De ontmanteling van kerncentrales en andere nucleaire installaties
België is voorloper op het vlak van ontmanteling en heeft beproefde ontmantelingstechnieken op punt gesteld. De ontmanteling van de prototype reactor BR3 in het SCK-CEN in Mol werd gezien als een internationaal referentiemodel. In dit artikel kan u de verschillende fases van de ontmanteling ontdekken, wie ervoor verantwoordelijk is en een lijst met voorbeelden uit de wereld.
De ontmanteling uitgelegd
Nadat een centrale of een nucleaire installatie definitief wordt stilgelegd, zal deze gedecontamineerd en volledig ontmanteld moeten worden. De ontmantelingsoperaties kunnen onmiddellijk na de stillegging gebeuren of ze kunnen uitgesteld worden. Het doel is tweeledig: in alle veiligheid de opgeslagen radioactieve stoffen afvoeren en de site voorbereiden op een nieuw gebruik.
Van bij het ontwerp van een kerncentrale of een nucleaire installatie (bijvoorbeeld onderzoeksreactoren) wordt rekening gehouden met de ontmanteling, zowel vanuit een technisch als uit een financieel standpunt. De ontmanteling vindt plaats nadat de elektriciteitsproductie-eenheid of de installatie definitief werd stilgelegd. Het is de bedoeling om alle radioactieve stoffen te verwijderen en de site in zijn oorspronkelijke staat te herstellen. Dat proces omvat zowel technische operaties als zeer strikt gereglementeerde administratieve procedures.
Wie betaalt de ontmanteling?
Elke elektriciteitsconsument betaalt rechtstreeks of onrechtstreeks een bijdrage voor de ontmanteling van de kerncentrales. Eigenaars van nucleaire installaties worden door internationale en nationale regelgeving verplicht om financiële reserves aan te leggen om, eens het zover is, de kosten voor de ontmanteling en herinrichting van de site, alsook de kosten voor het afvalbeheer, te kunnen dragen.
De elektriciteitsleveranciers die kernenergie in hun productiepark hebben, zullen dit opnemen bij de berekening van de kostprijs. Ter herinnering, de elektriciteitsprijs die wordt betaald aan de leverancier telt voor 28% van het totale bedrag op de factuur. 27% dekt de distributie, 5% het transport via het hoogspanningsnet en 40% voor btw en overheidsheffingen. Hieronder vallen onder andere een deelname in de ontmanteling van de installaties van het Studiecentrum voor Kernenergie in Mol.
De toekomstige uitgaven gelinkt aan de ontmanteling zullen regelmatig herschat worden, rekening houdend met de economische gegevens van dat ogenblik, de technologische vooruitgang en de evolutie van de regelgeving.
Nucleaire voorzieningen: wie beheert deze financiële reserves?
Synatom is niet alleen verantwoordelijk voor de bevoorrading van uranium aan de kerncentrales van Doel en Tihange, maar ook voor het beheer van de kernbrandstof na het gebruik in de reactor. De onderneming Synatom is ook wettelijk bevoegd voor het aanleggen van de financiële reserves die nodig zullen zijn voor het ontmantelen van de centrales en voor het finale beheer van de gebruikte splijtstof. Eind 2017 bedroeg de waarde van de financiële reserve 10,1 miljard euro, waarvan 4,5 miljard euro voorzien is voor de ontmanteling.
Deze reserves worden zo goed als bijna jaarlijks verhoogd, rekening houdend met de economische gegevens van dat moment, de technologische vooruitgang en de evolutie van de regelgeving. De reserve staat onder toezicht van de Commissie voor nucleaire voorzieningen, die zich baseert op de adviezen van de Nationale Instelling voor Radioactief Afval en verrijkte Splijtstoffen. En wat als, ondanks alles, deze reserves niet voldoende zouden zijn? De wet voorziet dat uitbaters van de kerncentrales het verschil bijpassen. De Belgische Staat draagt dus helemaal niet bij tot de financiering van de ontmanteling van de kerncentrales.
NIRAS: inventarisatie van de nucleaire passiva (update maart 2018)
Het NIRAS is de Nationale Instelling voor radioactief afval en verrijkte splijtstoffen. In maart 2018 publiceerde NIRAS de nieuwe vijfjaarlijkse inventaris van de nucleaire passiva. In deze inventarisatie onderzoekt en evalueert NIRAS de kosten van afvalbeheer en ontmanteling van nucleaire installaties en gaat na of de financiële middelen beschikbaar zijn.
