Zoutkoepels, een opslagplaats voor kernafval? Wat is er geleerd van de kernafvalopslag in Asse en Yucca Mountain?
Samenvatting In Nederland wordt er al jaren gezocht naar een permanente opslagplaats voor kernafval. Zoutkoepels behoren wegens hun goede structuur tot een mogelijke duurzame opslagplaats. In dit onderzoek worden de risico’s die de kernafvalopslag in de zoutmijn in Asse en de permanente opslagplaats Yucca Mountain met zich mee brachten vergeleken met de mogelijke Nederlandse opslag in zoutkoepels. Er wordt onderzocht of Nederlandse zoutkoepels geschikt zijn voor de opslag van kernafval. Het blijkt dat er teveel onzekerheden zijn wat betreft instortingsgevaar van de zoutkoepel. Verkorting van de levensduur van kernafval is nog niet toepasbaar. Daarbij voelen omwonenden van een kernafvalopslag plaats zich achtergesteld, waardoor het noodzakelijk is een brede discussie op gang te brengen tussen technici en de bevolking. Succesvolle besluitvorming betreffende kernafvalopslag zal hiervan afhankelijk zijn. Geconcludeerd kan worden dat zoutkoepels momenteel geen optie voor permanente kernafvalopslag zijn.
Auteurs: Nina Jansen (5793939), Laurien Schreuder (5694132), Nathalia Vredeveld (5781930), Lukas Wolzak (5788021). Vak: Thema 3 Tutor: Lucy Kerstens Vakdocent: Lucas Reijnders Aantal woorden: Datum voltooiing: 22 januari 2010
Inhoudsopgave
1. Inleiding
Pag. 4
2. Verantwoording interdisciplinair karakter
Pag. 6
3. Disciplinaire onderzoeken
Pag. 7
Ondergrondse bewegingen
Pag. 7
De casus Yucca Mountain
Pag. 7
Het ontstaan van zoutkoepels in Nederland
Pag. 8
Geologische ligging zoutkoepels Nederland
Pag. 8
Geologische stabiliteit Nederland
Pag. 8
Subconclusie
Pag. 9
Mechanische stabiliteit van zoutkoepels
Pag. 10
De casus Asse
Pag. 10
Fracturen door artificiële verandering in het opslaggesteente
Pag. 11
Bepaling van de grondwaterstroom
Pag. 11
Geologische evolutie en lange termijn opslag
Pag. 11
Subconclusie
Pag. 12
Levensduurverkorting van kernafval
Pag. 13
Splijtingsproducten en actiniden
Pag. 13
Uranium als drager
Pag. 13
Thorium als drager
Pag. 14
De Rubbiatron
Pag. 14
Energie opwekken en Actiniden verbranden
Pag. 15
Subconclusie
Pag. 15
De weerstand van omwonenden tegen de opslag van kernafval
Pag. 16
De casus Yucca Mountain
Pag. 16
De aard van de weerstand van de omwonenden in Nederland
Pag. 16 2
Terugdringen van de weerstand in Nederland
Pag. 17
Subconclusie
Pag. 18
4. Conclusie
Pag. 19
5. Discussie
Pag. 21
6. Literatuur
Pag. 22
7. Bijlagen
Pag. 25
3
Inleiding In de jaren ’70 en ’80 van de vorige eeuw vonden er in Nederland massale protesten plaats tegen kernenergie (Damveld 2003). De maatschappij vond het onaanvaardbaar om komende generaties op te zadelen met lang levend kernafval. Na de ramp in Tsjernobyl worden plannen voor nieuwe kerncentrales echter snel van tafel geschoven. Hiermee eindigde de commotie rondom kernenergie in Nederland in de jaren ‘90. De regering overweegt echter om een nieuwe kerncentrale te bouwen. De discussie over de opslag van kernafval laait hierdoor ook weer op. Daarnaast wil de Europese Unie de lidstaten met een ontwerp richtlijn verplichten een definitieve opslag plek voor hun kernafval aan te wijzen. De huidige opslag van kernafval in gewapende betonnen bunkers bij de Centrale Organisatie Voor Radioactief Afval (COVRA) te Vlissingen is niet een definitieve opslag plek. In het Energierapport van 2008 schrijft de huidige minister van milieu Cramer: “Naar de huidige stand van de wetenschap en techniek is alleen ondergrondse berging geschikt als definitieve eindberging.” (Damveld 2008). Hiermee komen de zoutkoepels in het noorden van het land weer in beeld. De Commissie Radioactief Afval (CORA) stelt dat alleen diepgelegen zoutkoepels in aanmerking komen voor de opslag. Hieraan blijken in Nederland de zoutkoepels in Ternaard, Winschoten, Hooghalen, Anloo en Gasselte te voldoen. Al in de jaren ‘70 heeft de regering overwogen om in Nederlandse zoutkoepels radioactief afval in op te slaan. Dit omdat in de zoutkoepel Asse in Duitsland toen ter tijd licht en middel radioactief afval werd opgeslagen (Damveld 2008). Hoog radioactief materiaal is er echter nooit gekomen. Het bleek namelijk dat de ruimten die in de zoutmijn zijn aangelegd verzakten. De stabiliteit van de ruimten nam af en er dreigde instortingsgevaar. Uit onderzoek blijkt dat er vanaf 1988 dagelijks 11.5 kubieke meter grondwater de mijn binnenstroomt (Damveld 2008). Gevaar hiervan is dat er radioactieve stoffen in het grondwater terecht kunnen komen. Hiervoor zijn door de Duitse overheid maatregelen genomen, maar het blijkt dat de veiligheid maar tot 2014 gegarandeerd kan worden. 4
Een permanente opslagplaats voor kernafval van de Verenigde Staten was tot voor kort Yucca Mountain in Nevada (Marsh 2009). Op deze plek bestaat echter het risico dat de ondergrondse activiteit zal leiden tot een aardbeving. Een aardbeving zou ertoe kunnen leiden dat de opslag beschadigt of zelfs instort, waardoor er radioactieve stoffen in de grond kunnen komen (Christopherson 2007). In 2009 heeft Barack Obama de subsidie voor de kernafvalopslag in Yucca Mountain drastisch teruggedrongen (WISE 2009). Inwoners van Nevada zullen hier niet op tegen zijn, aangezien uit onderzoek blijkt dat zij de opslag van kernafval associëren met gevaar, dood en vervuiling (Slovic, Layman, Flynn 1991). Om in Nederland permanente opslag van kernafval in zoutkoepels te heroverwegen zal onderzocht worden of de risico’s die in de zoutmijn in Asse en de permanente opslagplaats Yucca Mountain een rol speelden ook bij de Nederlandse opslag in zoutkoepels aan de orde kunnen zijn. Hierbij zullen verschillende disciplines de volgende onderzoeksvraag beantwoorden, gevolgd door een interdisciplinaire conclusie. Zijn Nederlandse zoutkoepels geschikt voor de opslag van kernafval?
