Waarom is transmutatie geen alternatief voor diepe of geologische berging?

De Partitioning & Transmutation (P&T) technologieën vormen dus geen alternatief voor diepe of geologische berging. Dat is het gedeelde standpunt van NIRAS en SCK CEN, onderschreven in een gezamenlijke position paper. Een standpunt dat trouwens ook onderschreven wordt door de afvalbeheerorganisaties die zich verenigd hebben in EDRAM (International Association for Environmentally Safe Disposal of Radioactive Materials).

Twee technologieën

Tijdens de partitioning (scheiding) worden de radioactieve stoffen die aanwezig zijn in de gebruikte splijtstof van kernreactoren gescheiden in verschillende groepen: bijvoorbeeld in uranium (95%), splijtings- en activatieproducten (4%), plutonium (1%) en de lagere actiniden (0,1%).

Vervolgens zouden tijdens de transmutation (transmutatie) enkele specifieke langlevende radioactieve elementen uit de groep van de lagere actiniden (0,1%), zoals bijvoorbeeld americium, omgezet kunnen worden in korter levende radioactieve stoffen die minder schadelijk zijn. Transmutatie is echter niet van toepassing op splijtings- en activatieproducten die ook langlevende radioactieve elementen bevatten, zoals I-129 (met een halveringstijd van 16 miljoen jaar), Cs-135 (2,3 miljoen jaar), Se-79 (356.000 jaar) of nog Tc-99 (214.000 jaar). Net deze elementen spelen de belangrijkste rol in de dosis afkomstig van een berging.

Industriële haalbaarheid

De industriële haalbaarheid van P&T moet nog aangetoond worden. Toepassing op industriële schaal is bovendien alleen zinvol en denkbaar in een zogeheten gesloten brandstofcyclus met hergebruik van Pu in (nieuwe, snelle) reactoren voor elektriciteitsproductie, in combinatie met een nieuw reactortype voor transmutatie op industriële schaal. Daarbij gaat het over de zogeheten ADS-type reactor (Accelerator Driven System = door versneller aangedreven reactor), dat onderzocht wordt in het MYRRHA-project van SCK CEN.

Om de beoogde efficiëntie te bereiken, zal de brandstof meerdere cycli van hergebruik moeten doorlopen die samen een eeuw (of langer) in beslag zouden nemen. Deze reactoren produceren op hun beurt kort- en langlevend radioactief afval dat veilig beheerd zal moeten worden.

Vanuit financieel oogpunt is het alleen haalbaar wanneer deze technologie in een internationale context geïmplementeerd kan worden.

Potentieel effect op afvalstromen van huidige kerncentrales

Een succesvolle transmutatie op industriële schaal van enkele lagere actiniden, in combinatie met het continue hergebruik van plutonium in nieuwe reactoren (gesloten brandstofcyclus), heeft voornamelijk een positieve impact op het volume, de warmteafgifte en de radiotoxiciteit van het afval afkomstig van de verbruikte splijtstof van de kernreactoren.

Succesvolle transmutatie op industriële schaal betekent concreet dat de hoeveelheid van dit specifieke langlevende en hoogactieve, warmte-producerende afval sterk zou worden gereduceerd. Maar transmutatie kan alleen mogelijk zijn door middel van nieuwe, nog te bouwen, kernreactoren en nucleaire installaties voor scheiding en transmutatie die op hun beurt nieuw kort- en langlevend radioactief afval zullen produceren.

Niet toepasbaar op alle afval

Bovendien is transmutatie niet toepasbaar voor het verglaasd afval afkomstig van de verbruikter splijtstof dat in het verleden opgewerkt werd. Dit laatste is een proces waarbij het nog splijtbare uranium en plutonium gerecycleerd werden voor de productie van nieuwe brandstofelementen. De afvalstoffen die tijdens dit proces worden afgescheiden, waaronder lagere actiniden, werden daarbij ingesloten in een glazen matrix in inox vaten (zogeheten verglaasd afval). Dit hoogactief en langlevend afval komt niet meer in aanmerking komt voor doorgedreven scheiding en transmutatie en wordt daarom soms ‘ultiem afval’ genoemd.

