Ondergronds verwarmingsexperiment draait op volle toeren

PRACLAY

De opstartfase van het grootschalige PRACLAY-verwarmingsexperiment in het ondergrondse laboratorium HADES in Mol is succesvol afgerond. Op 19 augustus bereikte de temperatuur rond de galerij de beoogde 80°C. Dat betekent meteen ook de start van de tien jaar durende stabiele verwarmingsfase. Het experiment is een belangrijke mijlpaal in het onderzoeksprogramma van NIRAS, de Nationale instelling voor radioactief afval en verrijkte splijtstoffen, naar geologische berging van radioactief afval in klei. Het laboratorium waar het experiment wordt uitgevoerd, bevindt zich in het hart van de Boomse Klei, op een diepte van 225 meter onder de terreinen van het Studiecentrum voor Kernenergie SCK•CEN in Mol.

Waarom voeren onderzoekers dit experiment eigenlijk uit?

Invloed van warmte

Hoogradioactief afval geeft warmte af. Als het onder de grond geborgen wordt, zal dus ook de klei rondom het afval opwarmen. Verwarmingsexperimenten op kleine schaal hebben reeds uitgewezen dat klei bij opwarming haar gunstige eigenschappen om radioactieve stoffen in te sluiten behoudt. Onderzoekers willen nu de bestaande kennis over het gedrag en de eigenschappen van de klei bij opwarming bevestigen op een schaal die representatief is voor een echte bergingsinstallatie en ze verder verfijnen. Het PRACLAY-experiment biedt bovendien de mogelijkheid om de invloed van de temperatuurtoename op de stabiliteit van de betonnen galerijbekleding te bestuderen in omstandigheden die vergelijkbaar zijn met een echte bergingsinstallatie. Die kennis is belangrijk om de mogelijkheid tot terugneembaarheid van het afval te kunnen evalueren. Ten slotte biedt het experiment ook een unieke kans om de betrouwbaarheid van de gebruikte meetinstrumenten bij verhoogde temperatuur en op lange termijn te testen.

In onderstaand filmpje kom je meer te weten over de voorbereiding, evolutie en doelstellingen van het experiment.  

 

Opstartfase succesvol afgerond

Op 3 november 2014 zijn de onderzoekers gestart met het verwarmen van de PRACLAY-galerij. Over een periode van iets meer dan negen maanden werd het vermogen van het verwarmingssysteem stelselmatig opgevoerd, tot de beoogde temperatuur van 80°C op het contact tussen de galerijbekleding en de klei bereikt werd. Dit stemt overeen met de temperatuur die bij een berging van hoogradioactief afval verwacht wordt. De temperatuursensoren in de boorgaten rondom de galerij maken het mogelijk de opwarming van de klei nauwkeurig te volgen. Naast de temperatuur worden ook andere eigenschappen gevolgd zoals de druk, de doorlatendheid, en de chemische kenmerken van de klei.

Onderstaande grafiek geeft de temperatuur weer op drie verschillende tijdstippen, gemeten in een verticaal boorgat (gele lijn op de tekening) dat vertrekt vanuit het midden van het verwarmde deel van de galerij. De gemeten temperatuur bevestigt de bestaande kennis. 

PRACLAY

Figuur - De stippellijnen geven de temperatuur weer van de klei in functie van de afstand tot de galerij, gemeten in een verticaal boorgat van 20 meter lang (geel op de bovenstaande figuur). Bij de start bedroeg de natuurlijke temperatuur in de klei 17°C (blauwe curve). Ongeveer 4,5 maanden na de opstart van het verwarmingssysteem  bedroeg de temperatuur op het contact tussen de galerijbekleding en de klei 58°C (rode curve), op 10 meter afstand was de invloed van de temperatuurstijging nog niet merkbaar. Op 19 augustus zie je dat de 80°C op het contact tussen de galerij en de klei bereikt is (groene curve). De opwarming gaat tot ongeveer 10 meter in de klei.
 

Een meer uitgebreide verduidelijking bij het experiment vind je hier. Een technisch-wetenschappelijke toelichting over het ontwerp en de volledige installatie van het PRACLAY-experiment vind je in het rapport "The Design and Installation of the PRACLAY In-Situ experiment".