5
Verantwoording interdisciplinair karakter In het onderzoek naar de maatschappelijke en ethische aspecten van de terughaalbare opslag van kernafval van Damveld (2000) wordt de veelzijdigheid van het kernafvalprobleem doeltreffend beschreven. Damveld stelt: “Als we een duurzame en ethische vorm van opslag willen is het noodzakelijk dat de technische en maatschappelijke aspecten moeten worden bestudeerd (niet los van elkaar maar in 1 onderzoek). Daarnaast moet er een discussie tussen technici en sociale wetenschappers of bevolking komen. Door technische en maatschappelijke kanten met elkaar te verbinden kan er een evenwichtigere discussie ontstaan over de opslag van kernafval”. Voor een duurzame oplossing is het dus noodzakelijk het kernafvalprobleem vanuit verschillende disciplines te benaderen en deze disciplines te integreren. De verschillende disciplines tonen onderlinge verschillen maar er is ook een zekere overlap mogelijk. Hierdoor is er sprake is van ‘grens disciplinariteit’, het geen kan zorgen voor een beter begrip van het probleem (Repko 2008, p. 152-153). Hoe deze grens disciplinariteit zich manifesteert is te zien in figuur 1 uit de bijlagen. Zoals uit deze figuur blijkt zal er moeten worden onderzocht of in Nederland net als in Yucca Mountain ondergrondse activiteit een risico kan zijn. Dit onderzoek wordt gedaan vanuit de discipline geochemie. Vervolgens wordt vanuit de natuurkunde onderzocht of in zoutkoepels in Nederland net als in Asse ook instortingsgevaar en kans op binnenstromend grondwater een bedreiging vormen. Op grond van deze bevindingen wordt met behulp van de scheikunde gekeken of levensduurverkorting de realiseerbaarheid van kernafvalopslag in zoutkoepels kan vergroten. Zonder de medewerking van omwonenden kunnen de plannen tot het realiseren van een duurzame opslagplaats voor kernafval echter belemmerd worden. Daarom wordt er vanuit de sociale geografie onderzoek verricht naar de aard van de weerstand van de omwonenden en hoe deze weerstand teruggedrongen kan worden.
6
Disciplinaire onderzoeken Hier volgen de onderzoeken die zijn uitgevoerd respectievelijk vanuit de disciplines geochemie, natuurkunde, scheikunde en sociale geografie. Ondergrondse bewegingen Yucca Mountain, een kernafvalopslag in de Verenigde staten, ligt in een gebied met relatief veel ondergrondse activiteit. Ondergrondse activiteit kan gepaard gaan met aardbevingen waardoor het opgeslagen kernafval mogelijk in aanraking komt met zijn omgeving. Bij de definitieve ondergrondse opslag van kernafval is het daarom van groot belang dat er rekening wordt gehouden met ondergrondse activiteit rond de mogelijke opslagplaats. De ondergrondse activiteit in Nederland wordt daarom vergeleken met de risico’s die in Yucca Mountain spelen. Hiervoor wordt de geologische ligging van de zoutkoepels rondom Assen, Drenthe nader onderzocht. De casus Yucca Mountain Kernafval van de Verenigde Staten ligt opgeslagen in Yucca Mountain in de staat Nevada. Yucca Mountain is ontstaan uit erupties van de Caldera vulkaan die 12 miljoen jaar geleden uitbarstte tijdens het Mioceen (Stuckless 2007). De berg bestaat voornamelijk uit alkali basalt, een steensoort die is ontstaan uit de afkoeling van magma (Marsh 2009). Yucca Mountain ligt op de rand van de Noord-Amerikaanse plaat. Deze plaat schuift langzaam in de richting van de Pacifische plaat. Er is sprake van een transforme korstbeweging (Christopherson 2007). Hierdoor schuiven de twee platen langs elkaar. Dit heeft als gevolg dat er erg veel ondergrondse activiteit is, met als gevolg dat er veel aardbevingen waarneembaar zijn, zoals in figuur 2 uit de bijlagen te zien is. Deze activiteiten zijn niet gevaarlijk voor Yucca Mountain, omdat de bevingen die gemeten zijn niet groter zijn dan 2.5 op de schaal van Richter. Toch brengt deze transforme korstbeweging een grote onzekerheid met zich mee. Zo heeft transformale korstbeweging in Kobe, Japan in 1995 een aardbeving van 7.2 op de schaal van Richter veroorzaakt (Christopherson 2007).