Potentieel effect op bergingsinstallatie voor verbruikte splijtstof huidige kerncentrales

Aangezien transmutatie in combinatie met het continue hergebruik van plutonium (gesloten brandstofcyclus) kan zorgen voor een vermindering van het volume van het hoogactieve, warmte-producerende afval, zouden minder bergingsgalerijen voor dit type afval nodig zijn. De afstand tussen deze bergingsgalerijen die nodig was omwille van de warmteproductie van het hoogactieve afval, zou bovendien kleiner worden. Een gesloten brandstofcyclus met P&T op industriële schaal zou op deze manier zorgen voor een optimalisatie van het design en verkleining van de voetafdruk van de bergingsinstallatie voor de verbruikte splijtstof van de huidige kerncentrales. Maar een berging blijft absoluut noodzakelijk.

Radiologisch risico

Voor de veiligheid van een diepe of geologische berging, maken we een onderscheid tussen radiotoxiciteit en radiologisch risico. De radiotoxiciteit is een maat voor de schadelijkheid bij rechtstreekse inname van het afval. Deze gaat bij P&T weliswaar naar beneden, maar is alleen relevant in het heel uitzonderlijke scenario waarbij werknemers in geval van een intrusie (bijvoorbeeld bij boorwerken) rechtstreeks in contact zouden komen met het afval en het op die manier zouden opnemen in hun lichaam.

Het radiologische risico heeft betrekking op de blootstelling aan straling van radioactieve stoffen die in een normaal scenario na lange tijd en sterk verdund in het grondwater terecht komen. P&T in combinatie met het continue hergebruik van plutonium (gesloten brandstofcyclus) heeft weinig of geen effect op dit radiologische risico. Dat komt omdat P&T niet toepasbaar is op die elementen die het belangrijkste zijn voor de dosis afkomstig van een geologische berging. De uitdagingen voor de langetermijnveiligheid van een bergingsinstallatie blijven daarom min of meer dezelfde.

Conclusie: geen alternatief

P&T in combinatie met het continue hergebruik van plutonium in nieuwe reactoren (gesloten brandstofcyclus) kan leiden tot een vermindering van het volume, de warmteafgifte en de radiotoxiciteit van een specifiek deel van de radioactieve afvalstroom van de huidige kerncentrales. Dat kan weliswaar zorgen voor een optimalisatie van het design van de bergingsinstallatie maar heeft weinig of geen impact op de langetermijnveiligheid. P&T op industriële schaal impliceert bovendien nieuwe kernreactoren voor elektriciteitsproductie (hergebruik plutonium in een gesloten splijtstofcyclus) en nieuwe nucleaire installaties voor scheiding en transmutatie van lagere actiniden. Deze nieuwe reactoren en installaties zullen op hun beurt nieuw radioactief afval produceren dat op korte en lange termijn moet beheerd worden. P&T is dus geenszins een alternatief voor geologische berging als oplossing voor het langetermijnbeheer van het radioactieve afval.

Wat met de radiotoxiciteit?

Radiotoxiciteit is een maat voor de schadelijkheid bij rechtstreekse inname van het afval. Maar de kans dat iemand het afval zou inslikken, is natuurlijk uiterst klein. Het klopt dat een succesvolle gesloten splijtstofcyclus voor plutonium aangevuld met transmutatie van enkele specifieke lagere actiniden op industriële schaal – in theorie - kan zorgen voor een belangrijke reductie van de radiotoxiciteit van het restafval van de verbruikte splijtstof. Reeds na enkele honderden jaren zou de radiotoxiciteit van het restafval vergelijkbaar zijn met de radiotoxiciteit van natuurlijk uraniumerts, in plaats van na enkele honderdduizenden jaren.

Natuurlijk uraniumerts is echter erg radiotoxisch. Dat betekent dus niet dat dit restafval na enkele honderden jaren onschadelijk is geworden. Het blijft radioactief afval dat op korte en lange termijn moet afgezonderd worden van mens en milieu.