In het veiligheidsdossier voor de oppervlaktebergingsinstallatie beschouwden we conventioneel gewapend beton als referentiemateriaal voor de fabricage van de caissons die het kortlevende laag- en middelactieve afval zullen bevatten. Maar omdat gewapend beton heel gevoelig is voor corrosie, konden we geen afval met een hoge concentratie chloriden bergen.
Daarom zijn we een onderzoek gestart naar het gebruik van vezelbeton, omdat dit verscheidene voordelen biedt, waaronder een grotere corrosiebestendigheid. Een update met Erik Coppens, een van onze betonspecialisten.
Waarom is beton een essentieel onderdeel van de toekomstige bergingsinstallatie?
Erik: “De vaten met radioactief afval die bestemd zijn voor de toekomstige oppervlaktebergingsinstallatie zullen met mortel worden ingekapseld in betonnen caissons. Het resultaat van deze operatie zijn ‘monolieten’ die naar de bergingssite zullen worden getransporteerd, waar ze in betonnen bunkers (of ‘modules’) zullen worden geplaatst. Dankzij hun gunstige eigenschappen zullen beton en mortel het afval isoleren en de radioactieve stoffen insluiten. Het gaat om de twee belangrijkste aspecten van de veiligheid van de installatie.”
Wat is vezelbeton?
Erik: “Vezelbeton wordt gemaakt volgens een specifieke formule, door het homogeen toevoegen van vezels. Het is een verbeterd beton, versterkt dankzij deze vezels die meestal van staal zijn. Conventioneel gewapend beton daarentegen is alleen versterkt door wapening. In veel betonconstructies wordt gebruikgemaakt van een hybride oplossing van gewapend beton en vezelbeton, omdat vezels de benodigde hoeveelheid wapening kunnen verminderen. Voor de caissons van de oppervlaktebergingsinstallatie opteren we in dit stadium echter voor volledig vezelversterkt beton met vezels van roestvrij staal. We sluiten echter de mogelijkheid niet uit om een zeer beperkt aantal wapeningen toe te voegen als dat nodig blijkt. ”
Waarom is er een RD&D-programma voor vezelbeton gelanceerd?
Erik: “In een agressief midden, zoals afval met een hoge concentratie chloriden, heeft de wapening van beton de neiging om mettertijd te corroderen. Deze corrosie leidt op termijn tot scheuren in het beton, wat de veiligheid van de installatie in gevaar kan brengen. Net daarom kan kortlevend laag- en middelactief afval met een hoge concentratie chloriden tot op heden niet geborgen worden in de toekomstige oppervlaktebergingsinstallatie.
Om de bergingsinstallatie te optimaliseren, lanceerden we een onderzoeks- en demonstratieprogramma dat bevestigde dat het gebruik van vezelbeton verschillende voordelen biedt. In de eerste plaats op het gebied van duurzaamheid en veiligheid: vezelbeton biedt een grotere corrosiebestendigheid. Tests tonen aan dat de effecten van corrosie op vezelbeton trager verlopen en vooral minder invasief zijn dan op gewapend beton. Gewapend beton scheurt immers uiteindelijk onder invloed van de corrosie en brokkelt af, wat de effecten van corrosie kan verergeren.
Vezelbeton biedt ook voordelen op het vlak van de veiligheid: er hoeft geen wapeningskorf worden gemaakt, wat het risico op fouten en ongevallen tijdens de fabricage vermindert en de kosten drukt. ”
Tests in laboratoria en in de caissonfabriek caissons
Erik: “In het laboratorium werden verschillende samenstellingen van vezelbeton ontworpen en getest voordat de ideale samenstelling werd gevonden. Laboratoriumtests bevestigden de mechanische sterkte van de gekozen samenstelling en gaven een eerste impressie van de toepassing ervan. Deze samenstelling werd vervolgens getest in de fabriek waar de caissons zullen worden gemaakt. De tests zijn nog aan de gang. De eerste resultaten tonen echter aan dat de sterkte van vezelbeton, ongeacht of het ter plaatse of in het laboratorium is vervaardigd, vergelijkbaar is. Ze tonen ook de bewerkbaarheid van dit materiaal voor het maken van caissons. ”
Geoptimaliseerde productie
Erik: “Als gevolg van dit onderzoek konden we de productiemethode voor de caissons optimaliseren. Om de productiekwaliteit te verhogen, hebben we verschillende procedés getest met de Design of Experiments-methode (DoE), om het effect van verschillende productieparameters te kwantificeren. Sindsdien blijven we de fabricage van prototypecaissons volgen om de productiemethode verder te optimaliseren.
Als we uiteindelijk opteren voor vezelbeton, moeten we het veiligheidsdossier voor de bergingsinstallatie in die zin aanpassen en laten valideren door het Federaal Agentschap voor Nucleaire Controle (FANC). De industrialisatie van het fabricageproces kan dan op middellange termijn worden gepland. ”
