IJsmuur voor Fukushima

Een muur van ijs moet het voortdurend ontstaan en weglekken van hoogradioactief grondwater stoppen bij Fukushima. Door de grond te bevriezen hoopt Japan de situatie daar onder controle te krijgen. De ontmanteling van kernreactoren duurt nog tientallen jaren. Kennislink vroeg een aantal Nederlandse deskundigen of er een toekomst is voor het gebied rond de kerncentrale.

13 september 2013

Al twee jaar lang lekt dagelijks maar liefst driehonderd ton liter hoogradioactief water de zee in bij Fukushima. De beheerder van de kerncentrale Fukushima Daiichi, energiemaatschappij Tepco, heeft nog altijd geen grip op de situatie. “Dat is zorgwekkend. Bovendien is er een belabberde informatievoorziening doordat nu pas duidelijk wordt dat er al zo lang lekkages zijn”, zegt energiehoogleraar Wim Turkenburg (Universiteit Utrecht). Het weglekkende water bevat onder meer cesium, strontium en tritium.

Experts van internationaal atoomenergieagentschap IAEA bezoeken de zwaar beschadigde centrales van Fukushima.
IAEA

Houtje-touwtje tanks

De lekkage ontstaat door het koelen van de zwaar beschadigde kernreactoren. Daar wordt voortdurend water in gepompt, dat vervolgens weer wordt gereinigd en hergebruikt. “Dat klinkt als een gesloten systeem, maar dat is het niet. De fundamenten van de reactoren zijn gescheurd en daar komt grondwater naar boven. Er komt dus meer water uit de reactor dan er in was gepompt”, aldus Turkenburg. “Dat water, 400 ton per dag, wordt opgeslagen in tanks. Maar die zijn op een houtje-touwtje manier gemaakt en blijken te lekken bij de naden. Zo’n tank maken is standaardtechniek, het is verbazingwekkend dat dit mis is gegaan.”

In dit soort tanks wordt het radioactieve water opgeslagen.
IAEA

Omdat de fundamenten van de reactoren kapot zijn, wordt ook het grondwater bij de centrale hoogradioactief. Een deel daarvan wordt nu opgepompt en belandt in de tanks, een ander deel lekt via de grond naar de zee. “De kerncentrale Fukushima Daiichi ligt tegen een heuvel. Het regenwater stroomt daar vandaan door de grond van de centrale naar zee. Naar schatting gaat het om een miljoen liter per dag. Tepco gaat nu pas in kaart brengen hoe het grondwater precies loopt. Het is onbegrijpelijk dat dit pas zo laat gebeurt.” Vanwege de vele fouten die Tepco maakte, neemt de overheid de regie over Fukushima Daiichi over.

IJsmuur

Japan neemt nieuwe maatregelen. Het meest in het oog springt een ondergrondse ijsmuur. Om het complex heen wordt de grond bevroren. Zodat grondwater niet de centrale in stroomt en radioactief water uit de centrale niet meer in zee terecht kan komen. Daarvoor wordt in de grond een buizensysteem aangelegd.

“Het werkt vergelijkbaar als een centrale verwarming. Door de buizen gaat een vloeistof, in dit geval een pekeloplossing (brijn) van circa -40 graden. Doordat de buizen zo koud zijn, bevriest het grondwater en ontstaat een wand rondom de centrale. Al eerder bleek dat injecties van vloeibaar gas om de grond te verharden niet werken. Grondbevriezing is dan een logische vervolgstap en een goede methode om lekkage te beheersen en een gebied af te sluiten. Het grondwater is gewoon zoet, net als in Nederland. Op grote diepte is het misschien brak, maar dat bevriest ook wel”, zegt hoogleraar civieltechnische constructietechnologie Almer van der Stoel (Universiteit Twente).

Gigantische omvang

De omvang van het buizensysteem wordt gigantisch. Japan wil over in totaal 1,4 kilometer op een diepte van tussen de 20 en 40 meter gaan koelen. “Het moet een groot systeem worden, maar dat kan wel. Het enige nadeel is dat het vrij lang kan duren voordat alles bevroren is. Ik schat toch zeker een half jaar. Er is een snellere methode: bevriezing met vloeibaar stikstof van circa -200 graden. Dat wordt via een open systeem ingebracht. Maar het heeft als nadeel dat het duurder is en minder lang werkt, doordat het verdampt in de grond.” De eerste testen met de grondbevriezing staan gepland in oktober. Maart 2015 moet de muur voltooid zijn. Zes jaar lang blijft de grond vervolgens bevroren.