7
Het ontstaan van zoutkoepels in Nederland Als water in een gesloten ruimte verdampt gaan de zouten die zich in het water bevinden uitkristalliseren. Dit indampingsproces zorgt voor lagen zout die variëren van dikte. Dit proces is het begin van de vorming van zoutkoepels en heeft circa 100.000.000 jaar geleden plaatsgevonden tijdens het Perm tijdperk (Bosch 1990). Het meest voorkomende zout is NaCl, steenzout, dat als eigenschap heeft dat het onder invloed van druk vervormt, maar niet breekt. De combinatie van zwaartekracht en druk kan tot gevolg hebben dat de zoutlaag gaat bewegen richting andere aardlagen en er uitstulpingen ontstaan, zogenaamde diapieren (Berendsen 1997). De bovenste gedeelten van de diapier is de ‘zoutkoepel’, waar mogelijk kernafval in kan worden opgeslagen. Geologische ligging zoutkoepels Nederland De ondergrond van Nederland is uit verschillende gesteentelagen opgebouwd. De Noord-Nederlandse bovenlaag bestaat uit verschillende lithologische lagen die uiteenlopen van fijn tot grof zand met stenen en grind tot mengsels van zand, klei en leem (Mulder, de, Geluk, Ritsema, Westerhoff, Wong 2003). In figuur 3 uit de bijlagen is van de verschillende aardlagen waaruit de aardkorst onder Gasselte, Drenthe is opgebouwd het profiel te zien. Door de zoutvloei tijdens het Boven Perm en Trias zijn er dikteverschillen waarneembaar in de verschillende lagen. De zoutkoepel die hieruit is ontstaan is ook in deze figuur te zien. Geologische stabiliteit Nederland Nederland ligt in het midden van een continentale plaat, de Eurasiatische plaat (zie figuur 4 uit de bijlagen). Hierdoor zijn er niet veel spanningen in de ondergrond waarneembaar (Mulder et al, 2003). Volgens Henk Pagnier, werkzaam bij TNO, vormen ondergrondse bewegingen geen gevaar voor zoutkoepels in Nederland. Nederland is tektonisch gelegen op een rustig deel van de Noordwest Europese plaat. Daarnaast is sinds het Krijt tijdperk geen magmatische activiteit meer opgetreden in ondiep (<5000 meter) gelegen gesteenten, aldus Pagnier. De zoutkoepels in Nederland liggen op een diepte tot ongeveer 300 meter onder het aardoppervlak (Berendsen,
8
1997). Magmatische activiteit zal dus zeer waarschijnlijk geen gevaar vormen voor zoutkoepels op deze diepte. Subconclusie Doordat Yucca Mountain op de rand van de Noord-Amerikaanse plaat ligt is er veel ondergrondse activiteit. Hierdoor is de kans om in de toekomst door een zware aardbeving te worden getroffen aanwezig. Voor de zoutkoepels in Nederland geldt dit niet. Door de veilige ligging midden op de Euraziatische plaat is het zeer onwaarschijnlijk dat ondergrondse activiteit een gevaar zal vormen voor opslag in zoutkoepels. Hierbij moet echter wel worden opgemerkt dat het moeilijk is te voorspellen hoe aardplaten zich precies gaan gedragen in de toekomst.
9
Mechanische Stabiliteit van Zoutkoepels Om te bepalen of zoutkoepels geschikt zijn als permanente opslagplaats van kernafval is het belangrijk om te onderzoeken in hoeverre de mechanische stabiliteit van de zoutkoepel verandert met de tijd. Hierbij spelen twee belangrijke factoren een rol. Ten eerste is het belangrijk te bepalen in hoeverre de door uitgraving verstoorde gebieden (EdZ) en beschadigde gebieden (EDZ) zorgen voor micro- en macrofracturen, situ stress en het herstructureren van de kristalstructuur van het zout. Ten tweede is het belangrijk te bepalen of de eventuele opslagplaats stabiel blijft tijdens de geologische evolutie en de kans te bepalen of grondwater in de loop der eeuwen met het hoogradioactief afval in aanraking kan komen. De casus Asse In het verleden is gebleken dat ondanks veel onderzoek vooraf, ondergrondse mijnen als definitieve opslagplaatsen voor hoogradioactief afval niet veilig waren. Een voorbeeld hiervan is de zoutmijn in Asse, Duitsland. Van tevoren werd er door middel van wetenschappelijke modellen en semi-empirisch onderzoek bepaald dat de mijnen een goede opslagplaats zouden zijn. Maar na een aantal jaar bleek dat er onverwachte herrangeringen plaatsvonden in de gesteenten met als resultaat dat zout in de groeven begon te stromen (Dettman 2007). Uit een toestandsanalyse van de zoutmijn in Asse bleek dat deze mechanisch instabiel was en dat kruipend zout ervoor zorgde dat er nieuwe waterpaden ontstonden (Minkley, Kamlot 2007). Uit bovenstaand voorbeeld komt naar voren dat de wetenschap niet in staat was de veiligheid van de mijn te garanderen. Nu de Nederlandse regering overweegt kernafval permanent op te slaan in de zoutkoepels in het noorden van Nederland, is het belangrijk te kijken of de problemen die naar voren kwamen bij de Asse zoutmijn ook in Nederland een gevaar kunnen vormen. In Nederland is men vooral geïnteresseerd in steenzout voor ondergrondse opslag, omdat het goede eigenschappen bezit. Steenzout heeft een zeer stevige goede thermische geleiding en bevat weinig vloeistof en gas. Ook is het gesteente zeer 10
