in het plasma beïnvloeden hoe goed die opsluiting werkt. Met plasma-wand interactie onderzoeken wetenschappers hoe het materiaal van het reactorvat en het plasma op elkaar reageren. Plasma-wand interactie is een vrij recent, complex onderzoeksdomein op het snijpunt van plasmafysica, materiaalkunde, chemie, natuurkunde en kernfysica.

Gecombineerde effecten


De wand van de reactor staat tijdens het kernfusieproces aan verschillende effecten bloot. Het materiaal wordt bestookt met neutronen en ionen (deuterium, tritium) uit de fusiereactie. Bovendien is de wand onderhevig aan een thermische flux en thermische schokken, veroorzaakt door het kernfusieproces zelf en door de turbulentie in het plasma. Naar de gecombineerde effecten van deze impacts is nog weinig tot geen onderzoek gebeurd.

24

Sinds 2010 werkt het SCK•CEN in dit onderzoeksdomein samen met het Nederlandse FOM-instituut (Fundamenteel Onderzoek naar Materie) en het Onderzoekscentrum van Juelich (FZJ) in de Trilateral Euregio Cluster (TEC). Aangezien het onderzoek naar plasma-wand interactie erg gespecialiseerd is, focust iedere partner op een welbepaald onderdeel.

Tritiumlabo De taak van het SCK•CEN is om de invloed te onderzoeken van tritium en neutronen op de zogenaamde eerste-wandmaterialen, zoals beryllium en verschillende soorten wolfraam. Dat laatste materiaal zal gebruikt worden voor ITER en de volgende generatie fusie-

reactoren. Het SCK•CEN beschikt met de Plasmatron over de enige onderzoeksfaciliteit van dit type in Europa waarin tritium kan gebruikt worden. Het toestel staat sinds 2008 opgesteld in de gebouwen van het SCK•CEN. Voorheen bevond de installatie zich in het Joint Research Centre (JRC) in Ispra (Italië), waar ze zou dienen in het voormalige European Tritium Handling Experimental Laboratory (ETHEL), dat nooit opgestart werd. In 2010 heeft een team van SCK•CENmedewerkers de Plasmatron ontmanteld, grondig gerenoveerd en verhuisd naar het tritiumlabo, waar hij in een handschoenkast zal worden opgesteld. Om de veiligheid van de experimenten te garanderen, heeft het SCK•CEN uitgebreide maatregelen genomen. Tritium is immers een radioactief gas met een grote diffusiecapaciteit. De eerste experimenten met tritium zijn gepland na 2012. De resultaten zullen onder meer gebruikt worden bij de verdere ontwikkeling, bouw en vergunning van ITER.

“Door met behulp van de Plasmatron de invloed te onderzoeken van tritium en neutronen op de eerste-wandmaterialen, baant het SCK•CEN mee de weg voor de toekomstige generatie fusiereactoren.” Inge Uytdenhouwen

> hoofdstuk 1

De Plasmatron vervult een cruciale functie in het onderzoek naar plasma-wand interactie.

SCK•CEN: goed voor 35 jaar kernfusieonderzoek Belgische bijdrage aan het fusieonderzoek en aan een duurzame energietoekomst. Kernfusie is immers een veilige technologie, die CO2-neutraal is en geen langlevend radioactief afval produceert. Naar aanleiding van 35 jaar fusieonderzoek organiseerde het SCK•CEN begin december 2010 een academische zitting. Wetenschappers uit verschillende disciplines schetsten de belangrijkste verwezenlijkingen van het SCK•CEN op Belgisch, Europees en internationaal niveau en het aandeel van de industrie in de ontwikkeling van fusie. Er werd ook samen vooruitgeblikt naar de wetenschappelijke rol die het SCK•CEN in het toekomstige onderzoek naar fusietechnologie op zich kan nemen.


Het SCK•CEN stapt al sinds 1974 mee in het Europese kernfusieprogramma. Als derde Belgische speler koos het Studiecentrum resoluut voor fusietechnologie. De Koninklijke Militaire School en de Université Libre de Bruxelles vestigden hun aandacht al eerder op plasmaonderzoek. De afgelopen decennia heeft het SCK•CEN baanbrekend werk verricht op het vlak van structuur- en functionele materialen onder straling, instrumentatie, afval, ontmanteling, enzovoort. Het SCK•CEN werkte hiervoor samen met onder meer de K.U.Leuven op het gebied van corrosie, met de Faculté Polytechnique de Mons voor sensoren en diagnostiek, en tal van industriële partners bijvoorbeeld ALM en Tractebel Engineering. Vandaag vertegenwoordigt het SCK•CEN ongeveer de helft van de

25

26


> hoofdstuk21 > hoofdstuk

2. Duurzaam en veilig uitbaten van installaties: een topprioriteit bijbenen en tegelijk tegemoetkomen aan belangrijke vragen vanuit de samenleving. Veilige reactoren, die bovendien kostenefficiënt en duurzaam uitgebaat worden, vormen het brandpunt van het materialen- en splijtstofonderzoek bij het SCK•CEN.


De nucleaire reactoren van vandaag moeten de technologische ontwikkelingen

27

Nieuw controlesysteem voor BR2

Preventieve aanpak van procescontrole In 1961 werd de BR2-reactor voor de eerste keer kritisch. Toch is de multifunctionele onderzoeksreactor van het SCK•CEN niet verjaard, wel integendeel. Door regelmatige updates en innovaties houdt de reactor gelijke tred met de allerlaatste stand van de technologie. In 2010 werd het controlesysteem van BR2, een vitaal onderdeel van de reactor, preventief vervangen.

Check-ups en onderhoud zijn een onlosmakelijk onderdeel van het uitbaten van alle nucleaire installaties bij het SCK•CEN, ook van BR2. Niet alleen is er de tienjaarlijkse controle in het kader van de herziening van de nucleaire vergunning door het Federaal Agentschap voor Nucleaire Controle (FANC). Los van deze controlecyclus volgt het SCK•CEN de performantie van de verschillende BR2-componenten op de voet. Zo werd door regelmatige vernieuwingen tijdens het laatste decennium onder meer de volledige instrumentatie van de primaire kringloop vervangen. Door deze systematische technische actualisatie wordt er niets aan het toeval overgelaten en blijft de veiligheid gegarandeerd. Bovendien is er op die manier de zekerheid dat BR2 is uitgerust met state of the art-technologie.


Uniek controlesysteem

28

De drijvende kracht achter een kernreactie zijn de neutronen die vrijkomen telkens wanneer een kern wordt gesplitst. Om een veilige werking van een nucleaire installatie te garanderen, moet de kernreactie in de hand gehouden worden en het fluxniveau in de reactor geregeld. De installatie is daarom uitgerust met een controlesysteem. De controlestaven, klassiek opgebouwd uit cadmium, hebben de eigenschap om neutronen sterk te absorberen. Geabsorbeerde neutronen kunnen geen kernsplitsing meer veroorzaken. Controlestaven vertragen de kettingreactie wanneer ze dieper in de reactor worden ingebracht. Omgekeerd versnellen ze de reactie wanneer ze uit de reactor worden getrokken. Dit controlesysteem is een uniek stuk van de reactor. Geen twee reactoren hebben controlestaven met eenzelfde design. Door zogenaamde opbrand - dat is het verminderen van absorberend materiaal doorheen de jaren - vermindert na een lange periode het rendement van de controlestaven, en moeten ze vernieuwd worden. Na bijna vijftig jaar dienst waren de controlestaven in BR2 aan vervanging toe.

Hafnium De absorberende delen van de oude controlestaven in BR2 bestonden uit cadmium. Deze controlestaven kennen echter een complexe opbouw, waardoor ze moeilijk te produceren zijn. Het adsorptiemateriaal wordt door co-extrusie in een aluminium huls getrokken: een duur procedé. Bovendien is cadmium een giftig en dus te vermijden metaal. De onderzoekers van het SCK•CEN gingen daarom op zoek naar een alternatief. Op basis van theoretische studies en een testprogramma werd gekozen voor hafnium als nieuw absorptiemateriaal. Dit metaal biedt als voordeel dat het erg corrosiebestendig is, beter neutronen absorbeert en onbehandeld (zonder huls) geproduceerd kan worden.

De vervanging van de controlestaven van cadmium door hafnium in BR2 werd voorafgegaan door een langdurige studie- en testperiode.

“De controlestaven van BR2 werden vervangen. Dat gebeurde echter niet voordat we de performantie en de veilige werking van het nieuwe materiaal hadden aangetoond met een uitgebreide reeks van experimenten.” Geert Van den Branden Edgar Koonen


> hoofdstuk 2

29

Controlestaven vervangen De vervanging van de controlestaven van cadmium door hafnium in BR2 werd voorafgegaan door een langdurige studie- en testperiode. De theoretische studies begonnen al in 2006, waarbij de specialisten van het SCK•CEN ook het absorptievermogen van andere metalen, zoals europium, onderzochten. In 2008 heeft het SCK•CEN een eerste reeks vergelijkende tests uitgevoerd op een aantal staven in de reactor, wat toeliet het goede absorptievermogen van neutronen

door hafnium alvast te valideren. Dan werd op basis van een uitgebreider experiment een testrapport opgemaakt, waarna het FANC de toelating gaf om de hafniumstaven te gebruiken op vol vermogen. In februari 2010 werden de oude controlestaven vervangen door de nieuwe. Deze zullen dienst doen tot het einde van de levensduur van BR2, of tot op het moment waarop de nieuwe onderzoeksreactor MYRRHA operationeel wordt.

BR2: één reactor, vele doelen De Belgian Reactor 2 of BR2 is één van de krachtigste onderzoeksreactoren ter wereld. Sinds de start in 1963 werkt deze materiaaltestreactor op hoogverrijkt uranium, met water onder druk als koelmiddel en moderator. BR2 speelt een vooraanstaande rol in het internationale onderzoek naar het gedrag van reactormaterialen. In BR2 bestraalt het SCK•CEN splijtstoffen en materialen voor diverse reactortypes en voor het Europese kernfusieprogramma.


BR2 heeft naast research ook een productiefunctie. Wereldwijd is BR2, samen met nog vier andere reactoren, verantwoordelijk voor de productie van 90 % van de totale hoeveelheid molybdeen-99. Dat is het radio-isotoop dat in de nucleaire geneeskunde wordt gebruikt voor diagnose en behandeling. Andere radio-isotopen worden dan weer in de industrie ingezet. Ze zitten bijvoorbeeld in sensoren om de dichtheid en het vochtgehalte van stoffen te bepalen.

30

In BR2 wordt ook silicium bestraald. Zo ontstaat een hoogwaardige halfgeleider die onder andere gebruikt wordt in elektrische componenten van hybride auto’s en windmolens. Recent heeft het SCK•CEN BR2 nog uitgerust met een extra faciliteit die toelaat om grotere blokken silicium te bestralen. Zowel voor de productie van het radio-isotoop molybdeen-99 als voor het doperen van silicium is het SCK•CEN ISO 9001 gecertificeerd.

Verscheping van bestraalde materialen voor de extractie van radioisotopen voor medische toepassingen. In 2010 deed BR2 een belangrijke inspanning om de continuïteit van de bevoorrading van molybdeen-99 te verzekeren. De bestralingscapaciteit werd verhoogd met 50 % en de werkingsduur van de reactor met 25 %. Hierdoor realiseerde het SCK•CEN in 2010 een productiehoeveelheid van 25 % van de wereldbehoefte.

> hoofdstuk 2

De levensduur van splijtstoffen onder de loep

Internationaal gewaardeerde expertise toegepast op Belgische kerncentrales

De splijtstof van een kerncentrale zit in een splijtstofstaaf of -stift. Splijtstofstaven zijn lange metalen hulzen, waarin keramische pastilles van uraniumoxide (de splijtstof) worden geplaatst. Deze pastilles, die de energie aanleveren door kernsplitsing van de uraniumatomen, zitten in een kolom tot 4 meter hoog opgestapeld in de huls die (meestal) vervaardigd is uit zircaloy. Dat is een hitte- en corrosievaste legering die ook goed bestand is tegen de neutronenstraling die bij de splijting vrijkomt en nodig is om de reactie gaande te houden. In de splijtstofproductie worden enkele tientallen tot honderden splijtstofstaven tot bundels geassembleerd. Meer dan honderd van deze splijtstofbundels, ook wel assemblages genoemd, vormen zo de reactorkern van een kerncentrale.

