Experimenten

Om alle aspecten van de veiligheid en technische haalbaarheid van geologische berging in een diepe kleilaag grondig te onderzoeken, worden tal van experimenten uitgevoerd. Een belangrijk deel daarvan bevindt zich in het ondergrondse laboratorium HADES.

De figuur hieronder geeft een overzicht van de experimenten die door het ESV EURIDICE werden of worden uitgevoerd, zowel boven- als ondergronds, en van alle andere experimenten die in HADES zijn geïnstalleerd.

Sommige experimenten werden reeds meer dan 25 jaar geleden opgestart. De lange looptijd maakt het mogelijk om de ontwikkelde modellen die de evolutie van een bergingssysteem beschrijven te toetsen aan de realiteit en indien nodig te verfijnen. Dat HADES een vergunde nucleaire installatie is, maakt het mogelijk om een verscheidenheid aan radioactieve merkstoffen en bronnen te gebruiken. Dit maakt van HADES een unieke ondergrondse onderzoeksfaciliteit.

Van klein en eenvoudig naar groot en complex

Een aantal relatief eenvoudige experimenten zijn gericht op het onderzoek van één specifiek aspect of proces van het bergingssysteem. Hiermee willen de onderzoekers de verschillende eigenschappen en processen leren kennen en begrijpen die van belang zijn om de veiligheid en technische haalbaarheid van een bergingsinstallatie te kunnen analyseren. Voor het ATLAS-experiment bijvoorbeeld worden een warmtebron en meetinstrumenten in de klei aangebracht om de thermische geleidbaarheid van de Boomse klei te kunnen bepalen. Het is belangrijk om die te kennen omdat een deel van het afval nog een beperkte hoeveelheid warmte zal produceren na plaatsing in de bergingsgalerijen. Op die manier kan men berekenen hoe hoog de temperatuur in de klei zal oplopen.

Bij geïntegreerde experimenten worden verschillende van deze aspecten samengebracht in één experiment. De bedoeling hiervan is om de complexe realiteit van een bergingsinstallatie zo goed mogelijk te benaderen. Op die manier kunnen wetenschappers de interactie tussen bepaalde fenomenen bestuderen zoals die zich in een bergingsinstallatie zouden voordoen. Het CORALUS-experiment is een voorbeeld  van een experiment waar het aspect warmte gecombineerd werd met radioactieve straling om de stabiliteit van de glasmatrix van het verglaasde afval te onderzoeken.

Grootschalige demonstratieproeven ten slotte maken het mogelijk om de veiligheid en uitvoerbaarheid van een bergingsinstallatie aan te tonen op een schaal die de realiteit van een echte bergingsinstallatie benadert. Deze grootschalige demonstratieproeven kunnen ook gebruikt worden om de resultaten van de kleinschalige experimenten te bevestigen en de voorspellende modellen die erop zijn gebaseerd te verfijnen. Zo kan men op een betrouwbare manier de veiligheid van een bergingsinstallatie op lange termijn evalueren. In het PRACLAY-experiment bijvoorbeeld wordt de verwachte warmteproductie in een bergingsgalerij gesimuleerd door 30 m van de PRACLAY-galerij gedurende 10 jaar te verwarmen en het effect ervan op de klei en de galerijbekleding te bestuderen.

Europese context

De Europese Commissie heeft een cruciale rol gespeeld in de totstandkoming van heel wat experimenten en tests. De experimenten of projecten die werden uitgevoerd met steun van Europa, binnen de kaderprogramma's voor onderzoek en ontwikkeling, zijn in onderstaand overzicht aangeduid met een Europese vlag. In een aantal gevallen is de projectfase afgelopen maar worden de meetgegevens nog steeds opgevolgd of worden de experimentele set-ups verder gebruikt in het kader van het Belgische onderzoeksprogramma naar geologische berging.

Experimenten

ARCHIMEDE			1991-1995		onderzoek naar de chemie van het poriënwater in de Boomse kleilaag
ATLAS I, II, III, IV			1992-heden		studie van de hydraulische en mechanische eigenschappen van klei bij opwarming
BACCHUS I, II			1988-1995		studie van klei als opvulmateriaal
CACTUS I, II			1990-1994		studie van de hydraulische en mechanische eigenschappen van klei bij opwarming
CERBERUS			1985-1999		invloed van radioactieve straling, warmte en mechanische verstoring op de hydraulische en chemische eigenschappen van de klei
CLIPEX			1997-2003		monitoring van het hydraulische en mechanische gedrag tijdens het uitgraven van de verbindingsgalerij
CORALUS I, II, III, IV			1997-heden		onderzoek naar de stabiliteit van de glasmatrix in bergingscondities, in aanwezigheid van een warmtebron en radioactieve straling
CONNECTING GALLERY			2001-2002		constructie van een galerij op industriële schaal, gebruikmakend van een tunnelboormachine
CORROSION			1985-1997		experimenten om de aantasting (corrosie) van verschillende afvalverpakkingsmaterialen in contact met de klei te testen
ESDRED			2004-2009		Ontwerpstudies voor bergingsgalerijen
FORGE			2011-heden		onderzoek naar gastransport in de door uitgraving verstoorde zone (excavation damaged zone)
MEGAS			1992-1996		studie van gasvorming en migratie van gas in de klei
MIGRATION			1988-heden		experimenten om de verspreiding van radioactieve stoffen doorheen de klei te bestuderen
MINE-BY-TEST			1984-2002		constructie van een schacht en galerij in niet bevroren klei
MODERN			2009-2013		Ontwikkelen van een monitoringstrategie en uittesten van meetinstrumenten voor monitoring
MORPHEUS			2001-heden		onderzoek naar eventuele variaties in de chemie van het poriënwater doorheen de Boomse kleilaag
NF-PRO			2004-2007		- studie van het effect van oxidatie op de Boomse Klei - eerste boring met stikstof - in-situ pH meting en in-situ staalname van poriënwater
OPHELIE			1992-2002		bovengronds testen van het plaatsen van radioactiefafval in een bergingsgalerij
ORPHEUS			2000		studie van de geochemie (Eh en pH) van het poriënwater in de Boomse Klei
PEGASUS			2004		studie van de evolutie van de partiële druk van opgelost gas
PHEBUS			1991-1995		studie van de uitdroging van klei door de ventilatie in HADES
PRACLAY			2007-heden		- Gallery & Crossing-tests: constructie van een galerij die loodrecht aansluit op de hoofdgalerij - Seal-test: hydraulisch afsluiten van de PRACLAY-galerij - Heater-test: grootschalig verwarmingsexperiment om het gecombineerde effect van warmte en uitgraving op de klei te bestuderen met als bedoeling de bestaande kennis hierover te bevestigen en te verfijnen
PRETEL			1994-2004		ontwerpen en testen van een systeem voor het plaatsen van de galerijbekleding in micro-tunnels in weinig verharde klei
RADWASTOM3			1986-1989		in-situ karakterisatie van het gedrag van de  Boomse klei
RESEAL I, II			1997-2007		afsluiten van een boorgat en schacht in weinig verharde klei
SELFRAC			2001-2004		onderzoek naar het zelfsluitend gedrag van Boomse Klei
TIMODAZ			2006-2010		invloed van een temperatuurstoename op de door uitgraving verstoorde zone rondom de galerijen
TRANCOM			1996-2004		studie van het migratiegedrag van organisch materiaal in de klei