elastisch. Ruimten in steenzout hebben geen mijnbouwtechnische ondersteuning nodig en door de elasticiteit sluiten zij zichzelf in de loop der tijd. (Langer 2000) Fracturen door artificiële verandering in het opslaggesteente Tijdens de uitgraving en boring van het zout ontstaan er verstoorde (EdZ) en beschadigde gebieden (EDZ). Er ontstaan micro- en macrofracturen, de situ stress verandert en de zoutstructuren herstructureren zich. Dit kan grote gevolgen met zich meebrengen voor de permeabiliteit en de stabiliteit van de mijn. Grondwater krijgt een grotere kans om zich door de fracturen te bewegen en het kernafval te bereiken (Push, Weber 2007). Op de plekken van de uithollingen daalt de vloeistofdruk tot nul waardoor het grondwater zich vanzelf naar de uithollingen beweegt (Tsjang 2004). Het blijkt lastig te bepalen in hoeverre dit een gevaar vormt omdat de gesteenten die in de natuur voorkomen niet geheel homogeen zijn. Zeker is dat de opslagplaats instabiel wordt tijdens het uitgravingproces. Maar het vergt een zeer precies onderzoek van de desbetreffende situ om te bepalen of vloeistof zich naar het kernafval kan toe bewegen. Bepaling van de grondwaterstroom Omdat de zoutlagen zich tot enkele kilometers onder de grond bevinden is het lastig om te bepalen waar het grondwater precies stroomt. Zelfs al mochten er in de toekomst methoden worden gevonden waarmee precies kan worden bepaald waar het grondwater stroomt, er bestaat toch een grote kans dat deze stromen veranderen na de uitgravingen. Dit is omdat de permeabiliteit en de vloeistofdruk veranderen. Ook kunnen over lange tijd de grondstromen veranderen ten gevolge van toenemende geologische activiteit gedurende de evolutie (Langer 2000). Geologische evolutie en lange termijn opslag Aan de hand van natuurlijke analogie is de voorspelling gedaan dat de zoutformaties voor meer dan 10^8 jaar blijven bestaan (Langer 2000), lang genoeg voor het afval om zijn toxische eigenschappen te verliezen. Dit is echter een zeer onbetrouwbare schatting. Deze schatting is vrijwel alleen gebaseerd op het onderzoek dat aantoonde 11
dat een aantal zoutformaties, onder andere de zoutformatie in Gorleben, de afgelopen miljoenen jaren stabiel zijn gebleven (Langer 2000). De stabiliteit kan daarmee niet gegarandeerd worden. Er is aangetoond dat een groot deel van het zout is opgelost gedurende deze geologische tijdschaal (Langer 2000). Daarnaast bestaat er altijd een mogelijkheid dat de zoutlagen de komende duizenden jaren gaan verschuiven en er water bij het opgeslagen afval komt. Ook werd bij de casus Yucca Mountain genoemd dat het afval in de loop der tijd mogelijk met magma in aanraking kan komen en is aangetoond dat zodra er scheuren mochten ontstaan in de zoutformaties er een kans is dat de zoutlagen die zich tot 300 meter diep onder de grond bevinden naar boven bewegen (Berendsen 1997). Deze beweging kan het kernafval mee naar het aardoppervlak brengen, waardoor het kernafval in aanraking kan komen met het grondwater. Ook kunnen de bewegingen van de aardlagen, die drukveranderingen veroorzaken, de kans op instortingsgevaar van de opslagplaats verhogen. Tenslotte zijn wetenschappers, zoals eerder al genoemd niet in staat te voorspellen hoe het menselijk ingrijpen op de lange termijn de stabiliteit van het gesteente zal beïnvloeden. Subconclusie De casus Asse leert ons dat ondanks onderzoek vooraf altijd de kans bestaat dat de mijn instort. Er zijn zoveel parameters dat er altijd factoren zijn die niet in acht zijn genomen. Hierdoor zijn de modellen vaak incompleet en kan er slechts een deel van de evolutie worden voorspeld. Ook blijkt dat de zoutformaties veel minder stevig zijn na menselijk ingrijpen, vanwege de schade en verstoorde gebieden die de uitgravingen met zich meebrengen. Een ander punt is dat tijdens de geologische evolutie de zoutlagen zich zodanig kunnen herstructureren dat de mijn instort of het grondwater het toxische afval kan bereiken. Waarschijnlijk is het in de toekomst door middel van veel insitu tests mogelijk voor en met name na de uitgravingen te bepalen of een opslagplaats mechanisch stabiel is. Dit kan echter alleen gedaan worden voor de korte termijn. Over een langere termijn wordt de voorspelling te onzeker.