Het idee van grondbevriezing is niet nieuw. Het werd bijvoorbeeld ook toegepast bij de Noord/Zuidlijn in Amsterdam en de aanleg van een nieuw metrostation onder Rotterdam Centraal. Voor dat laatste project maakte het bedrijf van Van der Stoel, CRUX Engineering, de berekeningen. Wereldwijd is er slechts een bedrijf dat ooit een ijsmuur creëerde om hoogradioactief water tegen te houden: het Amerikaanse Arctic Foundations. Zij zijn echter niet betrokken bij de plannen voor een ijsmuur in Fukushima. Eerder gebruikten ze het om straling buiten te houden bij een opslagplaats van plutonium voor atoomwapens in Tennessee.

Het duurt nog zo’n veertig jaar voor Fukushima is ontmanteld.
IAEA

“Japan wil alles zoveel mogelijk zelf oplossen. Dat is een erezaak en ze houden zo de investeringen in eigen land. Dat is zonde, want in het buitenland is veel kennis, bijvoorbeeld over grondbevriezing. Dit is zo’n grote ramp, daar moeten toch de beste ingenieurs bij betrokken worden?” Turkenburg sluit zich daarbij aan: “Men moet alle kennis inzetten.”

De gevolgen voor het milieu zijn nog onbekend. De volksgezondheid loopt niet direct gevaar, benadrukt Turkenburg. “Er worden alleen op het terrein zelf hoge concentraties van radioactiviteit gemeten. In de haven van Fukushima Daiichi is sprake van licht verhoogde concentraties. Wat dat betreft lijkt het niet heel dramatisch. Maar het is natuurlijk onwenselijk dat Japan de lekkages niet goed in de hand heeft. Het water dat in de Stille Oceaan terecht komt wordt sterk verdund. Het is nog onduidelijk wat de gevolgen voor het zeeleven zijn, maar waarschijnlijk zijn die heel klein.”

Zwembad

Naast een ijsmuur is er nog een oplossing om het lekkende water tegen te gaan, vermoedt Turkenburg. “Door een grote betonnen bak, een soort zwembad, te bouwen onderdoor en om de reactoren. Dan blijft het besmette water daar en kan het niet naar zee. Ook grondwater dringt er dan niet binnen. Je hebt dan alleen een warmtewisselaar nodig om de temperatuur van het water niet te hoog te laten oplopen. Dat is een slimme oplossing: er lekt niets meer weg en men kan de reactoren permanent koelen.”

De ontmanteling van Fukushima neemt nog wel veertig jaar in beslag, verwacht Japan. “Er is ook gesmolten splijtstof. Niemand weet hoe dat verwijderd moet worden. Het straalt buitengewoon, is gloeiend heet van binnen en als het wordt verplaatst komen gassen vrij. Het is zeer gevaarlijk. Het is de vraag of je dat nog weg moet willen halen.”

Onmogelijke taak

Japan wil de omgeving rond Fukushima weer bewoonbaar maken. “Dat heeft de regering beloofd. Het gaat om een oppervlakte van een paar duizend kilometer. Ga dat maar eens afgraven. Waar laat je de grond? Men doet dit nu in het gebied dat het minst besmet is.” Daken worden gereinigd en tuinen afgegraven. “Maar het is haast een onmogelijke taak. De stralingsniveaus in het gereinigde gebied blijken nu weer toe te nemen.”

Turkenburg stelt dat het beter is om met het gebied bij Fukushima Daiichi te doen, als wat in Tsjernobyl is gebeurd. Maak er een no man’s land van. “Wees daar helder over en suggereer niet dat alles bewoners weer terug kunnen keren. Sluit het gebied vele decennia af. De radioactiviteit die er nog is, stroomt met het grondwater vanzelf weg of vervalt.”

Bronnen: