HS 15 Conf criteria NIROND-TR 2011-15 N V2

15

Conformiteitscriteria voor bergingscolli

NIROND-TR 2011-15 N Versie 2 – september 2012

Hoofdstuk 15 uit het veiligheidsrapport voor de oppervlaktebergingsinrichting van categorie A-afval in Dessel

tabbladen.indd 43 21/01/13 15:49

NIRAS

NIROND-TR 2011-15 N Versie 2 Categorie A

Technische basis van het veiligheidsrapport voor de oppervlakte-bergingsinrichting van categorie A afval te Dessel

30 september 2012

Hoofdstuk 15 : Conformiteitscriteria voor bergingscolli

Technische basis van het veiligheidsrapport voor de oppervlaktebergingsinrichting voor categorie A-afval in Dessel

15-II NIROND-TR 2011-15 N, versie 2, 30 september 2012

Hoofdstuk 15

Conformiteitscriteria voor bergingscolli

Technische basis van het veiligheidsrapport voor de oppervlaktebergingsinrichting van categorie A afval te Dessel

Nationale Instelling voor Radioactief Afval en verrijkte Splijtstoffen

NIRAS

Kunstlaan 14

1210 Brussel

Serie Categorie A Document type NIROND-TR

Status Vertrouwelijk tot cAt vergunningsaanvraag

Publicatie datum 30 september 2012

NIRAS rapport nummer

NIROND-TR 2011-15 N Herzienings nummer V 2

Sleutelwoorden Bergingscolli, Categorie A, veiligheid, vergunningsaanvraag

De gegevens, resultaten, besluiten en aanbevelingen in dit rapport zijn eigendom van NIRAS. Dit rapport mag worden aangehaald

mits het vermelden van de bron. Het wordt beschikbaar gesteld op voorwaarde dat het niet gebruikt wordt voor commerciële

doeleinden. Elk commercieel gebruik, inclusief het kopiëren en heruitgeven ervan, vereist de voorafgaande schriftelijke toestemming

van NIRAS.



NIROND-TR 2011-15 N, versie 2, 30 september 2012 15-III

Versie Commentaren en overzicht van wijzigingen ten opzichte van vorige versie

Nummer Datum

1.0 30/11/2011 Initiële versie voor Peer Review en overmaakt aan FANC

2.0 30/09/2012 Initiële versie ingediend bij het FANC samen met de vergunningsaanvraag tot oprichtings- en exploitatie (A1) van de oppervlaktebergingsinrichting voor categorie A afval te Dessel

De aanpassingen betreffen voornamelijk de veranderde structuur, in lijn met de inhoudsopgave opgesteld door FANC.



15-IV NIROND-TR 2011-15 N, versie 2, 30 september 2012

15.1 Inleiding en doelstellingen 15-1

15.1.1 Specifieke terminologie 15-1

15.1.2 Toepassingsgebied 15-3

15.1.3 Methodologie voor de afleiding van conformiteitscriteria 15-4

15.2 Mechanische conformiteitscriteria 15-7

15.2.1 Mechanische criteria met betrekking tot de caisson 15-7

15.2.2 Mechanische criteria met betrekking tot de afdichting van de caisson

15-7

15.2.3 Mechanische criteria met betrekking tot de immobilisatiematrix 15-8

15.2.4 Mechanische criteria met betrekking tot het ingebracht

radioactief afval, of de monoliet in zijn geheel 15-9

15.3 Fysische conformiteitscriteria 15-9

15.3.1 Fysische criteria met betrekking tot de caisson 15-9

15.3.2 Fysische criteria met betrekking tot de afdichting van de caisson15-11

15.3.3 Fysische criteria met betrekking tot de immobilisatiematrix 15-12

15.3.4 Fysische criteria met betrekking tot het ingebracht

radioactief afval 15-15

15.3.5 Fysische criteria met betrekking tot de monoliet in zijn geheel 15-18

15.4 Chemische conformiteitscriteria 15-18

15.4.1 Cellulosehoudende stoffen 15-19

15.4.2 Chloriden 15-20

15.4.3 Excessieve gasontwikkeling 15-21

15.4.4 Chemische interferentie met het bindings- en uithardingsproces

van de immobilisatiemortel 15-22

15.4.5 Gevaarlijke stoffen 15-24

15.5 Biologische conformiteitscriteria 15-26

15.6 Radiologische conformiteitscriteria 15-28

15.6.1 Radiologische criteria met betrekking tot de caisson,

de afdichting van de caisson, of de immobilisatiematrix 15-28

15.6.2 Radiologische criteria met betrekking tot het ingebracht


15.6.3 Radiologische criteria met betrekking tot de monoliet

in zijn geheel 15-35

15.7 Conformiteitscriteria met betrekking tot de kritikaliteit 15-38

15.8 Andere conformiteitscriteria 15-39

15.8.1 Erkenningen door NIRAS 15-39



NIROND-TR 2011-15 N, versie 2, 30 september 2012 15-V

15.8.2 Erkenning van de karakterisering van het ingebracht


15.8.3 Overeenstemming met vergunningen 15-42

15.8.4 Het opvolgen in de tijd van de monolieten 15-43

15.9 Referenties 15-44

15.9.1 Lijst van hoofdstukken 15-44

15.9.2 Lijst van referenties 15-44



15-VI NIROND-TR 2011-15 N, versie 2, 30 september 2012



NIROND-TR 2011-15 N, versie 2, 30 september 2012 15-1

Het doel van dit hoofdstuk is het afleiden en definiëren van de conformiteitscriteria voor de bergingscolli (i.e. de monolieten).

