Uitgravings- en constructietechnologie

 constructie HADES

Met de bouw van het ondergrondse laboratorium HADES is aangetoond dat het uitvoerbaar is om op industriële schaal een bergingsinstallatie te bouwen in weinig verharde klei.

Sinds de start van de graafwerken in 1980 hebben de uitgravings- en constructietechnologie voor het bouwen van schachten en galerijen een hele evolutie doorgemaakt. De bouw van HADES gebeurde in twee fasen. Het eerste deel werd gebouwd tijdens de jaren tachtig, die worden aangeduid als de pioniersjaren. Aan het einde van de jaren negentig werd het laboratorium op industriële wijze uitgebreid om aan te tonen dat het technisch en economisch haalbaar is om een bergingsinstallatie te bouwen op grote diepte in weinig verharde klei en de impact van de uitgraving op de veiligheid te onderzoeken.

Het ESV EURIDICE beheert de kennis en knowhow die door de jaren heen werd opgebouwd.

Pionierswerk tijdens de jaren 80

pionierswerk1 pionierswerk2 pionierswerk3
 Bevriezing van de klei  Manuele uitgraving  Betonnen galerijbekleding

De uitgraving en constructie van de eerste schacht is gestart in 1980. Tot een diepte van 190 meter gaat deze schacht door watervoerende zandlagen, die vooraf bevroren werden. Dit is een techniek die vaak bij de constructie van een mijn wordt toegepast om te vermijden dat de schacht vol water zou lopen tijdens de uitgraving. Er was toen echter nog weinig ervaring met het uitgraven van gangen in weinig verharde klei op grote diepte. Volgens de resultaten van het geomechanische onderzoek zou de klei vrij snel dichtkruipen tijdens de uitgraving. Om dit te vermijden werd besloten om de klei te bevriezen tot een diepte van 240 meter. Op 225 meter werd de eerste galerij manueel uitgegraven in bevroren klei. Gietijzeren ringen ondersteunden de galerij. Toen de klei ontdooide, bleek dat de kruipsnelheid ervan tamelijk laag was en dat er genoeg tijd was om een ondersteuning te plaatsen die moet voorkomen dat de klei zich sluit. Als test werden in 1984 een experimentele schacht en galerij uitgegraven in onbevroren klei. Als ondersteuning werden betonblokken gebruikt in plaats van ringen in gietijzer. De betonblokken bleken even effectief en minder duur. Het uitgraven in onbevroren klei en het gebruik van betonblokken in plaats van gietijzer als ondersteuning betekenden een belangrijke vooruitgang tijdens deze pioniersjaren.

Na uitgraving werd de experimentele schacht afgesloten in het kader van het RESEAL-experiment. Hiermee hebben onderzoekers aangetoond dat het mogelijk is om de schachten van een echte bergingsinstallatie hermetisch af te sluiten met een materiaal dat dezelfde gunstige eigenschappen als de Boomse klei vertoont en dat ervoor zorgt dat de radioactieve stoffen niet langs deze weg uit de bergingsinstallatie kunnen ontsnappen.

In 1987 werd een tweede galerij van 66 meter lang uitgegraven in onbevroren klei en ondersteund met betonblokken. Deze uitgraving gebeurde hoofdzakelijk manueel. Er werd een gemiddelde snelheid van 3 meter per week gehaald.

Industriële fase

industrieel1 industrieel2 industrieel3
Graafwerken tweede schacht Industriële tunnellingmachine Uitgraven verbindingsgalerij

Aan het einde van de jaren negentig werd het laboratorium op industriële wijze uitgebreid. Het doel was aan te tonen dat het technisch en economisch haalbaar is om een bergingsinstallatie op grote diepte in weinig verharde klei te realiseren. Na de bouw van de tweede schacht werd de verbindingsgalerij (80 meter lang) op zes weken tijd gemaakt met een industriële tunnellingmachine. De techniek die werd gebruikt voor de uitgraving van de verbindingsgalerij is vergelijkbaar met de techniek die wordt gebruikt voor het uitgraven van metrotunnels. Naast het uitgraven van de klei gebeurde ook het plaatsen van de galerijbekleding volledig automatisch. Met deze techniek werd een gemiddelde snelheid van 3 meter per dag bereikt, wat voldoende is om een bergingsinstallatie te kunnen bouwen. De hogere snelheid van de uitgraving en het gebruik van een tunnelschild dat een glad oppervlak in de klei uitsnijdt waarop de betonblokken voor de ondersteuning perfect aansluiten, zorgen er bovendien voor dat de klei veel minder verstoord wordt dan bij een manuele uitgraving.

Tijdens de uitgraving werd het mechanische gedrag van de klei in de verstoorde zone bestudeerd via een aantal meetinstrumenten die vanuit de tweede galerij (oude gedeelte) in de klei waren geplaatst (CLIPEX- en SELFRAC-projecten).

In 2007 tenslotte werd op gelijkaardige wijze de PRACLAY-galerij gebouwd, een zijgalerij van de verbindingsgalerij. Hiermee werd aangetoond dat het mogelijk is om een loodrechte aansluiting te maken van een zij- op een hoofdgalerij. De bouw van deze galerij en de installatie van een versteviging ter hoogte van de aansluiting op de hoofdgalerij vormen tevens fase 1 van het PRACLAY-experiment.

 

Film over de bouw van HADES