12
Levensduurverkorting van kernafval Kernafval bestaat uit verschillende radioactieve stoffen. Sommige van deze radioactieve stoffen verliezen hun radioactiviteit pas na honderdduizenden jaren. Dit maakt opslag voor deze periode noodzakelijk. Als de levensduur van deze langlevende radioactieve stoffen verkort zou kunnen worden is enkel nog korte termijn opslag nodig. Splijtingsproducten en actiniden Om energie op te wekken wordt in de meeste kernreactoren uranium gespleten. De U235 kernen splijten als zij worden geraakt door een neutron met een bepaalde snelheid (Heijn 1998). De kern valt hierdoor uiteen in twee lichtere splijtingsproducten. Het uranium bestaat echter ook uit U-238 kernen. Deze kernen zullen niet splijten, maar het neutron invangen, waardoor juist een zwaardere kern ontstaat. Deze zwaardere kernen kunnen op hun beurt ook weer neutronen invangen, waardoor er steeds zwaardere kernen kunnen ontstaan. Deze zware kernen zijn instabiel en vervallen tot elementen met een hoger atoomnummer dan uranium. Deze elementen worden actiniden genoemd, omdat hun chemische eigenschappen lijken op die van actinium (Heijn 1998). De splijtingsproducten en actiniden verschillen sterk in hun levensduur. In figuur 5 uit de bijlagen is te zien dat de splijtingsproducten een levensduur hebben van enkele honderden jaren, terwijl de actiniden een levensduur van 250.000 jaar hebben. Om de levensduur van radioactief afval te verkorten moet de levensduur van de actiniden worden verkort of er moeten er geen actiniden meer in het kernafval voorkomen. Uranium als drager De U-238 kernen waaruit de actiniden ontstaan fungeren als drager voor de splijtbare U-235 kernen. Een drager is het verpakkingsmateriaal voor de splijtbare kernen en de opslag voor de splijtingsproducten en de actiniden. Het vervangen van U-238 als drager door een drager die geen neutronen invangt zou de vorming van actiniden sterk verminderen. Het vinden van een geschikte drager is echter lastig omdat deze bestand moet zijn tegen bombardementen van neutronen, alfadeeltjes en splijtingsproducten (Heijn 1998). 13
Thorium als drager Een andere optie is U-238 als drager vervangen door Thorium. Th-232 heeft namelijk enkele grote voordelen ten opzichte van Uranium. Zo produceert Th-232 naast U-233 bijna geen andere actiniden (Rubbia 1994). Daarnaast komt Th-232 met 12 gram per ton drie keer zoveel voor in de aardkorst dan Uranium (Carminati 1993). Ook is Th232 veel minder toxisch tijdens de winning er van dan Uranium. Th-232 kan net als U-238 een neutron invangen waardoor het splijtbare U-233 ontstaat volgens de volgende reactie:
Het ontstane U-233 hoeft echter geen langlevend radioactief afval te zijn, maar zou juist kunnen dienen als nieuwe splijtstof. Een nieuwe generatie reactoren met Th-232 als drager annex kweekstof voor U-233, waar het gegenereerde U-233 weer wordt ingebracht als splijtstof, zou daarom een goede optie zijn (Rubbia 1995). Dit reactortype zal voldoende neutronen moeten kunnen maken om het kweekproces van U-233 uit Thorium te kunnen uitvoeren. Het ontwerp dat de meeste toekomst lijkt te hebben is de Energy Amplifier, genaamd rubbiatron (figuur 6 uit de bijlagen), van de Nobelprijswinnaar Carlos Rubia (Heijn 1998).
De Rubbiatron Om een kernreactor geheel op een Th-232 en U-232 cyclus te kunnen laten draaien moeten er voldoende neutronen beschikbaar zijn. Deze neutronen moeten daarnaast kunnen worden geproduceerd met een hoge energetische efficiëntie. Bij de rubbiatron is dit probleem overwonnen door een deeltjesversneller als externe neutronenbron te gebruiken (Rubbia 1995). In een cyclotron worden protonen versneld. Met de hoog energetische protonen wordt vloeibaar lood beschoten. Door elastische botsingen tussen protonen en loodkernen ontstaan grote hoeveelheden neutronen. Het versnellen van protonen kost relatief weinig energie waardoor de cyclotron gevoed kan worden door de energie die vrijkomt uit de reactor. De reactor wordt gevoed met de neutronen die vrijkomen bij de spallatie. Deze neutronen worden geleid naar de reactorkern met 14
daarin Th-232 en U-233. In de reactor wordt gebruik gemaakt van vloeibaar en vast lood als spallatie doelwit, moderator en koelmiddel (Rubbia 1997). Bij kernsplijting komen neutronen vrij die weer andere uraniumkernen doen splijten. Op deze manier ontstaat een kettingreactie. Een kernreactor bereikt zijn kritische punt als het aantal neutronen in de reactor constant blijft. Maar om genoeg neutronen te genereren om de kettingreactie in de reactor te starten moet de reactor eerst bovenkritisch worden gemaakt. Het gevaar hiervan is dat het aantal neutronen dusdanig toeneemt dat de kettingreactie niet meer te controleren is. Een groot voordeel van de rubbiatron is dat het een subkritische reactor is. Door gebruik te maken van een externe neutronenbron hoeft de rubbiatron nooit bovenkritisch te zijn (Rubbia 1997). Energie opwekken en Actiniden verbranden In plaats van U-233 kunnen er ook andere actiniden in de reactor worden ingebracht om te worden verspleten tot kort levende splijtingsproducten. Rubbia meent echter dat er onderscheid moet worden gemaakt tussen energieproductie en het verbranden van actiniden (Rubbia 1995). Verbranden van actiniden vereist namelijk een zo hoog mogelijke neutronenflux. De actiniden moeten namelijk zoveel mogelijk neutronen invangen in een korte tijd, zodat er zware instabiele kernen ontstaan. Deze instabiele kernen kunnen vervolgens gemakkelijk worden gespleten tot splijtingsproducten. Voor energie productie is juist een lagere neutronenflux beter, omdat de Pa-233 kernen de tijd moeten hebben om tot U-233 te kunnen vervallen (Rubbia 1995). Subconclusie Thorium lijkt grote potentie te hebben als drager in de brandstof voor nieuwe reactoren zoals de Rubbiatron. Met de Rubbiatron die een Thorium-Uranium cyclus onderhoudt zou het in de toekomst mogelijk zijn om kernafval te produceren met een levensduur van rond de 250 jaar. Wel blijft opwerking van de opgebrande splijtstof noodzakelijk. Een Rubbiatron met een hoge neutronenflux kan daarnaast worden ingezet om de kleine hoeveelheid geproduceerde actiniden te verbranden tot kort levende splijtingsproducten.