Dit hoofdstuk steunt voornamelijk op:

• [HS-7], in het bijzonder §7.4 over het ontwerp van de caissons en de monolieten • [HS-14], in het bijzonder §14.14 over de afleiding van de operationele criteria.

15.1.1 Specifieke terminologie

Om verwarring te voorkomen, worden hier enige termen, die in dit hoofdstuk veelvuldig zijn gebruikt, nader verklaard. De laatste twee termen worden geïllustreerd door de figuren onderaan deze paragraaf.

Aanbieden (van radioactief afval aan een bepaalde, door NIRAS beheerde, installatie): het aanbieden van radioactief afval aan NIRAS, met de bedoeling dat de Instelling, na een positief resultaat van het door haar uitgevoerde toetsen aan de van toepassing zijnde acceptatiecriteria, dit afval zou ten laste nemen (indien dit nog niet eerder gebeurd was) en zou toelaten tot de bestemde installatie voor conditionering voor opslag, opslag, eindconditionering, of berging.

Primaire verpakking: het eerste omhulsel van het radioactief afval, inclusief een eventuele interne afscherming.

Bergingsafval: radioactief afval dat is geconditioneerd om te voldoen aan de vereisten van de bergingsinstallatie.



15-2 NIROND-TR 2011-15 N, versie 2, 30 september 2012




1: kuip van de caisson (inclusief de korf (1.1) in geval van een type III) 2: deksel van de caisson (inclusief verankeringssysteem (2.1)) 3: afdichting van de caisson1

4: ingebracht radioactief afval 5: immobilisatiematrix

1+2+3+4+5: het collo bergingsafval (de monoliet) 1+2+3: de primaire verpakking van het collo bergingsafval 4+5: het bergingsafval

1+2: de caisson

15.1.2 Toepassingsgebied

Deze conformiteitscriteria zijn de vereisten waaraan een collo radioactief afval aangeboden aan de oppervlaktebergingsinrichting te Dessel, in dit rapport kortweg ‘monoliet’ genoemd, moet voldoen vanuit het oogpunt van zowel de operationele als de langetermijnveiligheid. Deze vereisten worden vastgelegd in de exploitatievergunningen van de installaties waarin een monoliet bestemd is te verblijven en de reglementaire voorwaarden voor het transport van een monoliet tussen deze installaties. Meer bepaald gaat het om de exploitatievergunning van de bergingsinstallatie, de exploitatievergunning van IPM en de algemene reglementaire voorwaarden of eventuele speciale vergunningen voor het transport van een monoliet naar de bergingsinstallatie.

1 Belangrijke opmerking: de voorstelling van de afdichting van de caisson is enkel ter illustratie. In de huidige

stand van onderzoek en ontwikkeling zijn de details van het ontwerp van deze afdichting nog niet uitgewerkt. Zie ook de opmerking bij de definitie van het conformiteitscriterium in §3.2.1.




Het verschil tussen conformiteitscriteria voor afvalcolli en acceptatiecriteria bestaat erin dat conformiteitscriteria zich beperken tot de vereisten vastgelegd in de exploitatievergunningen van de installaties waarin die afvalcolli bestemd zijn te verblijven, alsook de reglementaire voorwaarden voor het transport tussen deze installaties, terwijl de acceptatiecriteria daarenboven ook rekening houden met de totaliteit van het beheer van het betrokken afval.

De conformiteitscriteria beperken zich dus tot de afvalcolli in hun bestaande vorm, terwijl de acceptatiecriteria ook rekening houden met de verdere beheersscenario’s van het betrokken afval, en niet noodzakelijk alleen vanuit het oogpunt van veiligheid. Maar omdat een bergingsinstallatie het eindpunt van de afvalcyclus vormt, kan men stellen dat de conformiteitscriteria voor monolieten overeenkomen met de ‘acceptatiecriteria’ die NIRAS in de toekomst zal opstellen voor monolieten, met uitzondering van de acceptatiecriteria van administratieve aard (behandeling van afwijkingen en niet-conformiteiten) en eventuele acceptatiecriteria die NIRAS kan opleggen om redenen van afvalbeheer.

