Restradioactiviteit, afvalbeheer: alles over de ontmanteling van kerncentrales

Met de veroudering van de Franse nucleaire vloot en de aanstaande sluiting van de kerncentrale van Fessenheim, zal het onderwerp van de ontmanteling van kerncentrales waarschijnlijk regelmatig ter sprake komen. Het is daarom tijd om de balans op te maken van dit controversiële en vaak slecht behandelde onderwerp.
Laten we beginnen met het idee dat zorgvuldig is gecultiveerd door gewone desinformatie over de nucleaire kwestie: we weten hoe we kerncentrales moeten ontmantelen. We hebben geen volledig ontmantelde kerncentrales op Frans grondgebied, maar er zijn voorbeelden van volledige ontmanteling over de hele wereld. We zouden bijvoorbeeld de Amerikaanse kerncentrales van Rancho Seco of Maine Yankee kunnen noemen. De volledige ontmanteling van een kerncentrale is daarom mogelijk aangezien deze volledig is uitgevoerd bij bepaalde energiecentrales over de hele wereld. Maar laten we een beetje ingaan op de complexiteit van het onderwerp.

De kwestie van resterende radioactiviteit

De ontmanteling van nucleaire installaties verloopt in verschillende fasen. We beginnen met het definitief sluiten van de kerncentrale. De brandstof wordt gelost en in het zwembad gedaan, de verschillende circuits worden geleegd en het afvalwater wordt behandeld. Nadat de opslagbassins zijn geleegd en de meest radioactieve elementen die in de tank aanwezig zijn, met name de regelstaven, zijn verwijderd, moet de hele installatie nog worden ontmanteld. De installaties die wachten op ontmanteling, bevinden zich in deze staat. De radioactiviteit van een stilgelegde kerncentrale is veel minder dan die van een werkende kerncentrale die brandstof bevat.
Maar waarom bevat een energiecentrale in deze staat nog radioactiviteit? Er kunnen verontreinigingen zijn. Bijvoorbeeld radionucliden (radioactieve atomen) die uit de brandstofmantel zijn ontsnapt en vast komen te zitten in het vat of het primaire circuit. Maar er is ook restradioactiviteit vanwege het fenomeen van neutronenactivering.

Alvorens dit fenomeen te verklaren, moet worden begrepen dat het in de overgrote meerderheid van de gevallen bestraling niet radioactief maakt. Net zoals een persoon met zonnebrand niet besmettelijk is, wordt een bestraald persoon niet radioactief. Aan de andere kant, als ze wordt blootgesteld aan radionucliden, kan ze deze absorberen of fixeren op haar huid en kleding. Dit heet besmetting. Een besmet persoon of voorwerp is radioactief.
Maar er is tenminste één uitzonderlijk geval waarin bestraling radioactiviteit induceert: neutronenactivering. Een stabiel atoom dat een neutron vangt, kan inderdaad radioactief worden. In de kern van een kernreactor die in bedrijf is, is er echter een neutronenflux die wordt gehandhaafd door de splijtingsreacties die de warmte produceren die wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken. Dit fenomeen van neutronenactivering vindt op natuurlijke wijze plaats bij de productie door kosmische straling van koolstof-14 in de atmosfeer of kunstmatig bij de productie van ijzerradionuclide in het vat van een kernreactor.
Kamil Budzynski / Shutterstock.com
Het grootste deel van de radioactiviteit die in de stilgelegde kerncentrale achterblijft, is gekoppeld aan deze activeringsproducten. Deze radionucliden zitten vast in staal- en betonconstructies en vormen daarom een ​​laag gevaar voor het milieu en de omringende bevolking, tenzij het reactorgebouw aanzienlijk wordt aangetast. Deze radionucliden blijven echter gevaarlijk voor het personeel dat de installatie zal moeten ontmantelen. Niet alleen zullen deze operators mogelijk in contact komen met besmette of geactiveerde gebieden en bestraling ondergaan, maar bovendien kunnen de sloop- of snijwerkzaamheden ingesloten radionucliden vrijgeven. Daarom is het noodzakelijk om geschikte stralingsbeschermingsmaatregelen te nemen om destraling ontvangen door operators en contact en inademing van radionucliden voorkomen.
Wat erg belangrijk is om te begrijpen, is dat deze radioactiviteit voornamelijk te wijten is aan radionucliden die een korte halfwaardetijd hebben. IJzer 55 en kobalt 60 die worden geproduceerd door neutronenactivering hebben bijvoorbeeld een halfwaardetijd van respectievelijk 2,7 jaar en 5,3 jaar. We gaan niet de hele lijst maken, maar de meeste radioactiviteit van een installatie die op ontmanteling wacht, is te wijten aan activeringsproducten met een halveringstijd van enkele tientallen dagen tot enkele jaren. Zoals u weet, verwijst de halfwaardetijd naar de tijd waarna een radionuclide precies één kans op twee heeft om te vervallen. Na tien halfwaardetijden wordt de hoeveelheid radionucliden gedeeld door 2 ¹⁰. Dus in een paar decennia is de radioactiviteit als gevolg van de activeringsproducten gedeeld door duizend.
Het verschilt daarom sterk van de radionucliden die worden aangetroffen in verbruikte splijtstof, die voor sommigen een zeer lange halfwaardetijd hebben, zoals plutonium en zijn halfwaardetijd van meer dan 10.000 jaar, of neptunium-237 en zijn halfwaardetijd. meer dan twee miljoen jaar oud. Het zijn deze radionucliden uit verbruikte splijtstof die het gevaarlijkste radioactieve afval vormen, maar dit is een ander onderwerp dat minstens even lang een artikel verdient.