15
De weerstand van omwonenden tegen de opslag van kernafval
In Yucca Mountain stonden de omwonenden van de permanente opslagplek voor kernafval negatief tegenover deze opslag (Slovic, Layman, Flynn 1991). Dit kan het proces van plaatsing belemmeren. Als aan alle technische voorwaarden voor een kernafvalopslag wordt voldaan betekent dit dus niet dat deze zonder meer geplaatst kan worden. Voor de realiseerbaarheid van een opslag voor kernafval in Nederland zal daarom naast de technische aspecten ook het maatschappelijke aspect moeten worden onderzocht. Er zal worden onderzocht of in Nederland ook zo een weerstand tegen de opslag van radioactief afval bestaat en hoe deze teruggedrongen kan worden. De casus Yucca Mountain P. Slovic, M. Layman en J. H. Flynn (1991) hebben onderzoek gedaan naar de associaties die bewoners van de Verenigde Staten en specifiek bewoners van Nevada hebben met de uitdrukking ‘underground nuclear waste repository’, ofwel ondergrondse opslag voor kernafval. In Nevada bevond zich tot voor kort een potentieel gebied voor de opslag van kernafval, namelijk Yucca Mountain. De resultaten van het associatie onderzoek gingen veelal over de negatieve consequenties van de ondergrondse opslag van kernafval. Men maakte namelijk vaak associaties met ‘gevaarlijk’, ‘dood’ en ‘vervuiling’(Slovic, Layman, Flynn 1991). De aard van de weerstand van omwonenden in Nederland De weerstand tegen opslagplaatsen van kernafval is locatie gebonden (Chung, Kim, Rho 2008). Dit houdt in dat de inwoners van het ene gebied andere motieven kunnen hebben voor hun weerstand dan de inwoners van het andere gebied. Voor het onderzoek naar de weerstand van de omwonenden van een potentiële opslag van kernafval in Nederland kan daarom niet uitgegaan worden van de onderzoeksresultaten in Nevada, Verenigde Staten. Om gegronde uitspraken over de aard van de weerstand tegen de opslag van kernafval in Nederland te doen is specifiek onderzoek nodig naar de aard van de weerstand van Nederlandse burgers wonend rondom een potentiële opslagplaats voor kernafval. 16
Een significant deel van de weerstand tegen een opslag van kernafval in Nederland correleert met de plaats waar de opslag terecht zal komen (Wolsink, Devilee 2009). Men staat negatiever tegenover de opslag van kernafval als deze opslag in de directe omgeving geplaatst wordt. Dit heeft echter niet te maken met egoïsme, maar met een gevoel van onrechtvaardigheid. Men vindt het onrechtvaardig dat beleidsmakers de last op hun schouders leggen. Men heeft het gevoel geen inspraak te hebben. De correlatie tussen de plaats en de weerstand neemt weer af zodra de opslagplaats gebouwd is. Terugdringen van de weerstand in Nederland Het succes van een opslagplaats voor kernafval is afhankelijk van de weerstand van de omwonenden. Als de omwonenden namelijk tegen de opslag zijn zullen zij ontevreden worden en wellicht gaan protesteren, wat het proces kan belemmeren. Sinds 1993 is maatschappelijke aanvaardbaarheid dan ook een van de centrale thema’s in het overheidsbeleid (Damveld, van den Berg 2000). Dit thema is echter door de overheid nog niet ingevuld. Financiële compensatie geen goede oplossing voor de weerstand (Wolsink, Devilee 2009). Men voelt zich hierdoor buitengesloten en heeft het gevoel afgekocht te worden om ‘de mond te houden’. Volgens Chung, Kim en Rho (2008) kan financiële compensatie ook wantrouwen van de bevolking in de hand kan werken, omdat mensen zich dan pas bewust worden van de risico’s. Het reduceren van risico’s is daarom een betere manier om de acceptatie van de bevolking te vergroten, stellen zij. Het reduceren van risico’s is hier echter ook niet relevant, aangezien men niet per definitie angst heeft voor de opslag van kernafval. Om de weerstand te laten dalen is het noodzakelijk dat men zich niet buitengesloten voelt. Er wordt vooral van autoriteiten verwacht dat zij de omwonenden goed inlichten en betrekken bij het proces (Wolsink, Devilee 2009). Participatie bij politieke en economische beslissingen is een belangrijk recht in de moderne maatschappij. In plaats van een proces dat enkel vanuit de overheid geleid wordt, zal het beslissen over de plaatsing van een opslag van kernafval samen met de bevolking moeten gebeuren. Daarom zal 17
er een discussie moeten plaatsvinden tussen technici aan de ene kant en de bevolking aan de andere kant. Zo een discussie heeft tot nu toe nog nooit plaatsgevonden (Damveld, van den Berg 2000). Zo een discussie zal aan een aantal voorwaarden moeten voldoen (Damveld, van den Berg 2000). Zo moeten alle deelnemende partijen de kans krijgen hun maatschappelijke waarden en ethische uitgangspunten tot hun recht te laten komen, mag geen enkele groepering worden uitgesloten en moeten subsidies worden verstrekt om standpunten te onderbouwen. De discussie zal niet georganiseerd moeten worden door de overheid, omdat het risico dreigt dat de overheid partij zal kiezen. De organisatie zal in handen moeten zijn van een onafhankelijke instantie. Deze instantie zal begeleiding moeten geven bij het contact tussen de partijen. Om te voorkomen dat de regering de discussie aangrijpt om een besluit te nemen over de bouw van nieuwe kerncentrales, moeten garanties worden gegeven. Een mogelijkheid is dat de regering aangeeft dat een besluit over nieuwe centrales alleen wordt genomen na een bindend referendum. Subconclusie De weerstand van Nederlanders tegen de opslag van kernafval in zoutkoepels vindt zijn aard dus niet in angst, maar in een gevoel van onrechtvaardigheid. Om dit gevoel van onrechtvaardigheid weg te nemen is het noodzakelijk een participerend proces te creëren, waarbij zowel de waarden en uitgangspunten van de technici als die van de omwonenden van de potentiële opslagplaats voor kernafval tot hun recht komen. Zo leren de verschillende partijen elkaar beter begrijpen. De weerstand van de omwonenden zal zo afnemen doordat zij meer begrip krijgen voor het belang van een opslag in hun omgeving en zij zich niet langer buitengesloten voelen. Toekomstige problemen kunnen zo ook vermeden worden, doordat de technici meer inzicht krijgen in de belangen van de omwonenden.
18
Conclusie Er zijn momenteel te veel obstakels en onzekerheden om duurzame kernafvalopslag in zoutkoepels in Nederland te realiseren. Deze obstakels hebben zowel te maken met de technische als de maatschappelijke kant van het kernafvalprobleem. De zoutkoepels in Nederland liggen in tegenstelling tot Yucca Mountain geologisch gezien op een veilige plek. Midden op de Euraziatische plaat is het onwaarschijnlijk dat ondergrondse activiteit een gevaar zal vormen voor de opslag. Echter, zoutformaties zoals zoutkoepels zijn van nature stabiel, maar ondervinden veel schade na menselijk ingrijpen. Dit bleek in Asse toen zich onvoorziene problemen voordeden nadat de zoutkoepel was ingericht als kernafvalopslag. Het is van groot belang dat elke zoutkoepel afzonderlijk wordt bestudeerd. Op deze manier kunnen problemen zo veel mogelijk worden voorkomen. Desondanks blijven er op lange termijn te veel onvoorspelbare risico’s bestaan waardoor zoutkoepels niet geschikt zijn voor permanente opslag van kernafval. De technologie van levensduurverkorting biedt de mogelijkheid om korte termijn opslag van kernafval realiseerbaar te maken. Echter staat de techniek van levensduurverkorting nog in de kinderschoenen en zal het nog jaren duren voordat zij op praktische schaal toepasbaar is. Naast deze technische belemmeringen is er ook een maatschappelijke kant van het probleem. Omwonenden van een potentiële opslagplaats voor kernafval vinden over het algemeen dat ze onrechtvaardig behandeld worden. Om dit gevoel van onrechtvaardigheid weg te nemen is het van belang dat omwonenden kunnen participeren in het besluitvormingsproces. Voor het realiseren van een duurzame opslagplaats voor kernafval is het noodzakelijk om de technische kant van het probleem met de maatschappelijke kant te verbinden, zoals in figuur 1 uit de bijlagen te zien is. Deze verbinding is een voorwaarde om tot een duurzame opslagplaats voor kernafval te komen, omdat tegenstand van de maatschappij de besluitvorming kan belemmeren. Om deze verbinding tot stand te brengen en dus de bevolking te betrekken bij de besluitvorming is het noodzakelijk 19
dat er door een onafhankelijke instantie een brede discussie op gang gebracht wordt tussen technici en de maatschappij. De technici zullen vooral een voorlichtende functie hebben. Door de bevolking voor te lichten zal deze het besluit tot plaatsing beter kunnen begrijpen en doordat naar hun maatschappelijke waarden en ethische uitgangspunten wordt geluisterd zullen zij zich minder buitengesloten voelen. De technici zullen op hun beurt in het vervolg rekening kunnen houden met deze maatschappelijke waarden en ethische uitgangspunten, waardoor maatschappelijke problemen in het vervolg vermeden kunnen worden.
20
Discussie Het bovenstaande onderzoek geeft een beeld over de situatie omtrent de opslag van kernafvalopslag in zoutkoepels in Nederland. Echter het onderzoek is niet compleet. Er is uitgegaan van vier verschillende disciplines. Om een totaal beeld te schetsen moeten er meer disciplines worden betrokken bij het onderzoek. Belangrijke disciplines die ontbreken zijn politicologie en rechten. Besluiten aangaande kernafvalopslag zijn namelijk vooral politieke besluiten. Rechten zijn daarnaast nodig om de belangen van de burger te behartigen. Daarbij is dit onderzoek gebaseerd op slechts twee casussen, in de praktijk zullen er meer risico’s waar rekening mee gehouden moet worden bestaan. Verder is dit onderzoek enkel gebaseerd op literatuuronderzoek. Het is echter belangrijk dat elke zoutkoepel apart aan een onderzoek wordt onderworpen. Elke zoutkoepel is uniek in zijn ligging en zijn karakteristieke eigenschappen, er kan dus geen generalisatie plaats vinden van zoutkoepels. Om een volledig beeld van de situatie te krijgen is het dus van belang dat er ter plaatse onderzoek wordt gedaan. Voor de technische kant van het probleem houdt dit in dat elke zoutkoepel apart aan een onderzoek onderworpen moeten worden. Voor de maatschappelijke kant van het probleem betekent dit dat door middel van enquêtes onderzocht moet worden hoe de omwonenden van elke zoutkoepel apart reageren op de bouw van een opslagplaats voor kernafval. Tenslotte is het maar de vraag of het de moeite waard is om grote sommen geld in onderzoek naar een permanente opslag plaats voor kernafval te steken. Uiteindelijk zal het waarschijnlijk een politieke beslissing zijn die oordeelt over een permanente opslagplaats voor kernafval.
