Radioactief afval kan sneller worden afgebroken

Radioactief afval wordt sneller afgebroken met een neutronenbombardement, zo blijkt uit onderzoek van Patricia Damen, dat ze uitvoerde bij de afdeling defecten in materialen van het IRI en het Duitse Instituut voor Transuranen in Karlsruhe. Maar daarvoor moet radioactief afval wel eerst gemengd worden met materiaal dat zich inert gedraagt. Damen, die afgelopen dinsdag promoveerde, onderzocht daarom twee keramische materialen die niet veranderen zodra ze in aanraking komen met radioactief materiaal.

Damen keek alleen naar het langstlevende kernafval uit kerncentrales: de actiniden, waaronder plutonium, americium, curium en neptunium. ,,Dit zijn stoffen die een paar miljoen jaar radioactief blijven. Het kan veilig opgeslagen worden, maar dat accepteert het grote publiek niet.”

Om de radioactieve levensduur van actiniden sterk te verminderen, wordt gebruik gemaakt van transmutatie. Hierbij worden de actiniden blootgesteld aan neutronen. Door de extra neutronen in de actiniden te ‘schieten’, veranderen deze in isotopen, met een kortere levensduur.

Voor transmutatie moeten de actiniden ingesloten worden in materiaal dat niet reageert met neutronen, een soort verpakkingsmateriaal. Damen onderzocht magnesium aluminate spinel en zirconia, waarvan alleen de laatste geschikt bleek voor transmutatie.

Zodra actinide vervalt in kleinere isotopen, komt alfastraling vrij. Dit gaat gepaard met de productie van grote hoeveelheden heliumgas, waardoor bellen in het verpakkingsmateriaal kunnen ontstaan. Gevolg: het materiaal beschadigt, waardoor alsnog radioactief materiaal naar buiten kan komen. Maar het materiaal zirconia bleek geen last van de heliumbellen te hebben. ,,Het heeft een open structuur, zodat er plaats genoeg is voor het helium”, aldus Damen.

Binnenkort gaat in Europees samenwerkingsverband een proefbestraling van zirconia met actiniden van start, in de reactor in Petten. Meer onderzoek is namelijk nodig voordat het op grote schaal kan worden toegepast.

Of dit dé oplossing is voor het kernafvalprobleem? Damen: ,,Zeker weten. Het kernafval kan al veilig worden opgeborgen. Maar het publiek wil geen afval dat zo lang radioactief is. Het blijkt dat mensen kernafval wel accepteren als het maar een paar honderd jaar actief is, dan is het nog redelijk te overzien. Dit is de enige oplossing om de levensduur van radioactief afval te verminderen.”

Radioactief afval wordt sneller afgebroken met een neutronenbombardement, zo blijkt uit onderzoek van Patricia Damen, dat ze uitvoerde bij de afdeling defecten in materialen van het IRI en het Duitse Instituut voor Transuranen in Karlsruhe. Maar daarvoor moet radioactief afval wel eerst gemengd worden met materiaal dat zich inert gedraagt. Damen, die afgelopen dinsdag promoveerde, onderzocht daarom twee keramische materialen die niet veranderen zodra ze in aanraking komen met radioactief materiaal.

Damen keek alleen naar het langstlevende kernafval uit kerncentrales: de actiniden, waaronder plutonium, americium, curium en neptunium. ,,Dit zijn stoffen die een paar miljoen jaar radioactief blijven. Het kan veilig opgeslagen worden, maar dat accepteert het grote publiek niet.”

Om de radioactieve levensduur van actiniden sterk te verminderen, wordt gebruik gemaakt van transmutatie. Hierbij worden de actiniden blootgesteld aan neutronen. Door de extra neutronen in de actiniden te ‘schieten’, veranderen deze in isotopen, met een kortere levensduur.

Voor transmutatie moeten de actiniden ingesloten worden in materiaal dat niet reageert met neutronen, een soort verpakkingsmateriaal. Damen onderzocht magnesium aluminate spinel en zirconia, waarvan alleen de laatste geschikt bleek voor transmutatie.

Zodra actinide vervalt in kleinere isotopen, komt alfastraling vrij. Dit gaat gepaard met de productie van grote hoeveelheden heliumgas, waardoor bellen in het verpakkingsmateriaal kunnen ontstaan. Gevolg: het materiaal beschadigt, waardoor alsnog radioactief materiaal naar buiten kan komen. Maar het materiaal zirconia bleek geen last van de heliumbellen te hebben. ,,Het heeft een open structuur, zodat er plaats genoeg is voor het helium”, aldus Damen.

Binnenkort gaat in Europees samenwerkingsverband een proefbestraling van zirconia met actiniden van start, in de reactor in Petten. Meer onderzoek is namelijk nodig voordat het op grote schaal kan worden toegepast.

Of dit dé oplossing is voor het kernafvalprobleem? Damen: ,,Zeker weten. Het kernafval kan al veilig worden opgeborgen. Maar het publiek wil geen afval dat zo lang radioactief is. Het blijkt dat mensen kernafval wel accepteren als het maar een paar honderd jaar actief is, dan is het nog redelijk te overzien. Dit is de enige oplossing om de levensduur van radioactief afval te verminderen.”