Een strategie voor ontmanteling die moet worden ingevoerd

Dat de restradioactiviteit van een stilgelegde kerncentrale in enkele decennia afneemt, is uitermate belangrijk, want daarom zijn er twee hoofdstrategieën voor ontmanteling. De eerste is om de plant zo snel mogelijk te ontmantelen. De tweede is wachten tot de radioactiviteit afneemt voordat u ter plaatse ingrijpt. Na enkele decennia zal de radioactiviteit die gekoppeld is aan de activeringsproducten aanzienlijk zijn afgenomen en zullen werknemers minder worden blootgesteld aan radioactiviteit. Stralingsbeschermingsmaatregelen zullen daardoor ook gemakkelijker te implementeren zijn.
De arbitrage tussen deze twee technieken is niet eenvoudig. Onmiddellijke ontmanteling vereist meer stralingsbescherming, maar uitgestelde ontmanteling kan problemen opleveren met informatieverlies op de site of met veroudering en degradatie van een deel van de installatie, wat de ontmanteling bemoeilijkt. Ik denk dat de optimale keuze zal afhangen van de bijzonderheden van elke reactor en de vaardigheden van de betrokken spelers.
Over de hele wereld zijn verschillende reactoren ontmanteld. Als we nucleair aangedreven schepen en onderzeeërs uitsluiten en als we prototypes en onderzoeksreactoren opnemen. Wereldwijd zijn er meer dan 160 kernreactoren permanent stilgelegd. Daarin zijn er tenminste 17 volledig ontmanteld, ongeveer vijftig worden momenteel ontmanteld, nog eens vijftig wachten op verval voor latere ontmanteling, drie zijn begraven en voor de resterende quarantaine zijn de strategieën niet gespecificeerd. Begraven is een zeer weinig gebruikte methode, en in speciale gevallen van kleine reactoren houdt het gewoon in dat de radioactieve delen bij elkaar worden gebracht en ze in een materiaal met een lange levensduur, zoals beton, worden gegoten. Dit doetis alleen in zeer specifieke gevallen denkbaar en ik zal er verder niet over praten. De twee belangrijkste strategieën, direct ontmantelen of wachten op het radioactieve verval om de risico's te verminderen, zijn daarom goed vertegenwoordigd op wereldschaal.
In Frankrijk was de strategie van EDF om te wachten op het radioactief verval van de activeringsproducten om de blootstelling van werknemers te minimaliseren, met uitzondering van enkele experimentele en onderzoeksreactoren. Dit vrijwillige uitstel van de ontmanteling van kerncentrales is ongetwijfeld mede verantwoordelijk voor het idee dat we niet weten hoe we kerncentrales moeten ontmantelen. Maar in 2015 legde de wet op de energietransitie voor groene groei het principe van onmiddellijke ontmanteling vast in de regelgeving en EDF moest zijn strategie radicaal veranderen. Dit wetgevingsstandpunt werd gerechtvaardigd door de wens om de ontmantelingslast niet op toekomstige generaties te leggen, maar ook door het geheugenverlies en de aanzienlijke uitgaven voor toezicht en onderhoud dieeen uitgestelde ontmantelingsstrategie inhouden. We zien dat de keuze van de strategie ook elementen raakt die aan strikt wetenschappelijke criteria ontsnappen. Als we moeten kiezen tussen het beperken van de blootstelling van werknemers of het beperken van de last voor toekomstige generaties, is het een politieke keuze, een keuze tussen alternatieven die niet kunnen worden vergeleken met een eenvoudige en objectieve maatstaf. De politicus heeft een voorkeursstrategie bepaald en geïmplementeerd.een beslissing die moet worden genomen tussen alternatieven die niet kunnen worden vergeleken met een eenvoudige en objectieve maatstaf. De politicus heeft een voorkeursstrategie bepaald en geïmplementeerd.een beslissing die moet worden genomen tussen alternatieven die niet kunnen worden vergeleken met een eenvoudige en objectieve maatstaf. De politicus heeft een voorkeursstrategie bepaald en geïmplementeerd.