Het bestaan van een ‘classificatie’ betekent dat de acceptatiecriteria, en bij uitbereiding dus ook de conformiteitscriteria, kunnen gediversifieerd worden naargelang de variëteit monoliet. Bepaalde conformiteitscriteria kunnen dan specifiek gelden voor een bepaalde variëteit en andere conformiteitscriteria niet. Voorlopig bestaat de classificatie van de monolieten uit drie variëteiten, die worden bepaald door het type2 monoliet. Deze classificatie zou in een later stadium kunnen uitgebreid worden, bijvoorbeeld om rekening te houden met graad van aanwezigheid van cellulose- of chloridehoudende stoffen in het bergingsafval. Tenzij hieronder anders beschreven, zijn de conformiteitscriteria van toepassing op alle variëteiten monoliet.

Tenzij hieronder anders beschreven, zijn de conformiteitscriteria van toepassing op het ‘tijdstip’ dat de monoliet zich als afgewerkt product bevindt binnen de installatie waar hij is geproduceerd. Bepaalde conformiteitscriteria hebben echter betrekking op de manier waarop de eindconditionering is gebeurd, wat opgetekend wordt in het productiedocumentatiedossier van de monolieten.

15.1.3 Methodologie voor de afleiding van conformiteitscriteria

15.1.3.1 Structuur

De indeling van de hier gepresenteerde conformiteitscriteria is ontleend aan de Algemene Regels voor het opstellen van acceptatiecriteria [R15-1, R15-2], met uitzondering van de administratieve bepalingen ervan.

De conformiteitscriteria zijn aldus ingedeeld volgens de aard van de technische eigenschappen van de monoliet en het erin vervatte afval, meer bepaald de mechanische, fysische, chemische, biologische en radiologische eigenschappen en deze aangaande het risico op kritikaliteit. Vervolgens zijn daar de conformiteitscriteria aan toegevoegd in verband met een aantal randvoorwaarden, die zijn samengebundeld onder de thema’s ‘erkenningen’, ‘overeenstemming met vergunningen’ en ‘opvolging in de tijd’.

2 De types monoliet onderscheiden zich op basis van de vorm van het ingebracht radioactief afval;

type I voor colli in de vorm van een 400 liter vat of een 220 liter vat, type II voor colli in de vorm van een ouder type 400 liter vat of een 660 liter vat, of voor containers van 1000, 1500 of 1600 liter, type III voor afval in losse stukken (bulk). In [HS-7] wordt een beschrijving gegeven van de ontwerpbasis van de verschillende types monoliet.




Bij het afleiden van de conformiteitscriteria is er van uitgegaan dat de veiligheidsfuncties, die zijn gedefinieerd in [HS-7], gerealiseerd worden door een aantal conformiteitscriteria van fysische aard. Andere conformiteitscriteria, van diverse aard, met inbegrip van de fysische, staan vervolgens in voor het behoeden voor verstoring van de gerealiseerde veiligheidsfuncties.

De afleiding van de conformiteitscriteria is gebeurd per component van de monoliet, waarbij de volgende componenten zijn beschouwd: de caisson3, de afdichting van de caisson4, de immobilisatiematrix, het ingebracht radioactief afval5, en de monoliet in zijn geheel (zie §15.1.1 voor een illustratie van deze componenten). Er wordt opgemerkt dat deze onderverdeling op basis van de componenten van de monoliet alleen zinvol is voor de eigenschappen van mechanische, fysische en radiologische aard.

Bij de afleiding per component van de conformiteitscriteria is veelal nog een onderscheid gemaakt tussen de aspecten van langetermijn en de operationele.

15.1.3.2 Afleiding

Bij de afleiding van de conformiteitscriteria wordt telkens bekeken op welke manier de technische eigenschappen van een bepaalde component de veiligheidsfuncties realiseren of behoeden voor verstoring.

Op basis van deze beschouwing worden voor deze component een aantal objectieven opgesomd. Door deze objectieven om te zetten in vereisten, meestal door er bepaalde kwantitatieve of kwalitatieve limieten aan te verbinden, ontstaan de conformiteitscriteria.

De randvoorwaarden voor ‘erkenningen’, ‘overeenstemming met vergunningen’ en ‘opvolging in de tijd’ leiden in principe op een meer directe manier tot de definitie van conformiteitscriteria.

De hier opgelegde kwantitatieve of kwalitatieve limieten zijn:

■ geheel of gedeeltelijk afgeleid in dit hoofdstuk [HS-15]

■ overgenomen uit de andere hoofdstukken van het onderhavig Veiligheidsrapport (meestal [HS-7] of [HS-14] )

■ overgenomen uit het Veiligheidsrapport van IPM

■ overgenomen uit de algemene reglementaire voorwaarden of eventuele speciale vergunningen voor het transport van een monoliet naar de bergingsinstallatie.

3 De caisson (inclusief het deksel) is het geprefabriceerde gedeelte van de primaire verpakking van het

bergingsafval. Interne structuren verbonden aan de caisson, zoals het verankeringssysteem, worden verondersteld deel uit te maken van de caisson en moeten dus voldoen aan de vereisten van de caisson.

4 De afdichting van de caisson is een fysisch bestaande component, die echter geen deel uit maakt van de caisson, aangezien de caisson een geprefabriceerd onderdeel is en de afdichting van de caisson tot stand komt tijdens de eindconditionering. De afdichting wordt gevormd uit hetzelfde materiaal als de immobilisatiematrix.

5 Het ingebracht radioactief afval bestaat uit colli geconditioneerd afval voor opslag (bijvoorbeeld in een 400 liter vat) of uit losse stukken (bulk). Dit ingebracht radioactief afval wordt gecementeerd in de caisson. Het resultaat, zijnde het samenhangend geheel van ingebracht radioactief afval en de immobilisatiematrix binnen in de caisson, is de afvalvorm van het bergingsafval (niet te verwarren met de afvalvorm van het ingebracht radioactief afval bij een type I of II monoliet).




15.1.3.3 Redactie

De definitie van een conformiteitscriterium wordt aangegeven door het gebruik van cursieve en vette druk.

Deze definitie wordt telkens voorafgegaan door de beschrijving van de afleiding ervan. Als hierbij bepaalde kwantitatieve of kwalitatieve limieten zijn overgenomen uit andere documenten, is dit steeds gebeurd met de referentie naar de oorsprong ervan.

Na de definitie van het conformiteitscriterium volgt telkens de instructie van hoe kan aangetoond worden dat de monoliet aan het criterium voldoet. Deze instructie wordt aangegeven door het gebruik van gewone cursieve druk.

Als hierbij voor het voldoen van de component ‘ingebracht radioactief afval’ wordt verwezen naar een vroeger gebeurde afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, dan dienen de eventueel toegestane afwijkingen of regularisaties opnieuw bevestigd te worden. Deze bevestiging moet gebeuren met betrekking tot de vergunde bergingsinstallatie; bij eerder gebeurde acceptaties zou immers enkel de compatibiliteit met een referentie-eindbestemming beschouwd kunnen zijn.




Het hoofdobjectief van de mechanische conformiteitscriteria is het garanderen van de nodige graad van fysieke integriteit van de onderdelen van de monoliet onder de voorziene statische en dynamische mechanische belastingen, teneinde zowel de langetermijnveiligheidsfuncties ([HS-7] §7.2.3) als de operationele veiligheidsfuncties ([HS-7] §7.2.2) van de monoliet te behoeden voor verstoring.

Het ontwerp van de caissons en de monolieten, in het bijzonder de beschouwde belastingsgevallen, wordt beschreven in ([HS-7] §7.4.)

15.2.1 Mechanische criteria met betrekking tot de caisson

De caisson is het onderdeel van de monoliet dat mede instaat voor het behoeden voor verstoring als gevolg van mechanische belastingen, van de langetermijn zowel als de operationele veiligheidsfuncties. De caisson zorgt hiervoor via het bewaren van de nodige graad van fysieke integriteit onder mechanische belastingen.

De caisson moet zodanige mechanische eigenschappen hebben dat hij, na de afdichting van de module waarin de monoliet zich bevindt:

■ De normale statische belastingen waaraan hij onderworpen zal worden, kan worden opvangen zonder hierbij schade op te lopen die de veiligheid van het verdere langetermijnbeheer van de monoliet in gevaar kan brengen.

■ De in een (extern) referentieongeval optredende dynamische en statische belastingen kan opvangen zodanig dat de gevolgen ervan beheersbaar blijven, en dat in functie van het risico verbonden aan het ongeval.

De caisson moet zodanige mechanische eigenschappen hebben dat hij, vóór de afdichting van de module waarin de monoliet zich bevindt:

■ Zijn fysieke integriteit bewaart bij de normale operationele handelingen met de monoliet alsook in mogelijke incidentele omstandigheden.

■ De in een (operationeel) referentieongeval optredende dynamische en statische belastingen kan opvangen zodanig dat de gevolgen ervan beheersbaar blijven, en dat in functie van het risico verbonden aan het ongeval.

Het aantonen dat de caisson kan voldoen aan de bovenstaande conformiteitscriteria, maakt deel uit van de erkenning van de caisson.

15.2.2 Mechanische criteria met betrekking tot de afdichting van de caisson

Aangezien de caisson en zijn afdichting samen de primaire verpakking van het bergingsafval uitmaken, is de definitie van hun conformiteitscriteria gelijkaardig (maar niet identiek). Nochtans is het belangrijk om deze conformiteitscriteria apart te definiëren, aangezien de caisson een geprefabriceerde component is, terwijl de afdichting tot stand komt tijdens de eindconditionering. Daarom behoren ze elk tot een




verschillend erkenningsdossier (zie §15.8), wat met zich meebrengt dat de conformiteitscriteria apart dienen gedefinieerd te worden.

De afdichting van de caisson is het onderdeel van de monoliet dat mede instaat voor het behoeden voor verstoring, als gevolg van mechanische belastingen, van de langetermijn zowel als de operationele veiligheidsfuncties. De afdichting van de caisson zorgt hiervoor via het bewaren van de nodige fysieke integriteit onder mechanische belastingen.

De afdichting van de caisson moet zodanige mechanische eigenschappen hebben dat zij, na de afdichting van de module waarin de monoliet zich bevindt:

■ De normale statische belastingen waaraan zij onderworpen zal worden, kan opvangen zonder hierbij schade op te lopen die de veiligheid van het verdere langetermijnbeheer van de monoliet in gevaar kan brengen.

■ De in een (extern) referentieongeval optredende dynamische en statische belastingen kan opvangen zodanig dat de gevolgen ervan beheersbaar blijven, en dat in functie van het risico verbonden aan het ongeval.

De afdichting van de caisson moet zodanige mechanische eigenschappen hebben dat zij, vóór de afdichting van de module waarin de monoliet zich bevindt:

■ Haar fysieke integriteit bewaart bij de normale operationele handelingen met de monoliet alsook in mogelijke incidentele omstandigheden.

■ De in een (operationeel) referentieongeval optredende dynamische en statische belastingen kan opvangen zodanig dat de gevolgen ervan beheersbaar blijven, en dat in functie van het risico verbonden aan het ongeval.

Het aantonen dat de afdichting van de caisson kan voldoen aan de bovenstaande conformiteitscriteria, maakt deel uit van de erkenning van het eindconditioneringsprocedé.

15.2.3 Mechanische criteria met betrekking tot de immobilisatiematrix

Het moet vermeden worden dat het bergingsafval, door zich te verplaatsen binnen de caisson, een mechanische belasting van binnen uit op de caisson of de afdichting van de caisson zou kunnen uitoefenen en aldus de fysieke integriteit van de caisson of zijn afdichting zou kunnen compromitteren. Het bergingsafval moet daarom voldoende stevig verankerd zijn binnen de caisson.

De immobilisatiematrix moet dus samen met het ingebracht radioactief afval een vast samenhangend geheel vormen dat voldoende mechanisch verankerd is binnen de caisson. Hiervoor moet een voldoende hoeveelheid immobilisatiemortel gebruikt worden, die na uitharden een voldoende hoge druksterkte vertoont. Concreet wil NIRAS de hieronderstaande criteria hanteren.

De immobilisatiematrix moet: ■ De ruimte tussen de caisson en het ingebracht radioactief zoveel mogelijk opvullen. NIRAS

vereist hiervoor dat tijdens de eindconditionering een zodanige hoeveelheid




immobilisatiemortel gebruikt wordt dat het niveau ervan op stabiele wijze de hoogte van het deksel van de caisson bereikt en aldus uit de inwendige ruimte van de caisson treedt.

■ Een voldoende hoge druksterkte bezitten, opdat de immobilisatiematrix niet zou verbrijzelen onder invloed van de dynamische mechanische belastingen tijdens normale operationele handelingen, in mogelijke incidentele omstandigheden, of bij een referentieongeval tijdens operationele handelingen. De minimale druksterkte voorgeschreven in [HS-7] §7.3.5 is hiervoor voldoende hoog.

Het gebruik van de juiste hoeveelheid immobilisatiemortel wordt gecontroleerd bij de productie van elke monoliet. Het resultaat van deze controle wordt genoteerd in het productiedocumentatiedossier van de monoliet.

Het controleren van de juiste eigenschappen van de immobilisatiematrix (stevige vasthechting en voldoende druksterkte) gebeurt in het kader van het aantonen van de fysische conformiteitscriteria van de immobilisatiematrix (§15.3.3).

Bij de erkenning van het eindconditioneringsprocedé moet er opgelet worden dat de bovenstaande controles opgelegd worden door de operationele procedures.

15.2.4 Mechanische criteria met betrekking tot het ingebracht radioactief afval, of de monoliet in zijn geheel

Geen specifieke conformiteitscriteria.

Het hoofdobjectief van de fysische conformiteitscriteria is het realiseren van de aan de monoliet toegeschreven operationele en langetermijnveiligheidsfuncties ([HS-7] respectievelijk §7.2.2 en §7.2.3), en daarnaast ook het behoeden voor verstoring van deze veiligheidsfuncties als gevolg van een fysische incompatibiliteit van de monoliet met zijn omgeving of tussen zijn samenstellende onderdelen.

Het ontwerp van de caissons en de monolieten, in het bijzonder de beschouwde belastingsgevallen, wordt beschreven in [HS-7] §7.4.

15.3.1 Fysische criteria met betrekking tot de caisson

15.3.1.1 Criteria om de veiligheidsfuncties te realiseren

De caisson is een onderdeel van de monoliet dat mede instaat voor het realiseren van de langetermijnveiligheidsfuncties van:

■ Het beperken van de waterdoorstroming doorheen de monoliet (R2-functie). De caisson realiseert dit door te zijn samengesteld uit een materiaal met een voldoende lage waterdoorlaatbaarheid en door het bergingsafval volledig te omhullen.




■ Het vertragen van de migratie van radionucliden (R3-functie). De caisson realiseert dit door te zijn samengesteld uit een materiaal met een chemische retentie en door het bergingsafval volledig te omhullen.

■ Het beperken van de waarschijnlijkheid en de gevolgen van menselijke intrusie (I1-functie). De caisson realiseert dit door te zijn samengesteld uit een materiaal met een hoge sterkte en door het radioactief afval volledig te omhullen.

De caisson is een onderdeel van de monoliet dat mede instaat voor het realiseren van de operationele veiligheidsfuncties van:

■ Het insluitingsvermogen. De caisson realiseert dit door te zijn samengesteld uit een materiaal met een relatief lage waterdoorlaatbaarheid (zoals voor de R2-langetermijnveiligheidsfunctie) en door het radioactief afval volledig te omhullen.

■ De afscherming (tegen ioniserende straling). De caisson realiseert dit door te zijn samengesteld uit een materiaal met een relatief hoge soortelijke massa en door het radioactief afval volledig te omhullen.

■ Het beperken van de waarschijnlijkheid en de gevolgen van menselijke intrusie. De caisson realiseert dit door te zijn samengesteld uit een materiaal met een hoge sterkte en door het radioactief afval volledig te omhullen. Merk op dat de caisson het enige onderdeel is dat instaat voor het realiseren van deze operationele veiligheidsfunctie van de monoliet.

In principe worden de conformiteitscriteria gedefinieerd door de tweede zin uit elk van de hierbovenstaande paragrafen, waarbij niet mag vergeten worden dat de wanddikte van de caisson ontworpen is op basis van mechanische vereisten [HS-7]. Concreet wil NIRAS de hieronderstaande criteria hanteren, die er op neerkomen dat de beoogde objectieven bereikt worden door het voorschrijven van een specifiek type caisson.

De caisson moet:

■ De fysische verschijningsvorm en afmetingen hebben die bepaald zijn in [HS-7] §7.3.1 en [HS-7] §7.3.3;

■ Qua materialen gebruikt voor zijn wanden:

► Een beton gebruiken:

● Dat behoort tot de sterkteklasse bepaald in [HS-7] §7.3.4; ● Waarvan de samenstelling en de eigenschappen overeenstemmen met de

voorschriften in [HS-7] §7.3.4.

► Wapeningsijzer gebruiken dat een rekgrens heeft die groter of gelijk is aan de waarde bepaald in [HS-7] §7.3.4.

■ Geconstrueerd zijn volgens een procedé dat het ontwerp kan realiseren dat is beschreven in [HS-7] §7.4.

Het aantonen dat de caisson kan voldoen aan de bovenstaande conformiteitscriteria, maakt deel uit van de erkenning van de caisson.




15.3.1.2 Criteria om de veiligheidsfuncties te behoeden voor verstoring

De caisson moet fysisch compatibel zijn met de immobilisatiematrix en de afdichting van de caisson.

Dit wordt verzekerd door het gebruik van de materialen voor de caisson en de immobilisatiemortel opgelegd in de conformiteitscriteria respectievelijk in §15.3.1.1 en §15.3.3.1.

Bovendien moet de caisson fysisch compatibel zijn met zijn omgeving. In het bijzonder moet de caisson zijn fysieke integriteit behouden bij de normale thermische belastingen als gevolg van de veranderende omgevingsomstandigheden tijdens de operationele fase (minimumtemperatuur, maximumtemperatuur, aantal temperatuurscycli en hun amplitude, aantal vorst/dooicycli, indien van toepassing). Er wordt aangenomen dat de thermische belasting na de afdichting van de module waar de monoliet zich bevindt, verwaarloosbaar klein is ten opzichte van de thermische belasting tijdens de operationele fase.

De caisson moet zijn fysieke integriteit bewaren bij de thermische belastingen als gevolg van normale temperatuursvariaties in de periode vóór de afdichting van de module waarin de monoliet zich bevindt.

Het aantonen dat de caisson kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium, maakt deel uit van de erkenning van de caisson.

15.3.2 Fysische criteria met betrekking tot de afdichting van de caisson


Aangezien de caisson en zijn afdichting samen de primaire verpakking van het bergingsafval uitmaken, is de definitie van hun conformiteitscriteria gelijkaardig (maar niet identiek). Nochtans is het belangrijk om deze conformiteitscriteria apart te definiëren, aangezien de caisson geprefabriceerd is terwijl de afdichting tot stand komt tijdens de eindconditionering. Daarom behoren ze elk tot een verschillend erkenningsdossier (zie §15.8), wat met zich meebrengt dat de conformiteitscriteria hier apart gedefinieerd worden.

De afdichting van de caisson is een onderdeel van de monoliet dat mede instaat voor het realiseren van de langetermijnveiligheidsfuncties van:

■ Het beperken van de waterdoorstroming doorheen de monoliet (R2 functie). De afdichting van de caisson realiseert dit door te zijn samengesteld uit een materiaal met een voldoende lage waterdoorlaatbaarheid.

De afdichting van de caisson is een onderdeel van de monoliet dat mede instaat voor het realiseren van de operationele veiligheidsfunctie van:

■ Het insluitingsvermogen. De afdichting van de caisson realiseert dit te zijn samengesteld uit een materiaal met een voldoende lage waterdoorlaatbaarheid (zoals voor de R2-langetermijnveiligheidsfunctie).

■ De operationele veiligheidsfunctie van de afscherming (tegen ioniserende straling). De afdichting van de caisson realiseert dit door, in combinatie met de lengte van het kortste




traject, doorheen de afdichting, tussen het inwendige van de caisson en de buitenkant van de afdichting, te zijn samengesteld uit een materiaal met een hoge soortelijke massa.

In principe worden de conformiteitscriteria gedefinieerd door de tweede zin uit elk van de hierbovenstaande paragrafen. Concreet wil NIRAS de hieronderstaande criteria hanteren, die er op neerkomen dat de beoogde objectieven bereikt worden door het creëren van de afdichting van de caisson volgens een bepaald ontwerp. In het voorgestelde ontwerp van de monoliet komt de afdichting van de caisson fysiek tot stand door het uitharden van de hoeveelheid immobilisatiemortel die tijdens de eindconditionering uit de inwendige ruimte van de caisson treedt en in een daarvoor voorziene uitsparing vloeit. De technische details hieromtrent zullen in een later stadium uitgewerkt worden. Een verschillende benadering voor de type III monolieten is mogelijk.

De afdichting van de caisson moet:

■ De fysische verschijningsvorm en afmetingen hebben die bepaald zijn in het specifiek ontwerp dat voorzien is voor de afdichting van de caisson (maar waarvan in de huidige stand van onderzoek en ontwikkeling de details nog niet zijn uitgewerkt6);

■ Qua materialen, de immobilisatiemortel gebruiken;

■ Geconstrueerd zijn tijdens het eindconditioneringsprocedé.

Het aantonen dat de afdichting van de caisson kan voldoen aan de bovenstaande conformiteitscriteria, maakt deel uit van de erkenning van het eindconditioneringsprocedé.


De afdichting van de caisson moet fysisch compatibel zijn met de caisson en de immobilisatiematrix. Daarom moet de thermische uitzettingscoëfficiënt van deze cementgebonden componenten quasi gelijk zijn. Dit wordt in principe verzekerd door het gebruik van de materialen opgelegd in de conformiteitscriteria in §15.3.1.1 (voor de caisson) en §15.3.3.1 (voor de immobilisatiemortel).

15.3.3 Fysische criteria met betrekking tot de immobilisatiematrix


De immobilisatiematrix is een onderdeel van de monoliet dat mede instaat voor het realiseren van de langetermijnveiligheidsfuncties van:

■ Het beperken van de waterdoorstroming doorheen de monoliet (R2-functie). De immobilisatiematrix realiseert dit door te zijn samengesteld uit een materiaal met een relatief 7

lage waterdoorlaatbaarheid en door het ingebracht radioactief afval te omgeven in een

6 In de huidige stand van onderzoek en ontwikkeling wordt beschouwd dat een hoeveelheid van de

immobilisatiemortel gebruikt wordt voor het vormen van de afdichting van de caisson. De details betreffende de juiste hoeveelheid en de ruimtelijke afmetingen van deze afdichting zijn momenteel nog niet uitgewerkt.

7 In vergelijking met de meest voorkomende opvulmortels uit de conventionele industrie.




voldoende hoeveelheid en hierbij, gelet op de zwaartekracht, ten minste de boven- en zijkanten ervan volledig te bedekken.

■ Het vertragen van de migratie van radionucliden (R3-functie). De immobilisatiematrix realiseert dit door te zijn samengesteld uit een materiaal met een chemische retentie en door het ingebracht radioactief afval te omgeven in een voldoende hoeveelheid.

■ Het beperken van de waarschijnlijkheid en de gevolgen van menselijke intrusie (I1-functie). De immobilisatiematrix realiseert dit door te zijn samengesteld uit een materiaal met een relatief 8 hoge sterkte en door het ingebracht radioactief afval te omgeven in een voldoende hoeveelheid.

De immobilisatiematrix is het onderdeel van de monoliet dat instaat voor het realiseren van de operationele veiligheidsfunctie van:

■ Het insluitingsvermogen. De immobilisatiematrix realiseert dit te zijn samengesteld uit een materiaal met een lage waterdoorlaatbaarheid (zoals voor de R2-langetermijnveiligheidsfunctie) en door het ingebracht radioactief afval te omgeven in een voldoende hoeveelheid en hierbij, gelet op de zwaartekracht, ten minste de boven- en zijkanten ervan volledig te bedekken.