21
Literatuur
1. Berendsen, H.J.A. (1997). De vorming van het land, inleiding in de geologie en geomorfologie. Van Gorcum, 2e, herziene druk. 2. Bosch, J.H.A (1990). Toelichting bij de Geologische kaart van Nederland 1:50.000, Assen West (12 W), Assen Oost (12 O). Rijks Geologische Dienst, Haarlem. 3. Carminati, F., Klapisch, R., Revol, J., Roche, C., Rubio, A. en Rubbia, C. (1993). An energy amplifier for cleaner and inexhaustible nuclear energy production driven by a particle beam accelerator. European organisation for nuclear research, Cern/AT/93-47 (ET), 1-46 4. Chin-Fu Tsang, F. Bernier and C. Davies, Geohydromechanical processes in the Excavation Damaged Zone in crystalline rock, rock salt, and indurated and plastic clays—in the context of radioactive waste disposal (2004) . 5. Christopherson, R. (2007) Elemental Geosystems. Pearson, Prentice Hall. fifth edition 6. Chung, J. B., Kim, H., Rho, S. K. (2008) Analysis of Local Acceptance of a Radioactive Waste Disposal Facilit’, Risk Analysis, Vol. 28, No. 4 7. Damveld, H. (2003) Normen, waarden en radioactief afval. Een actueel ethisch ‘Nee bedankt’ tegen kernenergie, Wetenschappelijk Bureau SP 8. Damveld, H. (2008) Basiskennis opslag kernafval. Wat u moet weten over radioactief afval’ 9. Damveld, H., Berg, van den, R. J. (2000) Maatschappelijke en ethische aspecten van de terughaalbare opslag van kernafval. Rapport in hoofdlijnen, Kernafval en Kernethiek 10. Mulder, de, E,F.J., Geluk, M.C., Ritsema, I.L., Westerhoff, W.E., Wong, T.E. (2003). De ondergrond van Nederland. Wolters Noordhoff.
22
11. Heijn, J., (1998). Levensduurverkorting radioactief afval. Optie voor de aanpak van kernafvalprobleem. ECN, Petten. ISBN 90-375-0002-1, 1-27. 12. John A. Hudson, A. Ba¨ckstro¨m, J. Rutqvist, L. Jing, T. Backers, Chijimatsu M., Christiansson R., Feng X.-T., Kobayashi A., Koyama T., Lee H.-S., Neretnieks I., Pan P.-Z., Rinne M., Shen B.-T., Characterising and modelling the excavation damaged zone in crystalline rock in the context of radioactive waste disposal(2008) Springer-Verlag. 13. Langer M., Principles of geomechanical safety assessment for radioactive waste disposal in salt structures (2000) Bundesanstalt fur Geowissenschaften und Rohstoffe, Alfred-Bentz-Haus. 14. Marsh, B.D., Coleman, N.M. (2009) Magma flow and interaction with waste packages in a geologic repository at Yucca Mountain, Nevada. Journal of Volcanology and Geothermal Research. Vol. 182, 76-96. 15. Rempe N. T. (2007) Permanent underground repositories for radioactive waste, Elsevier 16. Repko, A., F. (2008). Interdisciplinairy Research. Process and Theory. Los Angeles: Sage. 17. Rubbia, C. (1994). The energy amplifier. Cern, Geneva, 1-8 18. Rubbia, C., Buono, S., Kadi, Y. en Rubio, J. (1997). Fast neutron incineration in the energy amplier as alternative to geologic storage: The case of Spain. European organization for nuclear research, Cern/LHC/97-01(EET), 1-72. 19. Rubbia, C., Rubio, J., Buono, S., Carminati, F., Fietier, N., Galvez, Kadi, Y., Klapisch, R., et al. (1995). Conceptual design of a fast neutron operated high power energy amplifier. European organization for nuclear research, Cern/AT/95-44(ET), 1-241. 20. Slovic, P., Layman, M., Flynn, J. H. (1991) Risk Perception, Trust and Nuclear Waste. Lessons from Yucca Mountain Environment, Vol. 33, No. 3
23
21. Stuckless, J., Levich, R.A, (2007). The geology and climatology of Yucca Mountain and Vicinity, Southern Nevada and California. The Geological Society of America. 22. Tsang, Chin-Fu, Bernier, Frederic, Davies, Christophe, (2004) Geohydromechanical Processes in the Excavation Damaged Zone in Crystalline Rock, Rock Salt, and Indurated and Plastic Clays, Lawrence Berkeley National Laboratory 23. Ugur Yaramanci, (2000) Geology of the Netherlands.Improved field techniques and integrated case histories, Technical University of Berlin, Department of Applied Geophysics.. 24. Wald, M.L. (2009). What Now for Nuclear Waste? Scientific American Magazine. Vol. 301, Issue 2 25. Wolsink, M., Devilee, J. (2009) The motives for accepting or rejecting waste infrastructure facilities. Shifting the focus from the planners' perspective to fairness and community commitment, Journal of Environmental Planning and Management, 52: 2, 217 — 236 26. World Information Service on Energy (2009) ‘Obama de-funds Yucca Mountain’, World Information Service on Energy and the Nuclear Information and Resource Service, No. 685 27. Zhengmeng Hou, Mechanical and hydraulic behavior of rock salt in the excavation disturbed zone around underground facilities (2003) Disposal Technology and Geomechanics, Technical University of Clausthal. 28. Zonneveld, J.I.S. (1993). Levend land. De geografie van het Nederlandse landschap. Bohn Stafleu Van Loghum, 4e, herziene druk.
24
Bijlagen Figuur 1. Realisatie van opslag van radioactief afval in Nederlandse zoutkoepel
25
Figuur 2. Aardbevingen gemeten in de buurt van Yucca Mountain.
26
Figuur 3. Profiel tussen Appelscha en Drouwenerveen.
<
27
Figuur 4. platentektoniek.
28
Figuur 5. Levensduur van splijtingsproducten en actiniden.
Figuur 6. Rubbiatron.
29