Zoals u wellicht weet, bestaan ​​Franse kerncentrales tegenwoordig volledig uit reactoren met waterdruk. Het zijn er 58. In de wereld zijn verschillende kerncentrales met drukwater volledig ontmanteld, zoals de Amerikaanse kerncentrale Rancho Seco of die van Maine Yankee om de twee grootste te noemen.
In Frankrijk zijn we praktisch klaar met de ontmanteling van de reactor op de site van Chooz A in de Ardennen, die in bedrijf was van 1967 tot 1991. Chooz A is de eerste drukwaterreactor die in Frankrijk werd gebouwd. EDF, dat aanvankelijk had gekozen voor uitgestelde ontmanteling, wijzigde zijn strategie en koos voor onmiddellijke ontmanteling in 2001, goedgekeurd door ASN in 2006. De ontmanteling is al goed gevorderd en zou in 2022 volledig voltooid moeten zijn. De Chooz A-reactor is een Reactor van 305 MW, kleiner dan die in bedrijf, maar met zeer vergelijkbare technologie. Het wordt daarom gezien als een training voor de toekomstige ontmanteling van energiecentrales die momenteel in bedrijf zijn. De ontmanteling van Chooz A is tot dusver zonder grote problemen verlopen, zonder grote vertragingen of kostenstijgingen. De verwachte kosten van 500 miljoeneuro moet worden bewaard als de kalender.
Chooz A / Credits: IRSN / Philippe Dureuil
Om een ​​idee te krijgen van de kosten van toekomstige ontmanteling, is het nuttigste document de audit van 2015 in opdracht van het ministerie van Milieu, waarin de voorzieningen voor de deconstructie van EOF-reactoren worden beoordeeld . Er is ook een verslag van de Rekenkamer over dit onderwerp, maar dat is wat gedateerd. De controle bevestigde over het algemeen de schattingen van EDF, die gebaseerd zijn op een diepgaande studie van de site in Dampierre. De volledige ontmanteling van deze kerncentrale met 4 reactoren van 900 MW elektrisch zou in 2013 1.069 miljoen euro kosten. 2013 euro omdat, zoals je weet, de reële waarde van één euro varieert door de jaren en jaren. 'inflatie.
Dit bedrag wordt voorzien door EDF en heeft daarom altijd min of meer deel uitgemaakt van de prijs van elektriciteit uit kerncentrales. Laten we een kleine tabelhoekberekening maken om een ​​orde van grootte te krijgen. Als we de elektriciteitscentrale van Dampierre na veertig jaar bedrijf stilleggen, heeft deze ongeveer 1000 miljard kWh geproduceerd. Dit brengt de kosten van ontmanteling terug tot 0,1 centimes per geproduceerde kWh, ongeveer 2% van de prijs van nucleaire elektriciteitsproductie. Aangezien de productie slechts een derde bedraagt ​​van de prijs die door de eindgebruiker wordt betaald, zou het ontmantelen van deze site minder dan 1% kosten van de prijs die door de eindgebruiker, dus wij, wordt betaald. Voor degenen die niet tevreden zijn met de berekeningen die in Frankrijk zijn gemaakt, de ontmanteling van de twee Amerikaanse kerncentrales waarvan ikhebben gesproken, hebben elk ongeveer $ 500 miljoen gekost. Feedback van reeds uitgevoerde ontmantelingsoperaties over de hele wereld bevestigt daarom de orde van grootte die EDF heeft gegeven.
Systeem voor langdurige opslag van radioactief afval