Stand van zaken De opbrand of burnup van de splijtstofstiften is een maat voor de hoeveelheid energie die op het einde van hun leven gegenereerd werd uit het aanwezige uraniumoxide. Hoe hoger de opbrand, hoe meer energie uit de splijtstof onttrokken werd. En hoe minder afval er geproduceerd wordt. Het doel is om de opbrand en dus de levensduur van de splijtstofelementen te verhogen. Maar de splijtstofstaven zomaar langer laten opbranden zonder diepgaand onderzoek is niet haalbaar en ook niet veilig. De operatie van de reactoren moet economisch rendabel blijven, en het gevaar op lekkende staven kan vergroten als de opbrand nog verder verlengd wordt. GDF-SUEZ heeft aan het SCK•CEN gevraagd om te onderzoeken of de splijtstofstaven in de Belgische kerncentrales langer kunnen meegaan. In een uitgebreide literatuurstudie maakten de splijtstofexperts van het SCK•CEN een stand van zaken op van de research op het gebied van hoge opbrand, waarbij ze ook de leemten in het onderzoek blootlegden. Van de verzamelde resultaten maakten de experts een synthese, toegespitst op de Belgische context. Het doel

“Dankzij onze expertise beschikt GDFSUEZ over een tweede, onafhankelijke opinie over de haalbare levensduur van de splijtstoffen in de Belgische kerncentrales.” Marc Verwerft

was om de processen beter te begrijpen en in kaart te brengen, om zo na te gaan of de splijtstof in de Belgische centrales op een optimale, economisch duurzame manier gebruikt wordt.

Eigen expertise Het SCK•CEN lijstte eerst de studies op over de fundamentele fysische processen en eigenschappen bij hoge opbrand, zoals het zwellen van de pastilles of de corrosiebestendigheid van de splijtstofhuls. In een tweede luik werden experimenten in kaart gebracht die nagingen of een reactor met een belangrijke hoeveelheid splijtstof met hoge opbrand, op een veilige manier tot stilstand kan gebracht worden in accidentele condities. In het derde luik bracht het SCK•CEN de fysische processen en de operationele condities samen in MACROS. Dat is een theoretische berekeningscode, enkele jaren geleden door het SCK•CEN zelf ontwikkeld, die uitrekent hoe de splijtstofstaaf zich gedraagt als ze langer gebruikt wordt in de reactor.

Optimaal gebruik van splijtstof Uit de studie bleek dat er wereldwijd al heel wat systematisch onderzoek is gebeurd naar hoge opbrand in kerncentrales. De condities waaronder de Belgische kerncentrales werken, vallen binnen het domein van het internationale onderzoek. De studie toonde dus ook aan dat de opbrand in onze Belgische centrales kan worden verlengd. Aangezien splijtstofonderzoek eerder gebeurt op vraag van de splijtstofverkopers dan op vraag van de uitbaters van centrales, beschikt GDF-SUEZ met het onderzoek van het SCK•CEN nu over een opinie van een onafhankelijke instelling. Bij het uitvoeren van deze studie konden de SCK•CEN-onderzoekers bogen op een jarenlange ervaring met splijtstofonderzoek voor kerncentrales in onder meer Frankrijk en Japan.


Dankzij onderzoek en continue ontwikkeling is het splijtstofverbruik van kerncentrales de voorbije decennia wereldwijd sterk afgenomen. Vergeleken met de jaren 1970 gaan de splijtstofstaven vandaag 2,5 keer langer mee. Het economisch voordeel spreekt voor zich, maar nog belangrijker is dat zo minder radioactief afval ontstaat. De voorbije twee jaren onderzocht het SCK•CEN op vraag van GDF-SUEZ of de splijtstofstaven in de Belgische kerncentrales langer dienst kunnen doen, zonder dat ze aan veiligheid inboeten.

31

SCK•CEN bewaakt levensduur van buitenlandse reactoren

Bewakingsprogramma’s internationaal gevraagd Veiligheid is dé hoogste prioriteit bij het uitbaten van een kerncentrale. De toestand van het kuipstaal van het reactorvat - het hart van de centrale - is daarbij kritisch. Het SCK•CEN ontwikkelde de afgelopen jaren een uitgekiend bewakingsprogramma om de degradatie van het kuipstaal van de Belgische kerncentrales op te volgen. Dat leidde intussen tot diverse vragen om deze state of the art-materiaaltestprogramma’s ook in te zetten in buitenlandse kerncentrales.


De veilige werking van een kerncentrale hangt samen met verschillende onderdelen van de installatie. Bepaalde daarvan, zoals de stoomgeneratoren, worden op gezette tijden onderhouden of zelfs helemaal vervangen om de veiligheid te verzekeren. Het vervangen van het reactorvat – de kuip waarin de nucleaire reacties plaatsvinden – is technisch en economisch onhaalbaar. Wanneer het reactorvat niet langer voldoet, betekent dit het einde van de kerncentrale. Het onderdeel is immers bijzonder kritisch voor de veiligheid: het schermt de sterk radioactieve reactorkern af en omvat ook het koelcircuit.

32

ATUCHA I Door de ioniserende straling waaraan het reactorvat jarenlang onderhevig is, kan zogenaamde metaalverbrossing ontstaan. Samen met de thermische veroudering kan dit ervoor zorgen dat het metaal verzwakt. De veiligheid van de reactor is dan niet langer verzekerd. Het is dus cruciaal om de toestand van het kuipstaal permanent op te volgen met een bewakingsprogramma (zie kaderstuk p. 34). De expertise van het SCK•CEN in dit domein is ongeëvenaard en over de hele wereld gekend. Dat blijkt uit de internationale vraag naar de bewakingsprogramma’s van het SCK•CEN, uit Argentinië bijvoorbeeld.

De capsules met de proefstukken werden geplaatst met een door het SCK•CEN gebouwde en geïnstalleerde gerobotiseerde arm.

> hoofdstuk 2

Bij de start van de Argentijnse kerncentrale ATUCHA I in 1973 was er geen bewakingsprogramma geïnstalleerd. Dat betekent dat er oorspronkelijk geen plaatsen voorzien waren in de reactor om de capsules met de proefstukken (de stalen waarop het bewakingsprogramma gebaseerd is) te plaatsen. Het bewakingsprogramma werd pas in een later stadium geïmplementeerd.

Fenomeen ATUCHA I is de enige commerciële pressurized heavy water reactor ter wereld. Dat betekent dat de reactor onaangerijkt natuurlijk uranium kan gebruiken als splijtstof en D2O of ‘zwaar water’ als koelstof en moderator. Dit concept liet niet toe om de capsules te voorzien op de gangbare plaats in de reactor, tegen de buitenkant van de kern. In plaats daarvan werden de proefstukken in capsules onder de kern aangebracht. Dat leverde verrassende meetresultaten op: de metaalverbrossing op de proefstukken bleek veel groter dan gedacht.

Op vraag van de Argentijnse exploitant NASA (Nucleoeléctrica Argentina Sociedad Anónima) en de Argentijnse autoriteit ARN (Autoridad Regulatoria Nuclear) ging het SCK•CEN samen met Belspo (Belgian Science Policy) in 2002 op zoek naar de oorzaak van dit fenomeen. Na bestraling van de proefstukken in BR2 en uitgebreid naonderzoek, bleek dat de verbrossing ditmaal niet abnormaal hoog was. Dat ondersteunde de hypothese dat de verhoogde verbrossing in de Argentijnse reactor te wijten zou zijn aan de plaatsing van de capsules. Onder de kern is de concentratie aan thermische neutronen namelijk veel hoger, en is er dus een snellere veroudering van het metaal. Reconstitutie (het reconstrueren van reeds geteste proefstukken), een techniek ontwikkeld door het SCK•CEN die toelaat om meer informatie te bekomen uit hetzelfde proefstuk, bevestigde die conclusie. Op basis van deze bevindingen en experimentele data afkomstig van reactoren in andere landen, kon de veiligheidsmarge van de reactor toch aangetoond worden. Het rapport,


Een detail van de gerobotiseerde arm.

33

Geavanceerde bewaking: een voorbeeld van SCK•CEN-materiaalexpertise

opgesteld door het SCK•CEN als coördinator van een pool van nucleaire experts, bevestigde dat de levensduur van de centrale zonder problemen verlengd kan worden van 40 naar 60 jaar.

ATUCHA II Ook recent hebben NASA en het SCK•CEN nauw met elkaar samengewerkt voor het bewakingsprogramma van ATUCHA II. Deze grotere evenknie van ATUCHA I moet aan de toegenomen vraag naar energie in Argentinië voldoen en zal in september 2011 gestart worden. Op advies van het SCK•CEN is ervoor gekozen om een bewakingsprogramma op de wand van de reactor aan te brengen in plaats van onder de kern. Deze keuze moet de betrouwbaarheid van het bewakingsprogramma verzekeren.

De degradatie van het materiaal van de reactorkuip wordt gedurende de hele levensloop van een kerncentrale opgevolgd met een uitgekiend bewakingsprogramma. Dat maakt gebruik van proefstukken die bestaan uit hetzelfde materiaal als het reactorvat en zijn lasmateriaal. Deze proefstukken zitten in capsules die tussen de reactor en de reactorkuip geplaatst worden. Hierdoor kan men de evolutie van de materiaaleigenschappen analyseren. Door de capsules op vastgestelde tijdstippen te onderzoeken, kunnen de mechanische eigenschappen van de kuipmaterialen worden opgevolgd en zelfs voorspeld. Het SCK•CEN test alle capsules van de Belgische kernreactoren sinds hun opstart en beschikt dus over de complete historische datareeksen van dit bewakingsprogramma. Naast de wettelijk verplichte tests past het SCK•CEN, in samenspraak met de uitbater, sinds enkele jaren ook een meer geavanceerde bewaking toe. Die leidt door een verhoogde nauwkeurigheid tot een extra veiligheidsmarge. In combinatie met de kostbare gegevenshistoriek maken deze testmethoden van het SCK•CEN het onderzoekscentrum bij uitstek voor studies op het gebied van metaalverbrossing in kerncentrales.

Het SCK•CEN heeft een haalbaarheidsstudie uitgevoerd om na te gaan of het specifieke bewakingsprogramma ook werkelijk gerealiseerd kon worden, en een uitgebreid veiligheidsrapport met argumenten opgesteld voor de Argentijnse veiligheidsautoriteiten. Met een door het SCK•CEN gebouwde en geïnstalleerde gerobotiseerde arm werden de capsules met daarin de proefstukken geplaatst in ATUCHA II. Een technologisch hoogstandje waarmee het SCK•CEN sinds de ontmanteling van BR3 ervaring heeft. In 2011 wordt nog verder gewerkt aan de PTS-studie (pressurized thermal shock). Daarbij wordt het gedrag van het kuipstaal onderzocht bij de meest uitdagende belasting voor de reactorkuip wanneer deze afkoelt maar tegelijkertijd onder druk blijft.


Internationale erkenning

34

Ook in andere landen gooit de materiaalexpertise van het SCK•CEN hoge ogen. In opdracht van KAERI (Korea Atomic Energy Research Institute), het onderzoekscentrum voor kernenergie in Zuid-Korea, en onder grote belangstelling van de veiligheidsautoriteit KINS (Korea Institute of Nuclear Safety), implementeert het SCK•CEN een geavanceerd bewakingsprogramma in de ZuidKoreaanse kerncentrales. Ook de Spaanse kerncentrales riepen de SCK•CEN-expertise in om een nieuw bewakingsprogramma op te stellen en te installeren. De SCK•CEN-onderzoekers voerden ook uitgebreide materiaaltests uit op proefstukken van de Zwitserse kerncentrales.

“De laatste jaren werpt het SCK•CEN zich op als hét onderzoekscentrum voor studies op het gebied van metaalverbrossing in kerncentrales. We volgen niet alleen de bewakingsprogramma’s op voor de Belgische kerncentrales, maar bieden onze expertise ook wereldwijd aan: onder meer in Zwitserland, Spanje, ZuidKorea en Argentinië.” Marc Scibetta

> hoofdstuk 2

Nieuwe splijtstoffen voor proliferatieveilige onderzoeksreactoren

SCK•CEN spil in internationaal onderzoek Een aantal onderzoeksreactoren in de wereld, waaronder BR2, werkt nog op hoogverrijkte, proliferatiegevoelige splijtstof. Om de omschakeling naar laagverrijkte splijtstof mogelijk te maken zonder verlies van performantie, is een splijtstof nodig met een uitermate hoge dichtheid. Het SCK•CEN ontpopte zich de afgelopen jaren tot het wereldwijde teststation voor nieuwe, laagverrijkte splijtstoffen.

Om de proliferatie tegen te gaan van hoogverrijkt uranium, een strategisch materiaal dat voor nucleaire wapens kan misbruikt worden, hebben 189 landen het non-profileratieverdrag ondertekend. Daarin verklaren ze zich onder meer bereid het gebruik van hoogverrijkte splijtstof in civiele toepassingen te stoppen. Onderzoeksreactoren die voordien nog op hoogverrijkte splijtstof werkten, zouden daartoe moeten overschakelen op laagverrijkte splijtstof (met minder dan 20 % 235U).