De raming van de nucleaire kosten laat een stijging zien van 25 procent ten opzichte van de vorige inventaris (2008-2012). Deze stijging is voornamelijk toe te schrijven aan hogere ontmantelingskosten voor kerncentrales, hogere verbruikte splijtstof als gevolg van de extra exploitatiejaren en hogere kosten voor afvalbeheer. Voor een betrouwbare schatting is het van essentieel belang om alle kosten te kennen, inclusief de kosten in verband met het afvalbeheer op lange termijn. In tegenstelling tot het kortlevende laag- tot middelactief afval, dat zal worden opgeslagen in de definitieve oppervlakteberging in Dessel, is de langetermijnoplossing voor hoogactief en/of langlevend afval nog niet beslist.
Het “green field-principe” of “terugkeer naar het grasland” impliceert dat de nucleaire site volledig en onvoorwaardelijk wordt vrijgegeven.
De drie fases van de ontmanteling: terug naar een "green field"
De voornaamste technische operaties zijn de ontmanteling van de installatie, de sanering van de gebouwen en gronden, de afbraak van de civieltechnische bouwwerken, de behandeling, het verpakken en de afvoer van de al dan niet radioactieve afvalstoffen. Het “green field-principe” of “terugkeer naar het grasland” impliceert dat de site volledig en onvoorwaardelijk wordt vrijgegeven. Alle installaties en bouwwerken moeten worden afgebroken.
België verkiest de onmiddellijke ontmanteling boven de uitgestelde ontmanteling en de verzegeling. Het Federaal Agentschap voor Nucleaire Controle (FANC) heeft drie opeenvolgende fases bepaald, met alle bijhorende handelingen en controles.
De voorbereidende fase is fundamenteel om de stand van zaken te bepalen alvorens de werf wordt aangevat. Verschillende meettechnologieën en technologieën voor radiologische cartografie worden gebruikt, zoals de gammacamera en de spectrometrielaser.
- Fase 1: heeft betrekking op de definitieve stopzetting en duurt ongeveer 5 jaar.
Het reactorvat en verschillende kringen worden leeggemaakt en de splijtstofelementen uit het desactiveringsdok worden overgebracht naar de tussentijdse opslaginstallaties. Eens deze fase werd volbracht, blijft er slechts een uiterst kleine hoeveelheid radioactiviteit over in het nucleaire gedeelte van de centrale. Meer dan 99% van de radioactiviteit in een kerncentrale is afkomstig van de splijtstof in de reactor.
- Fase 2: de eigenlijke ontmanteling.
Deze loopt over een periode van 10 tot 20 jaar. Ze omvat de afbraak van zowel nucleaire als niet-nucleaire gebouwen en apparatuur. Het nucleaire gedeelte omvat met name de afbraak van grote onderdelen zoals de reactorkuip, de stoomgeneratoren, … De onderdelen en de gebouwen worden zo goed mogelijk gedecontamineerd om het volume radioactief afval zo veel mogelijk te beperken. Tijdens deze fase worden nieuwe “onder water”-procedures gebruikt. Water biedt een beschermende functie tegen straling en verhindert dat stofdeeltjes in de atmosfeer terecht komen. De operaties die een risico kunnen vormen voor de operatoren (in de zeer radioactieve zones) worden op afstand uitgevoerd door aangestuurde robots. Alle acties voor de ontmanteling moeten voldoen aan dezelfde strenge veiligheidseisen, die ook gelden terwijl de installatie in werking is.
- Fase 3: de vrijgave van de nucleaire site.
Dit is de eindfase van de ontmanteling en leidt tot de opheffing van de reglementaire controle en bijgevolg tot de vrijgave van de site. De site wordt enkel vrijgegeven wanneer de eindconfiguratie conform is en wanneer de radioactiviteit op de site de reglementaire niveaus niet overschrijdt. Wanneer dat wel het geval is, legt de overheid bijkomende beschermingsmaatregelen of beperkingen op rond het hergebruik van de site.
Hoe gaat de decontamiatie in zijn werk? Enkele voorbeelden.
De decontaminatie kan gebeuren door middel van mechanische technieken (reiniging met hoge druk, afschuren,…) en/of chemische technieken (oplossen). De ontwerpprincipes en de bouwmethodes zullen de decontaminatie op termijn gemakkelijker maken. Een aantal voorbeelden.
- De ondoordringbare laag roestvrij staal, van enkele millimeters dik, aangebracht aan de binnenkant van het eerste insluitingsvat van de reactor. Deze veiligheidsbarrière die aanwezig is van bij het ontwerp en de bouw van de centrale, zorgt ervoor dat de contaminatie wordt afgeschermd binnen het reactorgebouw en houdt ze ook tegen.
- Heel wat muren en vloeren zijn voorzien van een ondoordringbare laag verf van polyepoxide. Deze bekleding zal, eens het zover is, de eventuele decontaminatieoperaties vergemakkelijken.
Afval na de ontmanteling
Een groot deel van het afval dat afkomstig is van de ontmantelingsoperaties bestaat uit materiaal dat zonder radiologische controle kan worden vrijgegeven. Het kan dus gewoon hergebruikt, gerecycleerd of opgeslagen worden, net als klassiek afval. Het gaat hier hoofdzakelijk om afval dat ontstaat bij de ontmanteling van het niet-nucleaire gedeelte van de installaties.
Voor het nucleaire gedeelte blijkt uit ervaring dat decontaminatietechnieken zorgen voor een aanzienlijke daling van het radioactieve afval afkomstig van de ontmanteling. Zodra het bewezen is dat er geen besmettingsgevaar meer is, worden de onderdelen, de gebouwen en het puin vrijgesteld van alle nucleaire controle. Op het laatst blijft slechts een klein percentage radioactief afval over dat per slot van rekening zal worden toevertrouwd aan NIRAS.
Bijvoorbeeld, de ontmanteling van de Duitse centrale van Stade (drukwaterreactor van 640 MW) is bijna afgerond. 97% van het afval kan als conventioneel afval worden beschouwd, iets minder dan 3% van het totale volume wordt als radioactief afval beschouwd. Dat radioactieve afval is grotendeels afval met een zeer lage radioactiviteit, gedeeltelijk afval met een lage of gemiddelde radioactiviteit met een korte levensduur en voor een uiterst klein deel afval met een lage of gemiddelde radioactiviteit met een lange levensduur. (Bron E.ON)
In België zijn al meerdere nucleaire installaties met succes ontmanteld.
België, pionier in de ontmanteling van nucleaire installaties
Sinds 1991 is elke Belgische nucleaire installatie onderworpen aan een declasseringsplan (technische en financiële aspecten). De exploitant stelt dat plan op volgens de aanbevelingen van de Nationale instelling voor radioactief afval en verrijkte splijtstoffen (NIRAS), die het vervolgens moet goedkeuren.
Voordat NIRAS haar goedkeuring geeft, voert ze een onafhankelijke raming uit van het volume van de te verwijderen materialen, van het volume en het type van het radioactieve afval dat eruit zal voortkomen en van de kosten. NIRAS houdt een inventaris bij van de nucleaire installaties en sites, alsook van de radioactieve stoffen. Deze inventaris geeft een vrij nauwkeurig beeld van de volumes van de drie categorieën radioactief afval tegen 2075. De hoeveelheden radioactief afval afkomstig van de ontmanteling van de belangrijkste installaties worden geraamd op basis van fysieke en radiologische inventarissen.
Als pionier in de ontwikkeling van civiele kernenergie, beschikt België ook over erkende expertise op het vlak van de ontmanteling van nucleaire installaties. Enkele voorbeelden.
Ontmanteling van reactor BR3 (SCK●CEN in Mol): internationale referentie
Reactor BR 3 (Belgian Reactor 3) was de eerste drukwaterreactor gebouwd buiten de Verenigde Staten. De reactor trad in werking in 1962 en werd definitief stilgelegd op 30 juni 1987. De volledige ontmanteling ervan, een première voor West-Europa, is gestart in 1989. De Europese Commissie heeft BR 3 geselecteerd als pilootproject, als internationale referentie, om de technische haalbaarheid van de ontmanteling van een drukwaterreactor aan te tonen. Het einddoel van dit project bestond erin om alle installaties en gebouwen te ontmantelen en om de site volledig vrij te geven. Deze opdracht is vandaag vervuld.
De ervaring die werd opgedaan met de ontmanteling van BR 3 vormt ook voor het SCK●CEN een waardevolle bron van informatie voor het onderzoek dat gevoerd wordt naar de ontwikkeling en het design van nieuwe nucleaire installaties.
Met haar expertise heet het SCK●CEN ook meegewerkt aan de ontmanteling van de installaties van het bedrijf Belgonucleaire en aan de ontmanteling van de onderzoeksreactor Thetis van de Universiteit Gent.
Universiteit Gent: onderzoeksreactor Thetis is volledig ontmanteld en gedeclasseerd
De wetenschappelijke onderzoeksreactor Thetis van de Universiteit Gent werd ingehuldigd in 1967 en werd definitief stilgelegd in december 2003. In juli 2010 heeft de Universiteit Gent een goedkeuring aangevraagd om te ontmantelen. Na onderzoek van deze aanvraag door het FANC en de Wetenschappelijke Raad en na overleg met de lokale besturen, werd een goedkeuring voor de ontmanteling afgeleverd in de vorm van een koninklijk besluit in mei 2012.
De Universiteit Gent heeft beroep gedaan op het SCK•CEN om de ontmantelingsoperaties in goede banen te leiden. De ontmanteling werd uitgevoerd door Belgoprocess tussen 2013 en 2014. Na verschillende verregaande inspecties hebben het Internationaal Atoomagentschap, Euratom en het FANC, de kernreactor officieel als ontmanteld verklaard in 2015.
De ontmanteling van de fabriek van Belgonucleaire in Dessel
Belgonucleaire heeft haar productiesite voor kernsplijtstofelementen (MOX) opgestart in 1973 en stopte de activiteiten midden 2006. De ontmanteling door het bedrijf Technubel werd opgestart in 2009. Eind 2017, waren de installaties zo goed als ontmanteld en het verkrijgen van de onvoorwaardelijke vrijgave van de site is lopende. De financiële provisies die werden aangelegd door Belgonucleaire zijn voldoende gebleken om de volledige ontmanteling van de fabriek tot een goed einde te brengen, alsook voor het beheer van het radioactief afval dat ervan afkomstig is.
Andere Belgische installaties waarvan de ontmanteling aan de gang is
Naast de ontmantelingen van BR3, de installaties van Eurochemic, van Thetis en Belgonucleaire die tot een goed einde werden gebracht, worden er op dit ogenblik ook nog andere nucleaire installaties ontmanteld.
Deze ontmantelingen worden voornamelijk uitgevoerd door Belgoprocess op de site van Dessel met de ontmanteling van de eigen verouderde behandelingsinstallaties en de opslagruimtes voor het afval. Belgoprocess heeft met name efficiënte decontaminatietechnieken op punt gezet die ervoor zorgen dat meer dan 90% van de materialen gerecycleerd kunnen worden in de conventionele industrie.
De fabriek Franco-Belge de Fabrication du Combustible (FBFC) in Dessel. Het bedrijf FBFC was een dochteronderneming van Areva die splijtstofelementen produceerde voor kerncentrales. In 2012 heeft Areva (nu: Orano) het FANC verwittigd dat ze definitief stopte met de activiteiten op de site van Dessel. Een ontmantelingsvergunning werd verleend bij koninklijk besluit in oktober 2013. De ontmantelingsoperaties zijn op vandaag nog steeds aan de gang.
De Belgische nucleaire sector is goed voor 20.000 rechtstreekse, onrechtstreekse en afgeleide arbeidsplaatsen.
Nieuwe werkgelegenheid in het vooruitzicht
De Belgische nucleaire sector is goed voor 20.000 rechtstreekse, onrechtstreekse en afgeleide arbeidsplaatsen. De ontmantelingsoperaties van nucleaire installaties in België brengen vandaag al heel wat bedrijven op de been. Er zijn bedrijven die de eigenlijke ontmanteling uitvoeren, andere bedrijven die vernieuwende uitrusting ontwerpen en nog andere bedrijven die de gepaste opleidingen geven voor deze nieuwe beroepen.
Zo is het Belgische bedrijf Magics Instruments (een spin-off van de KULeuven en het SCK●CEN) een innovatieve speler in de ontwikkeling van stralingsbestendige elektronica; die dus kan gebruikt worden in omgevingen waar de radioactieve straling heel hoog is; zoals in een kernreactor.
De nood aan arbeidskrachten voor de ontmanteling zal de komende decennia blijven groeien, naarmate de ontmanteling van de eerste reactoren voor elektriciteitsproductie zal moeten gebeuren. De sluiting van de kerncentrales, in 2025, vereist specifiek personeel om de verschillende ontmantelingsoperaties tot een goed einde te brengen. Deze operaties lopen over 15 tot 20 jaar en zullen zo werk bieden aan honderden mensen.
De ontmanteling gebeurt onder een permanente bewaking.
