2021 / 2026

Tweede leven voor MEDOC

Na 20 jaar streep onder MEDOC, maar geen punt erachter

Na 20 jaar dienst demonteert SCK CEN de installatie die de voetafdruk van de BR3-ontmanteling aanzienlijk verkleinde

Na 20 jaar streep onder MEDOC,  maar geen punt erachter

Na 20 jaar nam SCK CEN zijn MEDOC-installatie uit gebruik. In die installatie reinigden de ontmantelingsexperten van SCK CEN metalen reactoronderdelen door de besmette oppervlaktelaag er chemisch af te schrapen. Dat verkleinde de voetafdruk van de ontmanteling van reactor BR3 aanzienlijk. Nu breit het onderzoekscentrum een vervolg aan dat succesverhaal met een veelbelovende methode voor de eindverwerking van het secundaire afval.

Met de wet op de kernuitstap van 2003 besliste de federale regering om de kerncentrales stapsgewijs te sluiten. Bij sluiting staat er een nieuwe, grote uitdaging voor de deur: de kerncentrale moet ontmanteld worden. Het doel is om het terrein (opnieuw) in zijn oorspronkelijke staat te herstellen, zodat het een nieuwe bestemming kan krijgen. “Bij elk ontmantelingsproject geldt één gouden regel: de hoeveelheid radioactief afval op een kostenefficiënte manier tot een minimum herleiden”, aldus Kurt Van den Dungen, ontmantelingsexpert bij SCK CEN. 

Hoe kan je de hoeveelheid radioactief afval verminderen? SCK CEN heeft tijdens de ontmanteling van de BR3-reactor technieken ontwikkeld om specialisten daarin te helpen slagen. Een van die technieken is MEDOC. “MEDOC staat voor metal decontamination by oxidation with cerium.  Zoals de naam doet vermoeden, dompelen we metalen reactoronderdelen in een zuur ceriumbad op verhoogde temperatuur.”

“Het cerium lost via een chemisch proces de gecontamineerde oppervlaktelaag op, zodat het metaal vrij is van radioactiviteit. De materialen kunnen na behandeling als schroot worden afgevoerd en in de staalindustrie gerecycleerd worden”, legt Van den Dungen uit. SCK CEN verfijnde een bestaand procedé dat in de literatuurstudies veelbelovend genoemd werd, en ontwikkelde een installatie om besmette onderdelen van de BR3-drukwaterreactor te ontsmetten.

De installatie werd in 1999 in gebruik genomen en blies vorig jaar 20 kaarsjes uit. Van den Dungen: “Na meer dan 20 jaar trouwe dienst hebben we besloten om de installatie stop te zetten. Verschillende factoren hebben die beslissing beïnvloed. Enerzijds is de ontmantelingsfase afgerond waarin we een groot deel van de metalen reactoronderdelen moesten behandelen. Anderzijds stond de installatie in het BR3-gebouw, dat zelf deel uitmaakt van een ontmantelingsproject. De installatie wordt momenteel deskundig gedemonteerd en er worden pistes bewandeld om de installatie een tweede leven te geven.”

Verfijnde techniek valoriseren

De ontmantelingsexperten hebben een opmerkelijk resultaat geboekt met de MEDOC-installatie. Van den Dungen: “In totaal hebben we meer dan 100 ton metaal behandeld in de MEDOC-installatie. Negentig procent ervan konden we vrijgeven en dus een herbestemming geven. Tien procent ging naar het buurbedrijf Belgoprocess, een dochteronderneming van de Nationale instelling voor radioactief afval en verrijkte splijtstoffen (NIRAS), die het radioactieve afval in België beheert.“ Met die techniek heeft SCK CEN de hoeveelheid radioactief afval dus drastisch kunnen verminderen. “We hebben een opmerkelijk resultaat geboekt met de MEDOC-installatie. Dat schept perspectieven voor de toekomst.”

