Overslaan en naar de inhoud gaan

Experiment PRACLAY verwarmt al 6 jaar een diepe kleilaag

PRACLAY-verwarmingsexperiment/Expérience de chauffe PRACLAY (HADES)

In Mol, zo’n 225 meter onder de grond, bevindt zich het laboratorium HADES. Daar loopt een uniek grootschalig experiment, genaamd PRACLAY. Onderzoekers meten er het effect dat een berging van warmteafgevend, hoogactief afval op een diepe kleilaag zou hebben. Séverine Levasseur en Xavier Sillen van NIRAS leggen uit wat dat inhoudt.

PRACLAY-verwarmingsexperiment/Expérience de chauffe PRACLAY (HADES)

NIRAS stuurt al decennia een onderzoeksprogramma aan naar de eindbestemming van hoogactief en/of langlevend afval. Volgens NIRAS is diepe berging in een stabiele geologische laag daarvoor de meest geschikte oplossing. Om dit verder te bevestigen voert de instelling samen met haar partners grondig wetenschappelijk onderzoek uit. Een groot deel daarvan gebeurt in HADES, waar we met onderzoekscentrum SCK CEN samenwerken binnen het economische samenwerkingsverband EURIDICE.

Technische haalbaarheid

Een van de experimenten in HADES is het PRACLAY-experiment. Het bootst op ware grootte de effecten na van berging van warmteafgevend, hoogactief afval in een diepe kleilaag. Dat levert belangrijke resultaten op voor het onderzoek naar geologische berging in weinige verharde kleilagen zoals de Boomse en de Ieperiaanse Klei, twee mogelijke gastgesteenten in België.

Het HADES-laboratorium werd in de jaren 80 gebouwd in de Boomse Klei in Mol, onder de terreinen van het SCK CEN. Het PRACLAY-project ging in de jaren 90 van start. In een eerste fase werd aangetoond dat de bouw van een geologische berging technisch haalbaar is met industriële technieken.

PRACLAY-verwarmingsexperiment/Expérience de chauffe PRACLAY (HADES)

Xavier Sillen, wetenschappelijk coördinator bij NIRAS: “We volgden de stappen die ook gezet zouden worden bij de bouw van een echte bergingsinstallatie. Na het uitgraven van de tweede toegangsschacht werd de galerij gebouwd die die schacht verbindt met het reeds bestaande laboratorium. De PRACLAY-galerij volgde in 2007. Ze sluit loodrecht aan op de hoofdgang, net als een echte bergingsgalerij zou doen.”

PRACLAY-verwarmingsexperiment/Expérience de chauffe PRACLAY (HADES)

Verwarmingsexperiment

Naast het aantonen van de technische haalbaarheid van geologische berging heeft PRACLAY nog een tweede belangrijke doelstelling. Séverine Levasseur, die voor NIRAS het verwarmingsexperiment leidt, licht toe: “We willen aantonen dat een kleilaag kan weerstaan aan de warmte die hoogactief afval afgeeft als het onder de grond geborgen zou worden. De eigenschappen die van klei een gunstig gastgesteente maken voor geologische berging moeten behouden blijven ondanks de stijging van de temperatuur.”

“Eind 2014 begonnen we de galerij daarom geleidelijk te verwarmen, tot het contactoppervlak tussen de galerijwand en de klei 80 °C bereikte. Die temperatuur werd gehaald in augustus 2015 en houden we nu tien jaren aan. De verwarming gebeurt met een elektrisch verwarmingssysteem. Niet met radioactief afval. In HADES zal nooit radioactief afval geborgen worden.”

Niet identiek, wel representatief

De temperatuur en de duur van het experiment zijn niet identiek aan die van een echte berging. Maar ze zijn wel representatief, vertelt Xavier Sillen. “Hoogactief afval zou het contactoppervlak tussen de galerijwand en de klei opwarmen tot iets minder dan 80 °C. Wij leggen de lat een klein beetje hoger door te verwarmen tot 80 °C.”

“We hebben ook sneller verwarmd dan in het echt het geval zou zijn. Dat komt omdat alle studies aantonen dat de fase waarin de temperatuur stijgt de meest kritieke is. Boomse Klei is een materiaal met zeer fijne poriën die gevuld zijn met water. Als de temperatuur stijgt, zet het water sterker uit dan de klei waardoor de druk toeneemt. We moesten zeker zijn dat die stijging van de waterdruk de klei niet zou beschadigen.”

PRACLAY-verwarmingsexperiment/Expérience de chauffe PRACLAY (HADES)PRACLAY-verwarmingsexperiment/Expérience de chauffe PRACLAY (HADES)PRACLAY-verwarmingsexperiment/Expérience de chauffe PRACLAY (HADES)

Eerdere resultaten bevestigd

Tot nu toe verloopt alles gunstig, zegt Séverine Levasseur: “De opwarmingsfase is goed verlopen. Met talrijke sensoren monitoren we continu de evolutie in temperatuur en waterdruk. Zowel in de galerij zelf als tot enkele tientallen meters diep in de klei. Onze metingen bevestigen eerdere bevindingen uit experimenten op kleinere schaal. Dat bewijst dat we een goede kennis hebben van hoe de klei zich gedraagt.”

“Na 2025 laten we de temperatuur geleidelijk weer dalen. Zo blijft het experiment representatief. We zetten de verwarming niet abrupt stop, want in een echte berging zou het radioactieve afval ook traag afkoelen. Zodra alles is afgekoeld testen we of de klei haar gunstige eigenschappen heeft behouden.”

PRACLAY-verwarmingsexperiment/Expérience de chauffe PRACLAY (HADES)

Daarna zullen de onderzoekers de galerij ontmantelen. Dat zal belangrijke informatie opleveren voor de terugneembaarheid van het afval in een echte bergingsinstallatie. Zo kan in het bijzonder worden nagegaan of de galerijwand niet beschadigd werd door de aanhoudende warmte.

Kennisuitwisseling

Xavier Sillen: “PRACLAY was een van de eerste grootschalige demonstratieproeven van zijn soort in klei. Het is bovendien het enige experiment in een weinig verharde kleilaag. Dat maakt het best uniek. De voorstudies en de opzet van PRACLAY konden dan ook op veel buitenlandse interesse rekenen.”

“Intussen lopen er ook in Frankrijk en Zwitserland gelijkaardige projecten waar wij op onze beurt veel van opsteken”, besluit Séverine Levasseur. “De resultaten van PRACLAY delen we momenteel via EURAD, een Europese onderzoeksprogramma voor het langtermijnbeheer van radioactief afval.”