Hoge neutronenflux

stof en tegelijk hetzelfde prestatieniveau te behouden, moet de splijtstofdichtheid nog verder de hoogte in. Een uranium-molybdeenlegering (U(Mo)), waarbij een paar procent molybdeen wordt toegevoegd aan uranium, klonk veelbelovend. De U(Mo)-splijtstofkorreltjes worden, zoals ook het geval was voor UAlx en U3Si2, gemengd met een aluminium poeder (matrix) en geperst tussen twee aluminiumplaten. Tijdens het bestralingsexperiment FUTURE in 2003 in BR2 bleek echter dat het U(Mo) reageert met de aluminiummatrix van de splijtstofplaten, zodat die platen een onaanvaardbare zwelling gaan vertonen.

Hogere dichtheid De splijtstof U3Si2 (met een drie à vier keer hogere dichtheid) bleek een eerste mogelijke oplossing. Sinds begin 2000 zijn tal van onderzoeksreactoren succesvol op deze splijtstof overgeschakeld. Uit tests blijkt echter dat de onderzoeksreactoren met de hoogste flux, waaronder de materiaaltestreactor BR2, te veel aan performantie moeten inboeten als ze op U3Si2 werken. Om deze onderzoeksreactoren om te vormen voor het gebruik van laagverrijkte splijt-

De sputter coater brengt een siliciumcoating aan rond het U(Mo)-oppervlak.


De performantie van een onderzoeksreactor staat of valt met zijn capaciteit om een hoge neutronenflux in een compacte kern te genereren. De splijtstof verrijken, is de beste manier om dat te bereiken. Dat is historisch gezien de reden waarom de meeste onderzoeksreactoren jarenlang hebben gewerkt op een splijtstof (UAlx) die voor meer dan 90 % bestond uit 235U. De grote uitdaging in de omschakeling van hoog- naar laagverrijkt uranium was dan ook om een laagverrijkte uraniumsplijtstof te ontwikkelen die onderzoeksreactoren in staat stelt even performant te blijven werken. Om dezelfde performantie te behouden, moet de laagverrijkte splijtstof een zeer hoge dichtheid hebben (liefst minimaal zes keer hoger dan UAlx), zodat de daling van de aanrijking van het 235U gecompenseerd wordt.

35

Het Laboratorium voor Hoge- en Middelmatige Activiteit In het Laboratorium voor Hoge- en Middelmatige Activiteit (LHMA) evalueert het SCK•CEN de gevolgen van bestraling op materialen die gebruikt worden in de huidige, maar ook de toekomstige nucleaire installaties. Onderzoekers analyseren er via niet-destructieve, fysico-chemische en microstructuur-onderzoeksinstrumenten de schade aan en verouderingsprocessen van materialen door ioniserende straling. Dankzij deze gegevens is het mogelijk om via rekenmodellen het gedrag en de levensduur van materialen na te gaan en te voorspellen. Zulke onderzoeken zijn onder meer essentieel om de levensduur van kernreactoren correct in te schatten.


Het LHMA beschikt hiervoor over een aantal afgeschermde ruimtes (hot-cells) die zijn uitgerust met gespecialiseerde apparatuur om bestraalde materialen (splijtstoffen, reactormaterialen) op een veilige manier te kunnen onderzoeken. De afscherming bestaat uit dikke muren in beton of lood, voorzien van loodglas. De apparatuur wordt op afstand met telemanipulatoren bediend zodat de blootstelling minimaal is.

36

Hot-cell-operator aan het werk met telemanipulatoren voor onderzoeken op hoogradioactieve materialen in het LHMA.

E-FUTURE

Bijkomend onderzoek

Uit eerder onderzoek bleek al dat de toevoeging van silicium helpt om de interactie tussen uranium en aluminium te stabiliseren. Om het effect beter te bestuderen en om de splijtstof U(Mo) met toevoeging van silicium in reële omstandigheden te kwalificeren, heeft het SCK•CEN zich samen met het CEA (Commissariat à l’Energie Atomique), ILL (Institut Laue-Langevin) en CERCA (Compagnie pour l’Étude et la Réalisation de Combustibles Atomiques) verenigd in LEONIDAS.

Maar het E-FUTURE-experiment roept nieuwe onderzoeksvragen op. Zo bemoeilijkt silicium mogelijk de heropwerking van U(Mo) na gebruik, wat voor extra kosten zorgt. Het komt er dus op aan om de siliciumtoevoeging zo laag mogelijk te houden of indien mogelijk te vermijden. Het SCK•CEN startte daarom in samenwerking met de Universiteit Gent het project SELENIUM. Met behulp van een sputter coater wordt een siliciumcoating aangebracht rond het U(Mo)-oppervlak. Op die manier is er minder silicium nodig om de interactie tussen aluminium en U(Mo) te stabiliseren. De onderzoekers zijn ook gestart met experimenten met een zirkoniumnitridelaag als inhibitor.

Dit internationale consortium heeft in 2010 in BR2 vier splijtstofplaten bestraald in het bestralingsdispositief E-FUTURE, met een verschillende hoeveelheid silicium en een verschillende warmtebehandeling. Die laatste is nodig om het silicium op het grensvlak tussen de splijtstofkorreltjes en het aluminium te krijgen. Vervolgens zal het SCK•CEN in een uitgebreid naonderzoek op de afgekoelde splijtstof (via gammaspectrometrie, spectroscopie, microscopie, …) nagaan of de interactie voldoende gestabiliseerd is. Op basis van deze resultaten zal de beste kandidaat van deze vier platen gekozen worden voor een kwalificatiebestralingsexperiment.

Begin 2011 heeft het SCK•CEN gecoate U(Mo)-poeders bezorgd aan CERCA, die ze zal incorporeren in testsplijtstofplaten. In augustus 2011 starten de bestralingstesten in BR2.

“Het SCK•CEN ontwikkelde zich de afgelopen jaren tot het wereldwijde teststation voor nieuwe, laagverrijkte splijtstoffen.” Sven Van den Berghe

> hoofdstuk 2

België en Frankrijk bundelen krachten in onderzoek naar meetinstrumenten

SCK•CEN en CEA ontwikkelen samen innovatieve gammadetector

Een self-powered gamma detector (SPGD) laat toe het gammastralingsveld van de nucleaire opwarming te meten, los van de neutronen. Op die manier krijgen onderzoekers een beter beeld van de rol van gammastralen bij de opwarming van de reactormaterialen. Het meetinstrument is gestoeld op het principe dat gammastralen in zwaar metaal hoogenergetische elektronen creëren. De elektrische stroom die ze genereren, kan extern worden gemeten.

ken lang bestraald in BR2, met continue referentiemetingen en op verschillende posities. De gammagevoeligheid van deze drie types bleek in overeenstemming met de resultaten van de experimenten in OSIRIS. Op basis van deze tests werd het optimale type detector geselecteerd en een patent aangevraagd. Het patent kreeg alvast een positieve evaluatie. Bovendien heeft een industriële partner interesse getoond om de detector op de markt te brengen.

Design geoptimaliseerd

Andere gemeenschappelijke thema’s

Bestaande gammadetectoren hebben als nadeel dat ze groot zijn en onvoldoende gammaselectiviteit hebben. Om de metingen te vereenvoudigen en tegelijk betrouwbaarder te maken, hebben het SCK•CEN en CEA samen een nieuwe SPGD ontwikkeld. De researchpartners slaagden erin de geometrie en de fabricatiemethode te verbeteren. Zo werd ervoor gekozen om te werken met bismut, dat vloeibaar in de SPGD wordt gegoten, waardoor het contact tussen de isolator en de bismutgeleider verbetert. Voor de centrale geleider opteerden het SCK•CEN en CEA voor een ander ontwerp, zodat het signaal van twee zijden kan komen. Deze optimalisaties leidden tot een snellere respons, en een stabieler en hoger signaal. De diameter van de detector kon beperkt worden tot 3 millimeter.

Naast de SPGD hebben het SCK•CEN en CEA hun sensorontwikkelingen nog op drie andere thema’s toegespitst: de online detectie van snelle neutronen in thermische reactoren, de online dimensionele meting van splijtstof onder bestralingen met glasvezel, en de opvolging van de vrijgave van splijtingsgas tijdens de bestraling via een akoestische sensor. Voor elk van deze thema’s is een patent aangevraagd.

Bestralingstesten Om de gammagevoeligheid van de nieuwe sensor te bepalen en te valideren, werd een reeks bestralingstests uitgevoerd. De Franse onderzoekers bestraalden prototypes in een puur gammaveld en in een gecombineerd neutron-gammaveld in de onderzoeksreactor OSIRIS. In het experiment GALACO werden drie types SPGD drie we-

“Het SCK•CEN en CEA ontwikkelen samen in het Laboratoire Commun d’Instrumentation state of the art-meetinstrumenten. Een absoluut succes was de recente ontwikkeling en validatie van een nieuw type detector voor gammastralen.” Ludo Vermeeren


Om bestralingsexperimenten in onderzoeksreactoren nauwkeurig te interpreteren, is realtime monitoring van groot belang. Het SCK•CEN heeft een jarenlange expertise opgebouwd in het ontwikkelen van sensoren voor het opvolgen van neutronenflux, temperatuur, gammastraling, … Sinds 2006 werkt het hiervoor samen met CEA (Commissariat à l’Energie Atomique). In het Laboratoire Commun d’Instrumentation delen beide partners onderzoek en onderzoeksresultaten. Recent werd een gezamenlijk patent aangevraagd voor een nieuw type sensor om gammastralen te meten.

37

38

> hoofdstuk 3

3. Mens en milieu beschermen: onze expertise maakt het verschil Het gebruik van ioniserende straling houdt risico’s in voor mens en leefmilieu. Voor het SCK•CEN is dat dé reden om kennis te ontwikkelen rond stralingsbescherming en om onze expertise aan te bieden aan de overheid, de medische wereld, de industrie, … Zo werkt het SCK•CEN mee aan duurzame toepassingen van ioniserende stralingen die volop oog hebben voor de gezondheid van mens en omgeving én maatschappelijke bekommernissen rond nucleaire technologie.

39

De vinger aan de pols, elke dag opnieuw

SCK•CEN-metingen: de basis van het radiologische toezichtsprogramma voor België De Europese Gemeenschap voor Atoomenergie (Euratom) verplicht de lidstaten van de Europese Unie sinds 1957 om de radiologische situatie op hun grondgebied te controleren. Het SCK•CEN ontwikkelde een jarenlange expertise in radiologische metingen en analyses. Die stelt ze ter beschikking van het toezichtsprogramma van de Belgische overheid. Met maar één doel: de minste overschrijding van de radiologische normen in voeding, lucht of water in een vroeg stadium detecteren. Het Federaal Agentschap voor Nucleaire Controle (FANC) oefent het radiologische toezicht in België uit op twee manieren. Met het TELERAD-early warning system monitort het op meer dan 200 plaatsen permanent de totale radioactiviteit in de lucht, en op een beperkt aantal locaties de atmosferische stofdeeltjes en het water van een aantal rivieren. Deze meetpunten zijn verbonden met een centraal alarmsysteem dat automatisch in werking treedt als de radioactiviteit een bepaalde waarde overschrijdt. Daarnaast doet het FANC een beroep op de diensten van de gespecialiseerde laboratoria van het SCK•CEN en het IRE (Nationaal Instituut voor Radio-elementen) in Fleurus. Beide onderzoekscentra voeren periodieke metingen uit, nemen monsters en analyseren ze in het kader van dit toezichtsprogramma.


Meer dan 5 300 stalen per jaar

40

De monsternamecampagnes en in-situmetingen vormen de hoeksteen van het radiologische toezicht op het grondgebied. Ze maken het mogelijk het radiologische profiel van het Belgische grondgebied te verfijnen en heel precies de natuurlijke- en kunstmatige radioactiviteitsniveaus in het leefmilieu te evalueren. Er worden jaarlijks meer dan 5 300 monsters genomen, waarop ongeveer 32 000 radioactiviteitsanalyses worden uitgevoerd. Hiervan neemt het SCK•CEN een groot deel voor zijn rekening. Na het stopzetten van de activiteiten rond nucleaire metingen bij het Wetenschappelijk Instituut Volksgezondheid in Brussel, dat ook jarenlang in opdracht van het FANC metingen uitvoerde, zijn de activiteiten van het SCK•CEN in het toezichtsprogramma in 2010 sterk toegenomen.

Continu meten De SCK•CEN-experts nemen onder meer monsters van gras, oppervlaktewater, luchtstof, melk, vlees en groenten, en analyseren ze. Sommige worden dagelijks genomen - zoals melk van boerderijen

“Om de radiologische veiligheid te garanderen, worden op het Belgische grondgebied jaarlijks meer dan 5 300 stalen genomen en ongeveer 32 000 radioactiviteitsanalyses uitgevoerd. Wij nemen daarvan een groot deel voor onze rekening.” Christian Hurtgen Liesel Sneyers Klaas van der Meer

in de omgeving van nucleaire sites - andere wekelijks, maandelijks of driemaandelijks. Het SCK•CEN onderzoekt ook het Belgische zeegebied en de organismen die erin leven. Dit gebeurt in het kader van de internationale OSPAR-conventie die het mariene milieu van de Noord-Oost Atlantische Oceaan en de Noordzee beschermt. De experts van het SCK•CEN meten ook rondom sites waar niet-nucleaire activiteiten plaatsvinden en die een radiologische impact kunnen hebben op het leefmilieu, zoals in de buurt van de NORM-industrie (Natural Occurring Radioactivity Materials).

