Huidige situatie en productie van nucleair afval
In 2024 leverden kerncentrales wereldwijd bijna 10 procent bij aan de totale elektriciteitsproductie en beschikken ze over meer dan 70 jaar operationele ervaring. Volgens het Nuclear Energy Agency (NEA) wordt er jaarlijks ongeveer 430.000 ton gecertificeerd kernbrandstof na gebruik opgeslagen. Twee derden hiervan bevindt zich momenteel nog in opslag. In Europa, exclusief Rusland en Slowakije, ligt het aantal opgeslagen spent nuclear fuel (SNF) boven de 60.000 ton, waarvan het grootste deel in Frankrijk wordt bewaard.
De ontwikkeling van diepe geologische repositories
Geen enkele staat ter wereld heeft nog een in bedrijf zijnde diepe geologische opslagplaats voor spent brandstof. Finland is momenteel de enige die actief een permanente opslagplaats bouwt voor het meest gevaarlijke soort radioactief afval. Behalve Finland heeft alleen Zweden en Frankrijk reeds een locatie aangewezen voor het ondergrondse bergingsproject voor hoogradioactief afval.
In de Verenigde Staten wordt een proefproject uitgevoerd voor afvalisolatie, maar dat wordt alleen gebruikt voor langlevend transuraanisch afval uit kernwapens, niet voor spent fuel afkomstig uit commerciële reactoren. Deze situatie benadrukt de complexiteit van het afvalbeheer en de noodzaak voor nieuwe methoden, waaronder hergebruik van nucleair afval als bron voor recycling.
Case Study: Bulgarije en de opslag van kernafval
Het Kozloduy-kernekrachtcentrale beschikt over ongeveer 4.500 assemblages spent brandstof, die oorspronkelijk naar Rusland zouden worden gestuurd voor herverwerking en omgezet in vitrified hoogradioactief afval. Sinds 2022 is dat proces stilgevallen vanwege de geopolitieke situatie door de Russische oorlog in Oekraïne. In plaats daarvan wordt er overwogen om de assemblages te transformeren van een last naar een nieuwe brandstofbron. Frankrijk speelt hierin een sleutelrol.
Framatome, dat eind 2022 analoog brandstof levert voor Kozloduy, heeft voorgesteld de Russische assemblages te recyclen, hoewel hierover nog geen definitieve beslissing is genomen. Het Bulgaarse ministerie van Energie onderzoekt ook de mogelijkheid om gebruikte brandstof te herverwerken in een lidstaat van de EU, met een expliciete optie om de cassettes na 2030 naar Frankrijk te sturen.
Recyclingmethoden in de Orano La Hague fabriek
De Franse fabriek Orano La Hague is sinds tien jaar een centrum voor het recyclen van spent nuclear fuel. Na het verwijderen van gebruikte brandstaven worden ze aan een vijfjarige badbehandeling onderworpen, gevolgd door een tweede bad in salpeterzuur waarin het brandstofmateriaal wordt opgelost. Uit deze chemische processen ontstaat uranyl nitrate en plutoniumoxide, die worden gebruikt voor de productie van nieuwe brandstof, MOX genoemd. Deze brandstof bestaat uit een mengsel van uranium en plutonium, bedoeld om het gebruik van natuurlijke uranium met circa 25 procent te verminderen.
Het resterende uranium wordt bewaard als strategische voorraad, wachtend op herverrijking, terwijl het hoogradioactieve afval vitrificatie ondergaat. Het productieproces produceert een sterk radioactief residu, dat onder strenge controle wordt opgeslagen.
Internationale distributie en opslagactiviteiten
De belangrijkste afnemer van Orano La Hague is Electricité de France, dat haar spent fuel van 58 reactoren naar de fabriek brengt. Daarnaast verwerkt het ook brandstof uit Duitsland, Zwitserland, België, Italië, Nederland, en zelfs uit landen zoals Australië, China en Japan. Sinds de sluiting van de eerste eenheid in Kozloduy in 2002, heeft de Bulgaarse centrale ongeveer 8.500 assemblages naar Rusland gestuurd voor herverwerking, waarvan de kassettes later niet meer werden teruggebracht.
De bewaartechniek voor fissiele materialen, inclusief uranium en plutonium, blijft eigendom van Bulgarije en wordt daar opgeslagen totdat het echt nodig is. Het land bezit een aanzienlijke voorraad fissiel materiaal in Rusland, die mogelijk kan worden gebruikt voor het ontwikkelen van nieuwe kernbrandstoffen in de toekomst. De exacte hoeveelheid is nog niet volledig vastgesteld, maar het betreft ongeveer 1.006 ton zware metalen, afkomstig van assemblages uit de VVER-440 en VVER-1000 reactoren.
Toekomstige opslag en bouwplannen
De opslagfaciliteiten voor spent brandstof in Kozloduy worden momenteel uitgebreid. Gezien de geopolitieke omstandigheden en de stilstand van herverwerking in Rusland, moet de droge opslagcapaciteit uiterlijk 2030 worden vergroot om meer dan 700 VVER-1000 assemblages te kunnen herbergen. Het uitbreidingsproces wordt momenteel op papier gezet; concrete plannen, tenders en kostenramingen ontbreken echter nog.
Daarnaast wordt de bouw van een diep geologisch repository voorzien; de voorlopige planning stelt dat deze operationeel zal zijn in 2050. Voor de nieuwe reactoren, gepland met technologie van Westinghouse en voorzien van een capaciteit van circa 29 ton zwaar metaal per jaar, wordt verwacht dat er in de komende 60 jaar ongeveer 2.600 ton in SNF ontstaat.
Andere Europese landen en de problematiek van afvalbeheer
In Spanje bestaan nog geen centrale tussenopslagfaciliteiten voor kernafval, ondanks de goedkeuring in 2004 van plannen voor ondergrondse opslag in Villar de Canyas. Het land plant de volledige sluiting van alle kerncentrales tussen 2027 en 2035, maar de bestaande voorraden van ongeveer 5.000 ton gebruikte brandstof vragen nog steeds een oplossing.
Roemenië heeft een vergelijkbare aanpak, waarbij spent fuel wordt opgeslagen in droge opslagfaciliteiten na lange koelperiodes. Er worden plannen ontwikkeld voor het bouwen van een diep geologisch repository in Salini, dat naar verwachting in 2028 operationeel moet zijn.
In Tsjechië bevinden zich momenteel twee kerncentrales, Dukovany en Temelin, waarvan het spent fuel wordt opgeslagen in tijdelijke hallen op de sites. Het beleid voorziet in het bouwen van een diepe uiteindelijke opslag, waarop momenteel wordt toegewerkt, hoewel lokale gemeenschappen zich verzetten en de politieke druk toeneemt.
De meeste operators hopen dat nieuwe technologieën en innovatieve benaderingen het proces van afvalbeheer en hergebruik zullen verbeteren, waardoor de hoeveelheid afval en de opslagproblematiek op termijn kunnen worden verminderd.