De ontmanteling in alle veiligheid
Het insluiten van de radioactiviteit
Het fundamentele doel van de veiligheid is ervoor zorgen dat de radioactiviteit ingesloten blijft en dat de werknemers en de bevolking beschermd worden. Alle veiligheidsregels en maatregelen voor stralingsbescherming blijven van toepassing tijdens de operaties gelinkt aan de volledige stillegging en aan de ontmanteling van de nucleaire installaties en dit zo lang de gevraagde wettelijke drempels niet bereikt worden.
De voornaamste technische operaties zijn de afbraak van de uitrusting, de sanering van de gebouwen en gronden, de afbraak van de bouwwerken, de behandeling, verpakking en afvoer van het al dan niet radioactieve afval. Hierbij moet de eigenaar van de centrale de nationale en internationale reglementaire voorschriften respecteren.
Volgen van nationale en internationale aanbevelingen
Wat de ontmanteling betreft, houdt ons land zich aan drie niveaus van aanbevelingen: de aanbevelingen van het Federaal Agentschap voor Nucleaire Controle voor wat België betreft, de aanbevelingen van het Internationaal Atoomenergieagentschap (IAEA) op internationaal niveau en ten laatste ook aan de aanbevelingen van de West-Europese Associatie van Nucleaire Regelgevers (WENRA) op Europees niveau. België heeft trouwens haar regelgeving aangepast om zo conform te worden met de referentieniveaus van WENRA.
Volgens de aanbevelingen van het IAEA, bepaalt NIRAS (Nationale Instelling voor Radioactief Afval en verrijkte Splijtstoffen) de te respecteren structuur in het verplichte ontmantelingsplan voor elke nucleaire installatie.
Constante controles tijdens de ontmanteling
In België zijn de uitbaters van de nucleaire installaties volledig verantwoordelijk voor alle ontmantelingsoperaties en voor het beheer van het radioactief afval dat eruit voort komt. De ontmantelingsprocedures en de aanbevelingen worden, permanent, gecontroleerd, door het FANC en haar filiaal Bel V. Ze voeren controles uit naar de stralingsbescherming, alsook wordt de nucleaire veiligheid gecontroleerd. Naast deze permanente en regelmatige controles, gaat het FANC ook over tot periodieke veiligheidscontroles voor de grote ontmantelingswerven, zoals voor een uitgebate kerncentrale. Deze periodieke veiligheidscontroles vinden om de 10 jaar plaats en kaderen in een aanpak van continue verbeteringen.
Ontmantelingen van nucleaire installaties wereldwijd
Honderden nucleaire installaties werden al succesvol stilgelegd over de hele wereld of worden op dit ogenblik ontmanteld. Hierbij een aantal voorbeelden.
In Frankrijk wordt de ontmanteling van de kerncentrale Chooz A in de Ardennes gezien als de referentie voor de Franse drukwateraanpak. De ontmanteling werd opgestart in 2007 en zou moeten afgerond worden in 2020. De versnijding (onder water) van de kuip is nu aan de gang en zou moeten afgelopen zijn in 2019.
In 2011 werd een oude splijtstoffabriek in Annecy omgebouwd, na ontmanteling, tot een biomassacentrale voor stedelijke verwarming.
In Spanje is het bedrijf ENRESA in 2011 begonnen met de ontmanteling van de kerncentrale José Cabrera in Zorita. Begin 2018 ging de ontmanteling de ultieme fase in met de opstart van de werken voor de herbestemming van de site. De terugkeer naar een green field staat gepland in de loop van 2020. Slechts 4% van al het behandelde afval tijdens de ontmanteling wordt gezien als radioactief afval.
In Duitsland loopt de ontmanteling van de kerncentrale in Stade (drukwaterreactor van 640 MW) op zijn einde.
Het energiebeleid in Duitsland na 2011 (genaamd “Energiewende”) voorziet een versnelde kernuitstap en de ontwikkeling van hernieuwbare energie. De 8 reactoren die in 2011 werden gesloten voor politieke redenen, hebben allemaal, bij de overheid van de respectievelijke Länder, de verplichte goedkeuringsdossiers ingediend om de ontmanteling op te starten. De meeste hebben deze goedkeuring ontvangen in 2017. Begin 2018 zijn er in totaal 21 reactoren in de ontmantelingsfase.
Bronnen: SCK●CEN, NIRAS, BELGOPROCESS, MAGICS, FANC, EDF, ENRESA, WNA, Bundestag, IAEA, IRSN