BELAC Los van het Belgische toezichtsprogramma is het SCK•CEN in het kader van zijn uitbatingsvergunning verplicht om rond de eigen installaties de radioactiviteit op te volgen. Het Studiecentrum staat ook zelf in voor de opvolging van de radiologische veiligheid en gezondheid van zijn werknemers én van externen die op de site komen. Het heeft daarvoor een gespecialiseerde dienst voor fysische controle. Het laboratorium van het SCK•CEN verantwoordelijk voor de lage radioactiviteitsmetingen is als één van de weinige in België geaccrediteerd door BELAC (de accreditatie-instelling voor laboratoria en keuringsinstellingen) voor alfa-, bèta- en gammametingen.

> hoofdstuk 3

Leegmaken van de sedimentbak aan de Grote Nete in Geel.


Staalname van regenwater op het SCK•CEN in Mol.

41

Welke impact heeft ioniserende straling op mens en leefmilieu?

SCK•CEN’s biosfeermodellen toegepast in internationale studies Bepaalde nucleaire activiteiten kunnen een impact hebben op mens en milieu. Om te weten hoe groot de invloed precies is, is het essentieel om de verspreiding en het gedrag van radioactieve stoffen in het leefmilieu te begrijpen. Deze kennis is ook nodig om de juiste maatregelen te kunnen treffen om de stralingsbelasting te beperken. Het analyseren van de milieu-effecten van MYRRHA en van afvalbergingsinstallaties zijn maar enkele toepassingen van de biosfeerimpactstudies van het SCK•CEN. Welke invloed oefent de bodem uit op radiumopname door planten? Wat is het effect van radioactieve stoffen op de fotosynthese? Hoe gedragen radio-isotopen zich in water en in de bodem? Welk effect hebben radio-isotopen op meerjarige planten? Kunnen radioisotopen doorheen de voedselketen in het menselijk lichaam terechtkomen? Om een beter inzicht te krijgen in radio-ecologische processen, voert het SCK•CEN laboratorium- en veldexperimenten uit en ontwikkelt het innovatieve modellen die voorspellen welke radiologische dosissen mens en milieu te verwerken krijgen. De onderzoekers bestuderen ook hoe de radiologische besmetting van het leefmilieu kan voorkomen worden.


Impactmodellen

42

De onderzoekers van het SCK•CEN nemen het gedrag van kritische radio-isotopen in het leefmilieu in verschillende omgevingen en situaties onder de loep. Denk maar aan afvalberging, industrieën die materialen behandelen die natuurlijke radioactiviteit bevatten, routinelozingen van de nucleaire industrie, enzovoort. Dit soort expertise is ook belangrijk bij het analyseren van de milieu-effecten van MYRRHA. Met de opgedane kennis ontwikkelt het SCK•CEN impactmodellen en werkt tegenmaatregelen uit voor landbeheer in besmette gebieden. De radio-ecologen van het SCK•CEN ontwikkelen in samenwerking met Université Catholique de Louvain, Université de Liège en Gembloux Agro-Bio Tech een simulatiemodel dat de interacties tussen grondwater, bodem en planten in kaart brengt. Meerjarige planten kunnen immers grondwater opnemen en dus de verspreiding van radioactiviteit in het leefmilieu bevorderen. Het SCK•CEN heeft hiervoor bestaande SVAT-modellen (Soil Vegetation Atmosphere Transfer) verfijnd, om zo de invloed van het ecosysteem op de verspreiding van

Studie van de opname van radionucliden door gewassen voor verschillende bodemsoorten.

radio-isotopen te kunnen evalueren. Dit model helpt om onder meer de risico’s van radioactief afval op lange termijn te beoordelen.

Biomerkers Jarenlang werd de bescherming van het leefmilieu tegen radioactieve straling samengevat in het credo ‘is de mens beschermd, dan het milieu ook’. Recent is echter het onderzoek naar stralingseffecten op niet-menselijke organismen in een stroomversnelling gekomen.

> hoofdstuk 3

Internationale weerklank Om aan te tonen dat de regelgeving ter bescherming van mens en milieu tegen ioniserende straling wordt toegepast, is de kennis van de invloed van radiologische lozingen op mens en milieu essentieel. Het SCK•CEN ontwikkelt en gebruikt diverse blootstellingsmodellen om de impact van radio-isotopen te voorspellen. In opdracht van NIRAS (Nationale Instelling voor Radioactief Afval en verrijkte Splijtstoffen) worden biosfeermodellen verfijnd voor de studie van de langetermijnveiligheid van bergingssites voor radioactief afval. Performante oppervlaktewatermodellen worden ontwikkeld om de verspreiding van radio-isotopen in ongevalscenario’s beter te voorspellen.

Sterkhouder Het SCK•CEN heeft de afgelopen jaren volop geïnvesteerd in radioecologisch onderzoek en verwierf daarmee internationale faam. Het SCK•CEN is in Europa één van de grootste onderzoekscentra voor radio-ecologisch onderzoek en één van de sterkhouders in

Aanbrengen van een systeem voor de collectie van zaden van Arabidopsis thaliana blootgesteld aan stressoren.

netwerking en wetenschappelijke output in dit domein. De door het SCK•CEN ontwikkelde modellen worden onder meer gebruikt in onderzoek rond NORM- of afvalbergingssites. De expertise van het SCK•CEN in effectenstudies rendeert in internationale samenwerkingsprojecten. Verder is de unieke onderzoeksinfrastructuur, met state of the art-bestralingsfaciliteiten, goed uitgeruste laboratoria en als enige in Europa een licentie om dierproeven uit te voeren, een grote troef in de internationale onderzoekswereld.

“In Europa is het SCK•CEN één van de grootste onderzoekscentra voor radioecologisch onderzoek en één van de sterkhouders in netwerking en wetenschappelijke output in dit domein.” Hildegarde Vandenhove


Het SCK•CEN experimenteert met zandraket en eendenkroos die aan ioniserende straling worden blootgesteld. De onderzoekers bestuderen niet alleen het effect op de groei en fotosynthese van deze plantjes, maar ook de invloed op moleculair en genetisch niveau. Naast blootstellingen aan uranium en straling, worden ook combinaties van verontreinigingen naderbij bekeken, bijvoorbeeld een mix van zware metalen en radioactieve straling. De Universiteit Hasselt en de Universiteit Antwerpen zijn hierin belangrijke partners. Verder ontwikkelt het SCK•CEN tests om planten te gebruiken als biomerker in een ‘early warning system’ voor radiologische besmetting.

43

Medisch personeel beschermen tijdens interventionele radiologie

ORAMED formuleert aanbevelingen voor medische sector Het gebruik van ioniserende straling in de geneeskunde groeit. Naast de bescherming van de patiënten tegen te hoge stralingsdosissen, is ook de stralingsbescherming van het medisch personeel een punt van zorg. Bij interventionele radiologie en nucleaire geneeskunde moeten de stralingsdosissen die artsen en medewerkers oplopen nauwkeurig opgevolgd worden. Het Europese project ORAMED leverde instrumenten en procedures op om de blootstelling van medisch personeel tijdens deze toepassingen in de hand te houden.

Bij interventionele radiologie wordt medische beeldvorming niet enkel gebruikt om een diagnose te stellen, maar ook om letsels in het vasculaire systeem te herstellen. Gekwalificeerde radiologen voeren met behulp van diverse beeldvormende technieken minimaal invasieve behandelingen uit. Deze procedures maken gebruik van katheters of zeer kleine instrumenten, door de radioloog bestuurd en bediend. Daarbij wordt hij geholpen door beelden die tijdens de procedure gemaakt worden. In de nucleaire geneeskunde wordt met behulp van radioactieve stoffen vooral de werking van organen van patiënten onderzocht. Onderzoek toonde aan dat in beide toepassingen het medisch personeel vaak hoge stralingsdosissen krijgt.

Hoge dosissen, complexe omgevingen


In het project ORAMED (Optimization of Radiation Protection of Medical Staff), gecoördineerd door het SCK•CEN, werkten twaalf Europese partners uit negen landen (onderzoeksinstellingen, ziekenhuizen, laboratoria, overheidsinstellingen en fabrikanten) samen. Zij ontwikkelden methodologieën om de blootstelling van medisch personeel bij toepassingen met hoge dosissen of in complexe stralingsomgevingen beter te bepalen en te reduceren.

44

Het project focuste op vier thema’s. Een eerste probleem in de interventieradiologie is het gebruik van actieve dosismeters. Deze meten de blootstelling in realtime: de radioloog wordt tijdens de behandeling voortdurend gemonitord en krijgt een alarmsignaal als de dosis te hoog oploopt. De actieve dosismeters die commercieel te verkrijgen zijn, zijn echter niet geschikt voor het meten van de gepulste velden van straling die typisch zijn voor interventieradiologie. Het onderzoeksproject ging na wat de karakteristieken zijn waaraan een actieve dosismeter moet voldoen om in deze kli-

nische omgeving gebruikt te worden. Dat mondde uit in richtlijnen die ziekenhuizen kunnen helpen bij de aankoop van actieve dosismeters en in de ontwikkeling van een prototype van een geschikte actieve dosismeter.

Ooglensdosismeter Een ander knelpunt tijdens radiologische procedures is de stralingsdosis die het oog oploopt. Studies hebben aangetoond dat er een verhoogd risico is van vertroebeling van de ooglens (katarakt) bij interventionele radiologen, zelfs wanneer de stralingsdosissen onder de wettelijk toegelaten dosislimiet blijven. Er worden momenteel geen routinemetingen uitgevoerd van de ooglensdosissen, ten dele omdat er geen geschikte ooglensdosismeter bestond. In het kader van ORAMED werd zo’n dosismeter ontwikkeld. De onderzoekspartners formuleerden ook aanbevelingen om de stralingsdosis aan de ogen te verminderen. Zo bleek uit metingen dat 70 % van de radiologen geen loodbril draagt tijdens de interventie, terwijl dat net een eenvoudige maatregel is om de dosis beperkt te houden.

Focus op handen en voeten Ook de huid van de handen en voeten vormt een aandachtspunt tijdens interventieradiologie. Deze lichaamsonderdelen worden immers niet door een loodschort beschermd, wat kan leiden tot schade (erytheem) aan de huid. Opnieuw werd gezocht naar verbanden tussen de werkwijze van het medisch personeel en de stralingsdosis aan handen en voeten. In het project werden aanbevelingen geformuleerd en trainingspakketten ontwikkeld om het personeel bij te staan om hun huiddosissen te verminderen. Al dit materiaal werd verspreid naar de beroepsverenigingen.

> hoofdstuk 3

Ook de nucleaire geneeskunde kwam aan bod in ORAMED. Tijdens het klaarmaken van de spuiten met isotopen loopt het medisch personeel vaak een te hoge dosis op aan de handen. De ontvangen dosis is niet uniform verdeeld over de handen. Via metingen kon het punt gelokaliseerd worden waar de maximale dosis op de handen bereikt wordt. Opnieuw schreven de onderzoekers aanbevelingen uit om de dosis te verminderen en om beter te monitoren. Dat kan bijvoorbeeld door een ringdosismeter te dragen aan de wijsvinger, dicht bij het punt van de maximale dosis.

Naar de gebruikers ORAMED had niet alleen als doel om het onderzoek naar stralingsbescherming bij het medisch personeel te verbeteren en te bundelen. In het project ging ook veel aandacht naar het verspreiden van de opgedane kennis naar de beroepsverenigingen, ziekenhuizen en artsen. Alle aanbevelingen werden gepubliceerd op de projectwebsite www.oramed-fp7.eu.

“Uit onze metingen blijkt dat 70 % van de radiologen geen loodbril draagt tijdens de interventie, terwijl dat net een eenvoudige maatregel is om de dosis beperkt te houden. ORAMED leverde een interessant pakket aan tips en aanbevelingen op, die we nu zoveel mogelijk verspreiden naar de sector.” Filip Vanhavere


Bij interventionele radiologie wordt medische beeldvorming ook gebruikt om letsels in het vasculaire systeem te herstellen.

45

Radiobiologisch onderzoek op topniveau

Houdt een lage stralingsdosis risico’s in? Radiotherapie, stralingsbescherming, nucleaire geneeskunde, ... De radio(bio)logie kent een groeiend belang in de gezondheidszorg. Het jaarlijks aantal medische behandelingen met ioniserende straling neemt zelfs nog toe. Daarom wordt het alsmaar belangrijker om de mogelijke schadelijke gevolgen van lage stralingsdosissen goed op te volgen.

Binnen het SCK•CEN is de radiobiologie een groeiend onderzoeksdomein. De brandpunten van dit onderzoek zijn de gevoeligheid van ongeboren kinderen aan straling en de individuele vatbaarheid voor gendefecten door ioniserende straling. Door de wijzigingen aan moleculaire merkers als gevolg van opgelopen lage stralingsdosissen te onderzoeken (genen, proteïnen), hopen de radiobiologen een beter inzicht te krijgen in deze effecten. In 2010 werden drie markante onderzoeksprojecten afgerond.

GENRISK-T


Sinds de ramp in Tsjernobyl in 1986 zijn er uitgebreide studies verricht naar de invloed van ioniserende straling op de ontwikkeling van schildklierkanker. Dankzij dit onderzoek is het mogelijk om nauwkeurig het risico op dit type kanker te bepalen bij iemand die een hoge dosis ioniserende straling heeft opgelopen.

46

Wat de invloed is van een lage dosis, bijvoorbeeld ten gevolge van herhaalde medische behandelingen of beelddiagnoses, is veel minder bekend. Ook in hoeverre individuele genetische factoren het risico op schildklierkanker kunnen verhogen, is nog lang niet duidelijk. Dat was precies de focus van het onderzoeksproject GENRISK-T (Genetic risks to thyroid cancer related to the Chernobyl accident), een samenwerking van het SCK•CEN, Helmholtz Zentrum München, Université Libre de Bruxelles en andere onderzoeksinstellingen uit Frankrijk, Italië en Polen.

DoReMi Twee groepen muizen met een verschillende DNA-stam werden bestraald met een verschillende dosis X-stralen. Door de morfologische veranderingen in de celstructuur van de schildklier en de expressie van bepaalde proliferatiemerkers te bestuderen, werd

gepeild naar de mogelijke ontwikkeling van schildklierkanker. Finaal mikt dit onderzoek op een model dat het verband beschrijft tussen schildklierkanker en lage stralingsdosissen. Het onderzoek wordt nu voortgezet onder de koepel van DoReMi (Low Dose Research towards Multidisciplinary Integration). Dit Europese ‘network of excellence’, gefinancierd door Euratom, stimuleert het onderzoek naar de risico’s van blootstelling aan lage stralingsdosissen. Het wil ook de opleidingen en vormingen in deze materie nieuwe impulsen geven.

Ontwikkelingsdefecten Naast kanker zijn ook ontwikkelingsdefecten bij ongeboren kinderen een grote zorg in de stralingsbescherming. Er werd lang aangenomen dat de bestraling van zwangere vrouwen in de eerste week van de zwangerschap ofwel helemaal geen invloed had, ofwel leidde tot het afsterven van het embryo. Dit principe of ‘allor-none-rule’ is de voorbije jaren gecontesteerd. Uit onderzoek op sommige muizenrassen blijkt immers dat de bestraling van een embryo in de eerste stadia van de zwangerschap wel degelijk tot misvormingen zou kunnen leiden en ook tot instabiliteit van het DNA, met een mogelijk risico op het ontstaan van kanker. Het SCK•CEN onderzoekt sinds jaren de genetische factoren die dergelijke effecten kunnen uitlokken. In het kader van een overeenkomst met het FANC heeft het SCK•CEN de invloed bestudeerd van mutaties in het genetisch materiaal van muizenembryo’s op het voorkomen van misvormingen. In een internationaal consortium met Europese en Canadese researchcentra onderzochten de SCK•CEN-radiobiologen of ontwikkelingsdefecten bij muizen die ontstaan zijn door bestraling, overdraagbaar zijn naar de volgende generatie.

> hoofdstuk 3

“We zijn nauw betrokken bij het internationale onderzoek naar de mogelijke schadelijke gevolgen van lage stralingsdosissen op de mens. Ook de komende jaren zetten we onze knowhow in om mee te bouwen aan een brede wetenschappelijke basis voor stralingsblootstelling en -bescherming.” Sarah Baatout Paul Jacquet Hanane Derradji

Deze in-vitrocelcultuur toont muizenembryo’s in het tweecellige stadium, 24 uur na de bevruchting. Ze zijn omringd met een omhulsel, de ‘zona pellucida’, en hebben een diameter van één tiende millimeter.

Beide studies suggereren dat het risico op misvormingen bij menselijke embryo’s door lage dosissen X-stralen in de vroege zwangerschap vrij klein is in vergelijking met de spontane risico’s op een aangeboren afwijking.

Expertise uitbouwen Met deze onderzoeken bouwt het SCK•CEN mee aan een brede wetenschappelijke basis voor stralingsblootstelling en -bescher-

ming. Niet alleen straling voor medische toepassingen wordt bestudeerd, maar ook accidentele en kosmische straling. De komende jaren zal het SCK•CEN zijn expertise in het veld van ontwikkelings- en kankerbiologie, radiotherapie en radiobiologie voor ruimtetoepassingen verder uitbouwen met tal van researchprojecten. Een brede waaier van effecten wordt hierbij onderzocht, zoals de effecten van CT-scans op jonge kinderen, van lage stralingsdosissen op het hart- en vaatstelsel, en van kosmische straling op de gezondheid van astronauten.


47

Hoe kijkt de Belg naar nucleaire technologie?

Barometer peilt naar kennis en risicoperceptie Welke keuzes in de toekomst ook gemaakt worden, in de maatschappij zullen vragen over nucleaire veiligheid, stralingsbescherming en afvalbeheer altijd actueel zijn. Het SCK•CEN trekt daarom bewust de kaart van sociaal onderzoek over risicoperceptie, duurzame ontwikkeling en communicatie. Om met beide voeten in de samenleving te blijven staan, riep het SCK•CEN in 2002 de Barometer in het leven: een periodieke, grootschalige bevraging van de Belgische bevolking over straling en nucleaire technologie. In 2010 werden de resultaten bekendgemaakt van de derde editie.

Voelen mensen zich voldoende beschermd tegen de risico’s van radioactieve straling? In hoeverre zijn ze geïnteresseerd in de nucleaire wetenschap? En is er een verschil in de attitude van jongeren en ouderen tegenover kernenergie? Het zijn belangrijke vragen waarop een duidelijk antwoord relevant is, om mensen in de toekomst beter te informeren en te betrekken, om te begrijpen hoe de bevolking risico’s van kerntechnologie percipieert, ...

Algemeen en specifiek


De Barometer wordt op regelmatige tijdstippen afgenomen bij meer dan 1 000 volwassen Belgen die qua geslacht, woonplaats, leeftijd, graad van verstedelijking en beroep representatief zijn voor de hele Belgische bevolking. Om langetermijntrends te ontdekken, komt in elke editie van de Barometer een aantal algemene vragen terug. Bijvoorbeeld: wat is de houding tegenover kernenergie? Daarnaast staat iedere Barometer in het teken van een specifiek thema.

48

De eerste SCK•CEN-barometer in 2002 ging over participatie en het betrekken van belangengroepen. Om vergelijkingen mogelijk te maken, borduurde het algemene luik van deze enquête voort op het risicoperceptieonderzoek van het Franse IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire), dat al sinds 1989 jaarlijks een gelijkaardig onderzoek verricht. In 2006 en 2009 volgden een tweede en een derde bevraging. In 2006 handelde die over de mogelijke gevolgen van een radiologische besmetting van de voedselketen. De meest recente enquête, in 2009, peilde naar de communicatiebehoeften en -verwachtingen bij nucleaire noodgevallen.

Actiever informeren In 2010 werden de resultaten van de derde Barometer bekendgemaakt. Algemeen blijken mensen vandaag minder bezorgd te zijn over de mogelijke risico’s van radioactieve straling of een nucleair ongeval dan vroeger. Ze zijn zich ook bewuster van de aanwezigheid van natuurlijke straling in huizen door radon. Toch is de kennis over nucleaire technologie en over de belangrijke spelers in de nucleaire wereld nog onvoldoende. Ook over de communicatie leverde de Barometer opvallende conclusies op. De Belg is van mening dat er in het bijzonder over het afvalbeheer en de veilige uitbating van de installaties duidelijker moet worden gecommuniceerd. En dat de bevoegde instanties bij een nucleair incident de bevolking actiever moet informeren, zoals in Fleurus in 2008.

Sociaal onderzoek De onderzoeksmethode van de Barometer is over de jaren heen verder verfijnd. Waar die in het begin vooral steunde op de bestaande Franse vragenlijst, is de eigen inbreng van het SCK•CEN nu veel groter, en gaan ook de statistische analyses dieper. De wetenschappers van het SCK•CEN passen de resultaten van de Barometer ook toe om methodieken van ander sociaal onderzoek te verfijnen. Voor de bevraagden is de enquête opvallend gebruiksvriendelijk: sinds 2006 wordt alles verzameld via de CAPI-methode (Computer Assisted Personal Interviewing), waarbij de deelnemers persoonlijk thuis worden bevraagd en de data meteen worden ingevoerd op de computer.

> hoofdstuk 3

“Via de Barometer peilt het SCK•CEN op geregelde tijdstippen naar de kennis en de risicoperceptie van de Belgische bevolking over kerntechnologie. Dat is belangrijk om mensen beter te informeren en te betrekken bij onze activiteiten, en om te weten wat nucleaire technologie teweegbrengt in de samenleving. Nucleair onderzoek is dus helemaal niet enkel een ‘harde’ positieve wetenschap.” Catrinel Turcanu Tanja Perko

Sociaal onderzoek aan het SCK•CEN verder uitgegroeid als belangrijk topic binnen de organisatie. In 2010 werd PISA geïntegreerd in de unit Nuclear Science & Technology Studies. Met behulp van kwalitatieve en kwantitatieve studies, zoals publieke opiniebevragingen en multicriteria-analyse, werkt deze unit binnen het SCK•CEN aan de maatschappelijke pijler van het nucleaire onderzoek.

De Barometer wordt op regelmatige tijdstippen afgenomen bij meer dan 1 000 volwassen Belgen die representatief zijn voor de hele Belgische bevolking.


Sinds 1998 loopt bij het SCK•CEN het PISA-programma (Programme of Integration of Social Aspects into Nuclear Research). Het bestudeert de sociale, politieke en ethische implicaties van het nucleaire onderzoek en de invloed van de nucleaire wetenschap op de maatschappij. Het SCK•CEN stimuleert onder impuls van PISA ook de kritische reflectie op nucleaire technologie binnen de eigen organisatie. Zo is de veiligheidscultuur

49

Langetermijnoplossing voor het Belgische categorie A-afval

SCK•CEN levert wetenschappelijke input voor oppervlaktebergingsinstallatie in Dessel Bij de nucleaire energieproductie, in de industrie, de geneeskunde en het onderzoek ontstaat laagen middelactief kortlevend afval. Dit zogenaamde categorie A-afval kan veilig geborgen worden aan de oppervlakte zonder dat dit - vandaag of in de verre toekomst - risico’s meebrengt voor de volksgezondheid. NIRAS, de Nationale Instelling voor Radioactief Afval en verrijkte Splijtstoffen, bereidt in Dessel de bouw voor van een installatie voor oppervlakteberging: een langtermijnoplossing voor het Belgische categorie A-afval. Het SCK•CEN is intensief betrokken bij de wetenschappelijke onderbouwing van het veiligheidsdossier voor deze installatie.

NIRAS is in 2006 van start gegaan met de uitwerking van het cAtproject: het geïntegreerd project van oppervlakteberging van laagen middelactief kortlevend afval in Dessel. Om met de bouw en de exploitatie van de berginginstallatie te kunnen beginnen, moet NIRAS eerst een nucleaire vergunning aanvragen bij het FANC. In het kader van deze vergunningsaanvraag, die in 2011 gelanceerd zal worden, bereidt NIRAS een veiligheidsdossier voor.

Veiligheidsstudies


Verschillende gerenommeerde onderzoeksinstellingen, engineering- en studiebureaus uit binnen- en buitenland werken mee aan de technische en wetenschappelijke onderbouwing van dit dossier. Deze veiligheidsstudies onderzoeken de uiteenlopende facetten van de veiligheid tot in het kleinste detail. Ze moeten aantonen dat de bergingsinstallatie een voldoende duurzame en veilige langetermijnoplossing biedt voor de berging van het categorie A-afval.

50

De studies van het SCK•CEN focussen op het gedrag, de mogelijke vrijzetting en de verspreiding van radio-isotopen. De eventuele vrijzetting van minieme hoeveelheden radio-isotopen van de berging naar de bodem, het grondwater en de biosfeer (mens en leefmilieu) over een periode van verschillende honderden tot zelfs duizenden jaren, wordt daarbij berekend aan de hand van modellen.

Grondwater De ondergrond in Dessel werd tot vele tientallen meters diep in kaart gebracht en zit minutieus opgeslagen in hydrogeologische modellen voor grondwaterbeweging en isotopentransport. Door meer dan twintig jaar het grondwater in de regio Mol-Dessel en ver daarbuiten op te meten, kunnen de modellen voor grondwaterbeweging geijkt worden. De geijkte modellen vormen de basis voor berekeningen van isotopentransport in het grondwater. Die zijn een onmisbare schakel voor de biosfeerstudies. Met biosfeerstudies bracht het SCK•CEN de impact van radioactiviteit op levende organismen in kaart. Deze studies moeten aantonen dat de mens en de ecosystemen goed beschermd zijn tijdens de exploitatie van de bergingsinstallatie en ook daarna.

Beton als sleutelmateriaal Het principe van oppervlakteberging is dat het radioactief afval wordt ingesloten en afgezonderd totdat de schadelijkheid ervan is afgenomen tot een aanvaardbaar niveau. Op die manier vormt het afval geen risico voor mens of milieu, ook niet op lange termijn. Beton speelt een belangrijke rol in dit concept. Het SCK•CEN is betrokken bij de studies die het vermogen van beton onderzoeken om gedurende lange tijd waterondoorlaatbaar te blijven. Beton is ook een geschikt insluitingsmateriaal, omdat het goed in staat is radio-isotopen te adsorberen. Met behulp van verschillende internationale experts heeft het SCK•CEN de absorptie

> hoofdstuk 3

van een groot aantal radio-isotopen op beton bepaald. Omdat dit materiaal in de loop van de tijd zowel fysisch als chemisch verandert, werd een model ontwikkeld dat de absorptie van beton als een dynamisch proces simuleert.

De proefafdekking Om de ontwerpkeuzes en de modelberekeningen voor de berging te bevestigen, zet NIRAS proefopstellingen op. Het SCK•CEN droeg bij tot het ontwerp van de proefafdekking, waarin het gedrag van de verschillende natuurlijke lagen in de eindafdekking nagebootst zal worden. Onderzoekers zullen de materialen en processen in de proefafdekking over lange termijn monitoren. Deze metingen zullen essentiële gegevens leveren om de computermodellen van het SCK•CEN verder te verfijnen en te valideren.

“Tal van gerenommeerde onderzoeksinstellingen, engineering- en studiebureaus uit binnen- en buitenland werken mee aan de technisch-wetenschappelijke onderbouwing van dit veiligheidsdossier. Wij onderzoeken het gedrag en de verspreiding van radio-isotopen vanuit de bergingsinstallatie naar de bodem, het grondwater, de voedselketen en het ecosysteem.” Dirk Mallants


De oppervlaktebergingsmodules sluiten het categorie A-afval in totdat de schadelijkheid ervan voldoende is afgenomen.

51

Interesse van het Internationaal Agentschap voor Atoomenergie gewekt

Vernieuwend waarschuwingssysteem voor nucleaire proliferatie Om nucleaire proliferatie te voorkomen, moeten splijtstoffen en ander strategisch materiaal op een verantwoorde manier beheerd worden. Non-proliferatie is erop gericht de ongecontroleerde verspreiding van nucleaire materialen wereldwijd tegen te gaan. Het SCK•CEN ontwikkelt een innovatief nucleair waarschuwingssysteem dat gebaseerd is op politieke en economische indicatoren. Zo’n systeem moet toelaten de ontwikkeling van een kernwapenprogramma in een vroeg stadium te detecteren.

Het Internationaal Agentschap voor Atoomenergie (IAEA) controleert in het kader van internationale overeenkomsten, waaronder het non-proliferatieverdrag, het vreedzame gebruik van kernenergie in meer dan 170 landen. Dat doet het door regelmatig nucleaire installaties te inspecteren, nucleaire boekhoudingen te bekijken, satellietbeelden te gebruiken, … Kortom, door een hele reeks technische controles uit te voeren. Dit zijn de zogenaamde safeguards.


Betere meettechnologieën

52

Het bestaande systeem van safeguards bekijkt of gevoelige nucleaire materialen aangewend worden voor het vreedzame gebruik van kernenergie. Om uit te sluiten dat nucleair materiaal wordt gebruikt voor militaire toepassingen, verifieert het IAEA regelmatig nucleaire installaties en worden de ondertekenaars van het verdrag verplicht om wijzigingen tijdig aan te geven. Het SCK•CEN is nauw betrokken bij deze safeguardinspecties. Samen met andere onderzoeksinstellingen levert het technische steun aan het agentschap. Die expertise leidt tot betere meettechnologieën zodat inspecteurs sneller en beter hun werk kunnen doen.

Proactief detecteren Het nadeel van de traditionele inspecties is echter dat de lidstaten zelf een deel van hun nucleair materiaal moeten aanmelden. Het IAEA komt vaak maar nucleaire proliferatie op het spoor wanneer de ontwikkeling van een kernwapen al op de sporen zit. Bovendien is de grens tussen een vreedzaam nucleair programma en een pa-

De FORK-detector ontwikkeld door het SCK•CEN, ingezet bij safeguards voor karakterisering van gebruikte splijtstof.

> hoofdstuk 3

“Het resultaat van onze studie is een indicatief model dat helpt om nucleaire proliferatie in een vroeg stadium op te sporen. De methodiek kan een interessante aanvulling betekenen voor de technische inspecties van het IAEA.” Steven Smet Klaas van der Meer

Een andere mogelijkheid is om nucleaire proliferatie te bekijken vanuit de vraagzijde. Deze meer politiek en minder technologisch getinte visie plaatst de motieven van een land - waarom het een kernwapen wil - en de besluitvormingsprocessen om een kernwapen te ontwikkelen centraal. Nucleaire proliferatie gebeurt volgens deze visie wanneer een staat de expliciete beslissing neemt om een kernwapen te verwerven, en dit door middel van een kernwapenprogramma, aankoop of diefstal van een kernwapen. De focus ligt hier niet alleen op de beslissing zelf (waarom neemt een staat zo’n ingrijpende beslissing?), maar ook op de manier waarop de staat het bewapeningsproces structureert. Het grote voordeel van deze vraagzijdebenadering is dat men een aantal indicatoren in een zeer vroeg stadium kan opsporen, lang voordat het IAEA objectief misbruik kan vaststellen. En het is juist in deze fase dat een land nog overtuigd kan worden om af te zien van een kernwapenprogramma.

Nieuwe indicatoren De vraag is welke factoren bij nucleaire proliferatie het besluitvormingsproces beïnvloeden en hoe zo’n proces verloopt. Samen met de Universiteit Antwerpen heeft het SCK•CEN onder grote belangstelling van het IAEA een dertigtal indicatoren opgelijst: regionale veiligheidssituatie, bondgenootschap met een nucleaire wapenstaat, soort van regime, de veiligheidsperceptie, geopolitieke situatie, beschikbaarheid van splijtbaar materiaal, technologie, importafhankelijkheid, enzovoort. Deze indicatoren geven aan waarom een land een kernwapenprogramma wel dan niet wil én kan ontwikkelen. De onderzoekspartners gingen ook na welke verschillende drempels in zo’n proces overwonnen moeten worden: de financiële toestand, het niveau van industrie en wetenschap, het overtuigen van de tegenstanders, …

Interesse van IAEA Op basis van de indicatoren wordt de situatie in een zestigtal landen vergeleken. Dat laat toe om na te gaan welke indicatoren het sterkst samenhangen met landen die in het verleden een kernwapenprogramma hebben opgestart. Het resultaat is een indicatief model dat toelaat om nucleaire proliferatie in een vroeg(er) stadium op te sporen. Dit model kan als basis dienen om een zogenaamd ‘indication & warning framework’ uit te werken, dat complementair is met de technische safeguardinspecties van het IAEA. Het nieuwe preventiesysteem van het SCK•CEN kan bijvoorbeeld helpen om in de toekomst te bepalen welke landen meer en strenger gecontroleerd moeten worden.


rallel lopend militair programma niet altijd even makkelijk op te sporen. Zo is in het verleden al meermaals gebleken dat prolifererende staten meesters zijn in het clandestien houden van hun kernwapenprogramma’s.

53

54

> hoofdstuk 4

4. Kennis en expertise delen Het SCK•CEN is een kenniscentrum met internationale weerklank. Kennis gemakkelijker beschikbaar stellen, nucleaire knowhow verspreiden, expertise delen en overdragen op de volgende generaties, zowel in de eigen organisatie als daarbuiten: voor het SCK•CEN is het de logica zelve.

55

Alexandria: naar een efficiënt centraal documentbeheer

Efficiëntere businessprocessen De kennis van zijn personeel vormt het kapitaal van het SCK•CEN. De hoeveelheid informatie die in het onderzoekscentrum omgaat, is enorm. Een centraal beheer van alle documenten is dan ook cruciaal om de geschreven expertise efficiënt te beheren, te delen en te ontsluiten. Sinds 2009 werkt het SCK•CEN aan een documentbeheersysteem: Alexandria. In 2010 werd een eerste concepttest afgerond.

Het doel van Alexandria is om de businessprocessen van het SCK•CEN te verbeteren, informatie individueel beschikbaar te maken via een gebruiksvriendelijk platform en de informatie te beheren gedurende haar volledige levenscyclus.

“Een efficiënte transfer van data tussen collega-onderzoekers en tussen verschillende generaties van experts is voor een nucleair onderzoekscentrum als het SCK•CEN van strategisch belang.” Danielle Couvreur

MYRRHA als testcase In 2009 werden in een voorbereidende studie de verschillende soorten documenten en de bijhorende processen in kaart gebracht. Voor een eerste van de tien gedefinieerde omgevingen, het project management, werd in 2010 de concepttest succesvol afgerond. De technische haalbaarheid en de gebruiksvriendelijkheid stonden hierbij centraal. Als testcase werd gekozen voor MYRRHA. Dat is immers een omvangrijk project met verschillende deelprojecten en talloze processen, kortom een complexe omgeving voor documentbeheer.


Slim informatiebeheer

56

Via een centraal platform kunnen de werknemers van het SCK•CEN in een oogopslag nagaan wie er aan een project deelneemt, kunnen ze abstracten nalezen, documenten opzoeken (vial full text en metadata) en raadplegen. Gebruikers kunnen ook zelf documenten plaatsen, vergaderingen organiseren, ... Zo’n systeem van slim documentbeheer wordt voor elk bedrijf met de dag meer onmisbaar. Voor een nucleair kenniscentrum zoals het SCK•CEN is die noodzaak nog sterker uitgesproken, omdat projecten vaak over meerdere jaren en soms zelfs decennia lopen. Een efficiënte transfer van data tussen collega-onderzoekers en tussen verschillende generaties van deskundigen is zelfs van strategisch belang.

Het systeem bleek in de geteste omgeving aan de nodige vereisten te voldoen. De concepttest vormt het fundament voor het verder uitrollen van het documentbeheersysteem over de organisatie. Binnen vijf jaar moet Alexandria over het hele SCK•CEN operationeel zijn.

Competentiemanagement In 2010 is het SCK•CEN ook gestart met het opzetten van een competentiecentrum. Dat heeft als doel om de competenties binnen het SCK•CEN beter te definiëren en moet uitgroeien tot een belangrijke tool voor het selecteren, trainen en evalueren van medewerkers. Zowel voor het personeel als voor de organisatie moet het competentiecentrum dan ook een grote troef worden. In 2010 lag de focus op gedragscompetenties, in 2012 zal het SCK•CEN de technische competenties vastleggen.

> hoofdstuk 4

Nucleaire opleidingen in internationaal perspectief

SCK•CEN prominent aanwezig in grote Europese samenwerkingsprojecten Bij alle toepassingen van radioactiviteit, nucleair maar ook bijvoorbeeld in de geneeskunde, is de kennis en kunde van de mensen één van de belangrijkste pijlers. Hun expertise moet zich verder kunnen ontwikkelen naar de toekomstige generaties. De Europese Unie voert dan ook een actief beleid op het gebied van nucleaire opleiding en vorming. Het SCK•CEN doet mee.

Over de grenzen Het SCK•CEN hecht veel belang aan de vorming van zijn werknemers. Even resoluut kijkt het SCK•CEN over de grenzen heen, en helpt het mee trainingsprogramma’s voor externen in België en op Europees niveau te ontwikkelen.

Zo participeert het SCK•CEN in verschillende Europese projecten binnen het Zevende Kaderprogramma en draagt het bij tot de internationale uitwisseling van trainingsexpertise. In het ENETRAP IIproject (European Network for Education and Training in Radiation Protection) speelt het SCK•CEN als coördinator een voortrekkersrol, in andere projecten is het een actieve partner.


Cursus over paraatheid en respons in geval van nucleaire of radiologische noodsituaties.