Het geval van afval geproduceerd door ontmanteling

De ontmanteling vindt meestal plaats van de minder radioactieve gebieden naar de meest radioactieve gebieden. We kunnen dus beginnen met het ontmantelen van alle niet-nucleaire delen van de installatie. Er zijn verschillende soorten afval bij het ontmantelen. Om een ​​referentiepunt te hebben. Ik zal het hebben over de hoeveelheden radioactief afval die zullen worden geproduceerd door de ontmanteling van een drukwaterreactor die vandaag in bedrijf is, zoals de vier die aanwezig zijn in de fabriek in Fessenheim. Ten eerste is er 80% conventioneel afval voor een volume van 80.000 m ³ , ruwweg betonpuin en staal. Dit alles zal een klein deel van het afval vertegenwoordigen dat jaarlijks in Frankrijk wordt geproduceerd door de afbraak en renovatie van gebouwen.
Voor radioactief afval zal er een kleine hoeveelheid langlevend middelactief afval zijn, afval dat ook wordt geproduceerd door de opwerking van verbruikte splijtstof en waarvoor de site van Bure wordt overwogen voor diepe geologische berging. Het meeste radioactieve afval is 7000 m ³ laag- en middelactief kortlevend afval en 10.000 m ³ zeer laagactief afval.
Laag- en middelactief kortlevend afval is een afvalstof met beperkt gevaar. Geschat wordt dat hun radioactiviteit na enkele eeuwen in de orde van grootte zal zijn van natuurlijke radioactiviteit. Ze worden daarom aan de oppervlakte opgeslagen in de grootste nucleaire opslagsite ter wereld, de Aube-opslagplaats.

Zeer laagactief afval is controversiëler. Dit afval wordt geproduceerd "door zonering". Al het afval dat in een nucleaire zone wordt geproduceerd, wordt als zeer laagactief afval beschouwd, zelfs als het geen spoor van kunstmatige radioactiviteit bevat. Deze beheermethode, die een Franse bijzonderheid is, brengt daarom extra economische kosten en onnodige milieueffecten met zich mee. In de rest van de wereld zijn er drempels voor vrijgave. Als de radioactiviteit onder deze drempel ligt, wordt het afval niet als radioactief beschouwd. Ze worden opgeslagen in het industriële groeperings-, opslag- en opslagcentrum. Deze site zal echter niet voldoende zijn om al het zeer laagactief afval op te slaan dat vrijkomt bij de ontmanteling van de 58 reactoren van vandaag.hui in werking als we hetzelfde beheer van dit afval behouden.
Het is niettemin belangrijk erop te wijzen dat als de ontmanteling zo slecht wordt waargenomen, dit ook komt doordat we reactoren op Franse bodem hebben die veel moeilijker te ontmantelen zijn dan reactoren met drukwater. De eerste generatie kernreactoren gebouwd in Frankrijk (natuurlijk uraniumgrafietgas), de Brennilis-centrale (zwaarwaterreactor) en de Phénix- en Superphénix-reactoren (natriumgekoelde snelle neutronenreactor) zijn al enkele decennia stilgelegd en hun ontmanteling neemt toe. vertragingen en bijkomende kosten. De ondervonden problemen zijn echter inherent aan de technologieën van deze reactoren en zullen zich niet voordoen bij de toekomstige ontmanteling van de 58 drukwaterreactoren die momenteel in bedrijf zijn.
Dit artikel is aangepast van het werk dat ik heb gemaakt voor een video () op mijn YouTube-kanaal. In deze video vind je meer informatie, met name over de verschillende soorten radioactief afval. U kunt ook de bronnen raadplegen ().
Voor meer informatie: YouTube-kanaal Le Réveilleur, Bronnen Le Réveilleur.