“We willen onze kennis en ervaring graag valoriseren, maar dan moeten we eerst een sluitende oplossing vinden voor het secundaire afval”, aldus Van den Dungen. Met secundair afval doelt hij op de chemische oplossing, waarin de metalen onderdelen ontsmet werden. Collega-wetenschapper Elie Valcke: “Die decontaminatieoplossing is radioactief en moet ook een behandeling en eindbestemming krijgen. Dat onderzoeken we nu in samenwerking met ENGIE, dat interesse toonde om MEDOC voor zijn kerncentrales te gebruiken.” Het project kadert in een samenwerkingsakkoord tussen ENGIE-Electrabel en SCK CEN om technieken en activiteiten op het vlak van uitbating en ontmanteling van kerncentrales up-to-date te houden.

De behandeling van het secundaire afval bestaat uit twee stappen: een voorbehandelingsstap en een conditioneringsstap. In de voorbehandelingsstap neutraliseren de onderzoekers de zure, radioactieve oplossing, laten ze het radioactieve slib naar de bodem zinken en scheiden ze het slib om de oplosbare sulfaten eruit te wassen. In de conditioneringsstap mengen ze het resterende radioactieve slib met een immobilisatiematrix op basis van cement. “Het geconditioneerde afval moet beantwoorden aan een reeks acceptatiecriteria, die NIRAS heeft opgelegd. Hoe gedraagt het vers aangemaakte cement zich op korte termijn? Welke warmte genereert het? Hoe lang duurt het voordat het cement is uitgehard? Hoe stabiel is het geconditioneerde afval bij langdurige bewaring bij koude of hogere temperaturen en vochtigheid? Wat als het geconditioneerde afval in contact komt met water?”, legt Valcke uit. 

“We willen koste wat het kost vermijden dat er een alkali-silica-reactie optreedt, die verantwoordelijk is voor gel-vorming. Een alkali-silica-reactie is een reactie waarbij sulfaten het cement doen zwellen. Er zijn echter cementsoorten die wel bestand zijn tegen lage concentraties sulfaat, zo ook de cementsoort die wij samenstelden en testen. Daarom filteren wij er op voorhand zoveel mogelijk sulfaten uit.”

SCK CEN - Jaarrapport Highlights - MEDOC (2020)

We hebben een opmerkelijk resultaat geboekt met de MEDOC-installatie. Dat schept perspectieven voor de toekomst.

Kurt Van den Dungen
Jarenlange testen

Jarenlange testen

Geduld is een mooie deugd. Dat ondervinden de onderzoekers van SCK CEN ook bij dit project. “Het duurt jaren om onze zelf welafgewogen cementsamenstelling uitgebreid te testen”, beklemtoont Valcke. “Bij de chemische reactie tussen cement en water komt warmte vrij, de zogenaamde hydratatiewarmte, waardoor de temperatuur van verhardende mortel kan stijgen. De hydratatiewarmte is onder meer afhankelijk van de cementsamenstelling en de fijnheid. Een te hoge temperatuur tijdens het productieproces kan na afkoeling leiden tot scheurvorming. De eerste resultaten zijn veelbelovend: het cement wordt niet te warm tijdens het productieproces, het hardt voldoende snel uit, het kan weerstand bieden bij robuustheidstesten … Dat we zulke resultaten mochten boeken, is te danken aan uitstekend teamwork. Nu bekijken we welk effect uitschieters in de gemiddelde samenstelling van de decontaminatieoplossing hebben. In een volgende fase zullen we testen met radioactief materiaal. Verschillende componenten kunnen de stabiliteit van het eindproduct beïnvloeden. De cementformule moet daar het hoofd aan kunnen bieden.”

De chemische oplossing die na behandeling overblijft, moet ook behandeld worden en een eindbestemming krijgen. Dat onderzoeken we nu in samenwerking met ENGIE.

Elie Valcke