57

Prima geplaatst als internationale partner


Het is opvallend: terwijl het gebruik van ioniserende straling nog steeds aan belang wint, neemt het aantal experts in stralingsbescherming af. De expertise om ioniserende straling veilig te gebruiken en in de toekomst nieuwe technologieën te ontwikkelen, is nochtans cruciaal. Door goede voorbeelden uit te wisselen en Europese opleidingen rond stralingsbescherming te verbeteren, willen twaalf Europese partners in het ENETRAP II-project onder meer de opleiding van een RPO (Radiation Protection Officer) en een RPE (Radiation Protection Expert) standaardiseren. Ook het introduceren van een trainingspaspoort voor stralingsbescherming - als een middel om de vormingen in heel Europa te erkennen - ligt op tafel. Het SCK•CEN biedt al jaren opleidingen (en opleidingsinfrastructuren) rond stralingsbescherming aan. Het onderzoekscentrum is dan ook prima geplaatst om ENETRAP II te coördineren.

58

In TRASNUSAFE (Training schemes on nuclear safety culture) bekijken meer dan 20 internationale partners het bredere plaatje. Het doel: de veiligheidscultuur in de nucleaire en de medische sector verder op punt stellen. De onderzoekers brengen de behoeften van exploitanten van grote nucleaire installaties en het leidinggevende personeel van radiotherapeutische ziekenhuisafdelingen in kaart en ontwikkelen trainingsschema’s die beter aan hun wensen voldoen. TRASNUSAFE is eind 2010 gestart en duurt vier jaar. Het SCK•CEN staat onder andere in voor het eerste luik van het onderzoek, de behoefteanalyse. De PISA-groep (Programme of Integration of Social Aspects in Nuclear Research) geeft adviezen en organiseert in dit kader reflectiegroepen die een transdisciplinaire basis voor vorming in stralingsbescherming en nucleaire veiligheid zullen bevragen.

In de projecten ECNET (EU-CHINA Nuclear Education and Training Cooperation) en ENEN-RUSSIA gaat de Europese Unie na wat de voordelen kunnen zijn om met respectievelijk China en Rusland samen te werken rond opleiding. De partners kijken naar de behoeften, kansen worden in kaart gebracht en een roadmap uitgestippeld.

Via het project ENEN-III (Training Scheme on Nuclear Engineering) worden jonge professionelen voorbereid om nieuwe technische nucleaire uitdagingen aan te gaan. Via seminaries, workshops, cursussen, uitwisselingen tussen organisaties en persoonlijke coaching verwerft de jonge garde de vaardigheden en kennis die nodig zijn in hun specifiek jobprofiel, zoals design engineers voor toekomstige GEN IV-reactoren. Het vastleggen van de nieuw verworven competenties in een trainingspaspoort is ook hier een mikpunt. Zo’n paspoort biedt de werknemers jobmobiliteit binnen Europa, en de werkgevers een internationale pool voor het rekruteren van medewerkers.

“Het SCK•CEN maakt deel uit van een netwerk van kenniscentra en onderzoeksinstellingen over heel Europa, en zelfs verder. Dat we zoveel expertise hebben, maakt van ons een gewaardeerde partner in heel wat internationale opleidingsprojecten.”

Ook buiten het Zevende Kaderprogramma zet het SCK•CEN mee internationale academische programma’s op. Zo werd in 2010 een Memorandum of Understanding ondertekend met de Universiteit van Pisa.

Michèle Coeck

> hoofdstuk 4

Kennisoverdracht naar de nieuwe generatie: jongeren verkennen het SCK•CEN

Klassenbezoeken op maat Het SCK•CEN geeft de laatstejaarsstudenten van de wetenschappelijke richtingen in ASO en TSO de kans om met hun klas het SCK•CEN te bezoeken. In 2010 kreeg het SCK•CEN 129 jongeren over de vloer die konden kennismaken met de onderzoekers, hun labo’s en hun research. De klas kan een geleid bezoek kiezen. Momenteel zijn er drie thema’s uitgewerkt: Reactortechnologie: tijdens deze rondleiding worden de studenten vertrouwd gemaakt met de werking van een reactor. De verschillende historische mijlpalen in de ontwikkeling van de nucleaire technologie worden toegelicht, en het eindigt met een blik op de toekomst: de ontwikkeling van GEN IVreactoren.

Radioactief afval: één van de grote uitdagingen van de komende jaren wordt toegelicht. De studenten bezoeken het ondergrondse laboratorium HADES en leren er over SCK•CEN’s onderzoek rond berging van radioactief afval en het afvalbeleid. Ruimtevaartonderzoek: De mens verblijft meer en meer in de ruimte. Het SCK•CEN speelt een belangrijke rol in het ruimtevaartonderzoek op gebied van microbiologie, humane biologie en stralingsdosimetrie. Wat is de impact bij mensen, bacteriën en planten van kosmische straling in combinatie met gewichtloosheid? Deze studies gebeuren in samenwerking met internationale partners. Met de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA ontwikkelt het SCK•CEN onder andere biologische systemen om water te zuiveren en afval tot zuurstof en voedsel te recycleren voor lange ruimtemissies. Jongeren kunnen in de labo’s de theorie toetsen aan de praktijk wat hen duidelijk aanspreekt. Dat deze kennismakingen tot nu toe als ‘klassebezoeken’ werden geëvalueerd, is een goede stimulans om hiermee verder te gaan.


Een van de pijlers in de opleidingsactiviteiten van het SCK•CEN is de begeleiding van studenten. Het Studiecentrum stelt zijn installaties en zijn wetenschappers ter beschikking om de begeleiding te verzorgen van doctoraats-, master- en bachelorstudenten. Ook de laatstejaars van het middelbaar onderwijs zijn welkom!

59

Algemeen jaaroverzicht Interne Dienst voor Preventie en Bescherming op het Werk Het SCK•CEN is een klasse A-bedrijf volgens de Wet op het Welzijn, vandaar de verplichting om over een Interne Dienst voor Preventie en Bescherming op het Werk (IDPBW) te beschikken. Deze heeft als voornaamste taken arbeidsveiligheid en -hygiëne, ergonomie, medische opvolging, milieu-impact, socio-psychologische factoren en pesten op het werk. Daarnaast is het SCK•CEN ook een klasse 1-bedrijf volgens de ARBIS-wet betreffende de bescherming tegen de gevaren van ioniserende stralingen. Daarom is in IDPBW een dienst voor fysische controle geïntegreerd. Deze dienst houdt toezicht op het gebruik van apparaten, installaties en producten die ioniserende stralen voortbrengen of ioniserende bronnen bevatten.


Expertoordeel Om de bescherming van het personeel, de bevolking en het leefmilieu te waarborgen, maar ook

60

om de goede werking van de installaties op lange termijn te bestendigen, is een veilige uitbating van nucleaire installaties cruciaal. In het kader van zijn wettelijke verplichtingen beoordeelt IDPBW de veiligheid van de installaties. Zo geeft de dienst zijn expertoordeel wanneer binnen het SCK•CEN nieuwe experimenten worden opgezet of nieuwe installaties in gebruik worden genomen. IDPBW ziet ook toe op de veiligheid van de werknemers (intern en extern) en de mogelijke impact op het milieu. Bel V, het controleorganisme van het FANC, houdt toezicht op het correct functioneren van de dienst voor fysische controle. Periodieke veiligheidsevaluaties Het SCK•CEN streeft voortdurend naar verbeteringen om het veiligheidsniveau verder te verhogen. Daarbovenop is het SCK•CEN verplicht om in het kader van de nucleaire vergunning iedere tien jaar een globale veiligheidsevaluatie uit te voeren. De vorige periodieke veiligheidsevaluatie (PVE) dateert van 2006, de volgende is voorzien in 2016. In

> jaaroverzicht

In 2009 heeft IDPBW een nieuw interventievoertuig aangeschaft. Dat voertuig is volledig uitgerust om radiologische metingen ten velde uit te voeren en kan ook door derden worden ingehuurd. Opleiding en vorming IDPBW stelt zijn uitgebreide veiligheidsexpertise ter beschikking, zowel binnen het SCK•CEN als daarbuiten. De permanente vorming van het personeel op het gebied van stralingsbescherming, wetgeving en veiligheidscultuur behoren tot zijn takenpakket. IDPBW is ook actief betrokken bij de academische opleidingen en praktijkcursussen die het SCK•CEN organiseert. In de samenwerking met nationale en internationale instanties speelt IDPBW een centrale rol omwille van zijn expertise en knowhow.

Renovatie van de SCK•CENgebouwen verloopt volgens plan De gebouwen op de SCK•CEN-site in Mol dateren van de jaren 1950 en 1960. De laatste jaren traden hier en daar typische verouderingskwalen op. Daarom is het SCK•CEN in 2008 gestart met een grootscheeps, tien jaar durend renovatieprogramma, waarbij ook de elektriciteitsvoorzieningen en verwarmingsinstallaties onder handen worden genomen. Na de renovatiewerken zullen de gebouwen voor minstens twintig jaar aangepast zijn aan de moderne eisen op het vlak van energieprestatie, brandveiligheid en isolatie. De renovatieplannen houden wel rekening met de eigenheid van de SCK•CEN-gebouwen. Die hebben immers sinds lang een plaats veroverd in het industriële erfgoed van de regio. Voor het hele renovatieprogramma is 20 miljoen euro vrijgemaakt.

Het geheel van evaluaties en veiligheidsverbeteringen houdt de veiligheid van de installaties op peil. Zodoende wordt een veilige uitbating gewaarborgd en blijven werknemers, de bevolking en het leefmilieu beschermd tegen de risico’s van ioniserende straling.

De renovatie van de SCK•CEN-site wordt systematisch, gebouw na gebouw aangepakt. In 2010 zijn de renovatiewerken aan de hoofdwerkplaats en het sanitair van het administratieve gedeelte van BR2 afgerond. De werken aan het BR1-gebouw, waar zowel de linker- als rechtervleugel worden gerenoveerd en het dak wordt hernieuwd, zullen eind 2011 klaar zijn. Op dat moment start de renovatie van het gebouw GKD, die vermoedelijk drie jaar in beslag zal nemen. Ook een aantal andere gebouwen krijgen in een latere fase een duurzame facelift. Tegen 2020 zouden de renovaties achter de rug moeten zijn. Naast de gebouwen worden onder meer ook de residentiewijk, de watertoren en de leiding voor nucleair afvalwater tussen LHMA en Belgoprocess gerenoveerd.

Het dossier over de nucleaire veiligheid van de installaties van het SCK•CEN is te raadplegen op www.fanc.fgov.be

Renoveren is enkel mogelijk als het gebouw (gedeeltelijk) wordt leeggemaakt en ontruimd. Om het personeel tijdens de werken toch een werkplek


2010 publiceerde het SCK•CEN een dossier met een stand van zaken van de periodieke evaluatie voor iedere installatie van het SCK•CEN. In het kader van de PVE onderzocht IDPBW voor BR1 de potentiële gevolgen van een aardbeving en van het volledige verlies van elektrische voeding, en stelde het waar nodig verbeterpunten voor. Voor BR2 voerde IDPBW onder meer een grondige revaluatie uit van de hogedrukkringloop CALLISTO, lichtte ze de primaire kring in zijn geheel door en volgde ze de mechanische eigenschappen van de reactorkuip op.

61


62

Dit betekende voor HRM een hele uitdaging: hoogopgeleiden zijn schaars goed op de Belgische arbeidsmarkt. HRM heeft dan ook verschillende rekruteringskanalen aangewend om voldoende medewerkers aan te werven. Uiteraard werd ook over de landsgrenzen heen naar potentiële kandidaten gezocht. Het MYRRHA-project verwelkomde in 2010 alvast 13 nieuwe medewerkers. In 2011 starten nog een tiental nieuwe medewerkers. Met een openbare aanbesteding werden er vijf medewerkers aangetrokken via studiebureaus. Er blijven voor het project nog enkele vacatures in te vullen. Opvallend maar niet toevallig kan het MYRRHAproject rekenen op grote belangstelling van heel wat kandidaten uit het buitenland. Dit betekent dat het SCK•CEN medewerkers heeft mogen ver-

Samenvatting van de sociale balans 2010

ltijd

s volt eq ijdsuiva len t

Aantal werknemers op 31/12/2010

dee

In 2010 kreeg het SCK•CEN de steun van de federale regering voor het MYRRHA-project. Om de eerste fase van dit project (tot einde 2014) tot een goed einde te brengen, ging het SCK•CEN het afgelopen jaar op zoek naar een dertigtal gemotiveerde tijdelijke of vaste medewerkers. Het SCK•CEN zocht zowel kandidaten doctor als master in de ingenieurswetenschappen, in de bio-ingenieurswetenschappen en in de industriële wetenschappen die thuis zijn in onderwerpen als kernwetenschappen, materiaalfysica, elektro-mechanica, elektriciteit, elektronica, scheikunde en informatica.

Het spreekt vanzelf dat de aanwervingen voor andere projecten en voor de vervanging van vertrekkende medewerkers tevens verder doorgaan.

ijds

Human Resources Management zoekt én vindt nieuwe werkkrachten voor MYRRHA-project

welkomen uit Frankrijk, Nederland, Zuid-Afrika, China en Zuid-Korea. Het MYRRHA-team is dus niet alleen multidisciplinair, maar ook multicultureel. Deze nieuwe medewerkers worden ingeschakeld bij de vier instituten van het SCK•CEN. Het MYRRHAproject heeft tevens geleid tot een herziening van de organisatie van het Instituut voor Geavanceerde Nucleaire Systemen.

volt

te geven, zijn er ‘hob units’ gebouwd, vlakbij het gebouw Technologie. Deze tijdelijke, maar volledig uitgeruste werkruimten zijn sinds 2010 in gebruik. Ze zijn samen 900 m² groot en bieden plaats aan 60 personeelsleden.

Totaal

581

72

626,9

Met overeenkomst van onbepaalde duur

549

71

594,5

Mannen

466

42

491,7

Vrouwen

115

30

135,2

Aantal werknemers in dienst getreden

81

Aantal werknemers uit dienst getreden

65

8

69,2

Gemiddeld aantal werknemers

570

76

618,0

81,0

> jaaroverzicht

Sinds 2009 heeft het SCK•CEN SAP ingevoerd om zijn bedrijfsprocessen verder te verbeteren. SAP is een geïntegreerd informatie- en besturingssysteem waarin alle bedrijfsmatige processen worden vastgelegd en beheerd. In 2010 werd SAP binnen de organisatie verder doorgevoerd. Ook de komende jaren zal het SCK•CEN deze inspanning voortzetten, zodat de toegevoegde waarde van het systeem voor de organisatie gemaximaliseerd kan worden.

CRM: de basis voor een centraal beheer van contacten Het centraal en nauwgezet opvolgen van contacten met de buitenwereld (partners, klanten, stakeholders, enz.) vormt een belangrijk element in de ‘business intelligence’ van een onderzoeksorganisatie als het SCK•CEN. In nauwe samenwerking met een externe partner en de interne ICT-dienst werden begin 2010 de behoeften in kaart gebracht, en werd Microsoft Dynamics CRM als softwareoplossing gekozen. In 2011 zal dit CRM-pakket effectief in gebruik worden genomen binnen het SCK•CEN.

SCK•CEN-communicatie: systematisch en divers De onderzoekers en ondersteunende diensten van het SCK•CEN hebben in de loop van de jaren tal van studies en analyses uitgevoerd, en vernieuwende projecten uitgewerkt. De geaccumuleerde kennis bevat een eindeloze hoeveelheid informatie. Een aanzienlijk deel daarvan biedt oplossingen voor maatschappelijk relevante thema’s. Het SCK•CEN stelt zich tot doel deze kennis te verspreiden via

vorming én door communicatie. De communicatie over het onderzoek dat verricht wordt aan het SCK•CEN, is systematisch en divers. Zo stond begin 2010 in het teken van de inhuldiging van het GUINEVERE-project in aanwezigheid van een 200-tal gasten en personeelsleden. GUINEVERE is een stap voorwaarts in de ontwikkeling van MYRRHA, wereldwijd het eerste demonstratiesysteem van een reactor aangestuurd door een deeltjesversneller. Topical days Een viertal keer per jaar organiseert het SCK•CEN ‘topical days’ (TD). Dit zijn wetenschappelijke bijeenkomsten waarbij de onderzoekers of gastsprekers hun research toelichten voor medewerkers van het onderzoekscentrum en externe deelnemers. In 2010 organiseerde het SCK•CEN topical days over: • Effecten van straling op instrumentatie: van componenten naar systemen • Generatie III-reactoren • Bio-informatica: from base to byte and back • 35 jaar kernfusieonderzoek op het SCK•CEN In samenwerking met het Nationaal Instituut voor Radio-elementen (IRE) en de European Isotopes Transport Association (EITA) organiseerde het SCK•CEN ook een symposium over medische radioisotopen en de rol die MYRRHA hierin zal spelen. Het symposium lokte meer dan 120 deelnemers van overal ter wereld naar het SCK•CEN. U vindt gedetailleerde informatie op http://www.sckcen.be/nl/Evenementen.


SAP als instrument voor een nog performanter SCK•CEN

63

Voor een breed publiek Naast deze evenementen, vaak bedoeld voor een select publiek, doet het SCK•CEN ook inspanningen om aan het brede publiek te tonen wie het is en wat het doet. Als onderzoeksinstelling en nucleaire site is dat nochtans niet evident. In 2010 verwelkomde het SCK•CEN 1976 bezoekers. Daarnaast wordt er ongeveer elke vijf jaar een aantal opendeurdagen gehouden. De brochures en folders, te raadplegen op de website, zijn een extra bron van informatie op maat van een breed publiek. Het SCK•CEN in de media De media zijn niet meer weg te denken uit de maatschappij en op de informatiesnelweg gaat het almaar vlugger en vlugger. In 2010 heeft het SCK•CEN dan ook een grote inspanning geleverd om de informatie in de juiste woorden en beelden te gieten en nauwe contacten met de media te onderhouden. Het SCK•CEN verstuurde ettelijke persberichten, ging in op verschillende aanvragen voor interviews, en organiseerde een mediacontactdag en een aantal persconferenties. Daarnaast volgden enkele medewerkers een mediatraining.


Interne communicatie onontbeerlijk Communiceren met de buitenwereld is essentieel, maar het SCK•CEN vergeet natuurlijk ook zijn eigen personeelsleden niet. Tijdens maandelijkse ‘lunchtalks’ krijgen de SCK•CEN-medewerkers inzicht in de diverse onderzoeksdomeinen. Omdat de gebouwen verspreid liggen op de technische site is dit eveneens dè gelegenheid om elkaar te ontmoeten of beter te leren kennen. In 2010 werd een ‘meet and greet’ georganiseerd met de collega’s van het Instituut voor Milieu, Gezondheid en Veiligheid. Dit is een van de vier instituten die in 2006 werden opgericht tijdens een grondige reorganisatie. De onderzoekers van het instituut stelden er hun werk voor.

64

Kortom, kennisoverdracht naar huidige en toekomstige generaties, zowel intern als extern staat hoog op de agenda. Het SCK•CEN zal zich blijven inspannen voor een kwalitatief informatiebeleid.

2009

Boeken Artikels in proceeding Tijdschriften Presentaties

11 85 124 378

2010

Boeken Artikels in proceeding Tijdschriften Presentaties

11 64 137 399

Wetenschappelijke output In een onderzoekscentrum als het SCK•CEN speelt de wetenschappelijke output een belangrijke rol. Om het nucleair onderzoek met andere wetenschappers te delen, de kennis te beheren, onderzoeksdocumenten te bewaren, (nieuwe) onderzoekers aan te moedigen om te publiceren en onze bijdrage

> jaaroverzicht

jaarlijks te evalueren, gebruikt het SCK•CEN een speciaal hiervoor ontwikkelde database. De niet-vertrouwelijke publicaties zijn zowel voor onderzoekers als voor het brede publiek beschikbaar via de Institutional Repository op de SCK•CEN-website. De diagrammen op de vorige bladzijde tonen voor elk medium het aantal wetenschappelijke publicaties van SCK•CEN-onderzoekers in 2009 en 2010. Omzet 54.954 Federale dotatie, kapitaalsubsidies 49.544 Andere 5.801 Financiële opbrengsten 1.625 Uitzonderlijke opbrengsten 252 Totaal opbrengsten 112.176

Financiën

2010 was ook op financieel vlak een succes: er werd een positief resultaat geboekt van 4,2 MEUR na een overdracht van 2,0 MEUR naar de bestemde fondsen. Uitgedrukt in termen van budgetuitvoering vertegenwoordigt dit een deficit van 4,9 MEUR, dat vooral kan verklaard worden door jaarlijkse investeringen die hoger lagen dan de afschrijvingen en door een aanzienlijke verhoging van onze voorraden.

Bezoldigingen 56.603 Aankopen, diensten 33.493 Voorzieningen 10.374 Afschrijvingen 5.524 Totaal uitgaven 105.994 Transfer naar bestemde fondsen -2.000 Resultaat uitgaven 4.182 2010 - in kEUR

De belangrijke toename van de cashflow (resultaat + afschrijvingen) van 2009 naar 2010 is in de eerste plaats het gevolg van de toename van de omzet (10,2 MEUR) die aanzienlijk is dankzij de zesde werkingscyclus van BR2 (netto-impact van 4,2 MEUR).


Sinds jaren is het SCK•CEN de weg ingeslagen van een gezond beleid op wetenschappelijk, structureel en financieel vlak. Het jaar 2010 werd gekenmerkt door gebeurtenissen waarvan de inhuldiging van GUINEVERE en de officiële steun van de federale regering aan het MYRRHA-project de hoekstenen zijn. Maar ook al werden de financiële middelen versterkt, toch blijft het een hele operatie om het aangevatte investeringsbeleid aan te houden, zowel voor MYRRHA als voor het geheel van de onderzoeksactiviteiten en de dienstverlening. Het SCK•CEN heeft de ambitie om het wetenschappelijk materieel en ook de klassieke infrastructuren continu te verbeteren. Het renovatieplan voor de gebouwen bedraagt 20 à 25 MEUR voor de volgende tien jaar, terwijl de investeringen voor de beveiliging van de site en de fysieke scheiding met de Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek (VITO) nog moeten ondernomen worden. De beslissing om BR2 tot in 2026 open te houden, houdt ook in dat de berylliummatrix van de reactor zal moeten vervangen worden. De vernieuwing van het informaticanetwerk en het geïntegreerd beheerssysteem vergen eveneens tijd en geld.

65

Bovendien zijn ook de onderzoeksprogramma’s van het Instituut voor Nucleaire Materiaalwetenschappen omvangrijker dan in het verleden. De jaarlijkse federale dotatie vertoont een daling (0,6 MEUR) maar de specifieke MYRRHA-dotatie deed voor het eerste jaar van de financiering 2010-2014 een inbreng van 6,0 MEUR. De toelagen van de overheid vertegenwoordigen 44,2 % van de opbrengsten. De totale kosten van het SCK•CEN in 2010 bedroegen 106,0 MEUR waarvan 53 % personeelskosten, 32 % voor aankopen en diensten, 10 % voor voorzieningen en 5 % voor afschrijvingen. De voorzieningen hebben voornamelijk betrekking tot de

verwachte uitgaven voor de toekomstige ontmanteling van installaties. De geldmiddelen zijn in 2010 terug gestegen met 11,2 MEUR tot een niveau van 88,9 MEUR. Dit staat in relatie tot de aangelegde provisies die per einde 2010 ongeveer 88,3 MEUR bedragen, of iets meer dan 50 % van het balanstotaal. In 2010 bedroeg de aangroei in provisies zelfs 10,4 MEUR. De nettostijging in werkkapitaal (kortetermijnactiva en -passiva) bedraagt 0,8 MEUR en de cashflow is na 8,4 MEUR in 2009 gestegen tot 11,7 MEUR. De investeringen blijven sinds 2008 op een hoog niveau (10,2 MEUR).

Vergelijkende balansen (in kEUR) Activa

2010-12-31

2009-12-31

2.562

1.177

Materiële vaste activa

28.478

25.179

Financiële vaste activa

5.860

5.857

Bestellingen in uitvoering

18.462

14.179

Vorderingen op ten hoogste één jaar

24.893

22.630

Geldbeleggingen

84.233

72.120

Liquide middelen

4.689

5.626

Immateriële vaste activa

Overlopende rekeningen

1.387

867

170.564

147.635

2010-12-31

2009-12-31

Eigen vermogen

48.098

41.774

Voorzieningen voor risico’s en kosten

Totaal Passiva

88.319

77.945

Schulden op meer dan één jaar

0

0

Financiële schulden

0

0

Handelsschulden

11.534

8.465

Ontvangen vooruitbetalingen

12.022

11.918

8.711

7.488

38

39

1.842

6

170.564

147.635


Belastingen, bezoldigingen en sociale lasten

66

Overige schulden Overlopende rekeningen Totaal

SCK•CEN – Studiecentrum voor Kernenergie Het SCK•CEN is een stichting van openbaar nut met een privaatrechtelijk statuut, onder voogdij van de Belgische federale minister van Energie. Laboratoria SCK•CEN, Boeretang 200, BE-2400 MOL Maatschappelijke zetel SCK•CEN, Herrmann-Debrouxlaan 40, BE-1160 BRUSSEL Verantwoordelijke uitgever Eric van Walle Directeur-generaal Copyright © 2011 – SCK•CEN Dit werk is auteursrechtelijk beschermd (2011). Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van het SCK•CEN. Vorm artoos.be

Contact SCK•CEN Boeretang 200 BE-2400 MOL Tel. +32 14 33 25 86 Fax +32 14 33 25 84 [email protected] www.sckcen.be

STUDIECENTRUM VOOR KERNENERGIE CENTRE D’ETUDE DE L’ENERGIE NUCLEAIRE

Onderzoek naar een duurzame optie

Recommend Documents