In principe worden de conformiteitscriteria gedefinieerd door de tweede zin uit elk van de hierbovenstaande paragrafen. Concreet wil NIRAS de hieronderstaande criteria hanteren, die er op neerkomen dat de beoogde objectieven bereikt worden door het voorschrijven van een specifieke immobilisatiemortel, die zal uitharden tot de immobilisatiematrix.

De immobilisatiematrix van de monoliet moet:

■ Het ingebracht radioactief afval omgeven in een voldoende hoeveelheid en hierbij, gelet op de stromingsrichting van het indringende hemelwater onder invloed van de zwaartekracht, ten minste de boven- en zijkanten ervan volledig bedekken. Voor de hoeveelheid immobilisatiematrix vereist NIRAS dat het volume hiervan minstens even groot is als het fysiek volume9 van het ingebracht radioactief afval10.

■ Afkomstig zijn van een mortel waarvan de samenstelling en de eigenschappen overeenstemmen met de voorschriften in [HS-7] §7.3.5, inclusief de waarde van de druksterkte na het uitharden

8 In vergelijking met de meest voorkomende opvulmortels uit de conventionele industrie.9 Voor een monoliet van type I of type II wordt gesteld dat dit fysiek volume gelijk is aan het nominaal volume van

de colli ingebracht radioactief afval. Voor een monoliet van type III kan het fysiek volume van het ingebracht radioactief afval bij benadering berekend worden op basis van de soortelijke volumes en massa’s van de materialen die zich in de caisson bevinden. Deze gegevens zijn bekend want zij worden immers bepaald in de fysisch-chemische karakterisatie van het afval.

10 Dit betekent dat het type I monoliet geladen met standaard 400 liter colli de laagste verhouding van de hoeveelheid immobilisatiematrix ten opzichte van het fysiek volume ingebracht radioactief afval heeft, namelijk 50%. Voor het type I geladen met 220 liter colli en voor het type II bedraagt deze verhouding meer dan 50%. Voor het type III bedraagt deze verhouding ten minste 50%.




Het gebruik van de juiste hoeveelheid immobilisatiemortel wordt gecontroleerd bij de productie van elke monoliet. Het resultaat van deze controle wordt genoteerd in het productiedocumentatiedossier van de monoliet.

Het controleren van de juiste eigenschappen van de immobilisatiemortel gebeurt bij de productie van een aantal monolieten tesamen, aan de hand van proeven op stalen van de ermee overeenstemmende immobilisatiemortel. Het resultaat van deze controle wordt genoteerd in het productiedocumentatiedossier.

Bij de erkenning van het eindconditioneringsprocedé moet er opgelet worden dat de bovenstaande controles (inclusief die van §15.3.3.2) opgelegd worden door de operationele procedures.


De fysische eigenschappen van de immobilisatiematrix kunnen kwaliteitsverlies lijden als het binden11

van de immobilisatiemortel en het eropvolgende uitharden12 niet het voorgeschreven verloop kennen. Daarom moet er in het bijzonder opgelet worden dat het binden en het uitharden gebeurt in voldoende stabiele omgevingsomstandigheden.

Daarnaast moet de immobilisatiematrix fysisch compatibel zijn met de caisson en de afdichting van de caisson. Daarvoor moet de thermische uitzettingscoëfficiënt van deze cementgebonden componenten quasi gelijk zijn. Dit wordt in principe verzekerd door het gebruik van de materialen opgelegd in de conformiteitscriteria in §15.3.1.1 (voor de caisson) en §15.3.3.1 (voor de immobilisatiemortel). Concreet wil NIRAS de hieronderstaande criteria hanteren.

Tijdens het binden van de immobilisatiemortel moeten de caisson en zijn inhoud absoluut bewegingloos gehouden worden.

Tijdens het uitharden van de immobilisatiematrix moet de monoliet in zo stabiel mogelijke geschikte omgevingsomstandigheden bewaard worden.

Dit impliceert dat de caisson met haar inhoud nog mag verplaatst worden vóór de aanvang van het bindingsproces. Tijdens het bindingsproces mag dit niet gebeuren. Als de binding is voleindigd, mag de monoliet (zoals de caisson met haar inhoud dan mag beschouwd worden) weer verplaatst worden, maar liefst zo beperkt mogelijk, met het oog op de gewenste stabiliteit van de omgevingsomstandigheden tijdens het uitharden. Op deze manier kunnen het bindingsproces en het uithardingsproces plaatsvinden in aparte specifieke ruimtes binnen IPM.

Het controleren dat de immobilisatiemortel effectief in bewegingloze toestand is gebonden en is uitgehard in geschikte en stabiele omgevingsomstandigheden (temperatuur, luchtvochtigheid- en druk binnen zekere

11 Het binden is het proces van het opstijven van de mortel. Het binden begint enige uren na het gieten van de

mortel en duurt tot de matrix als voldoende stijf kan worden beschouwd. Algemeen neemt dit 1 à 3 dagen in beslag. Voor de immobilisatiematrix zal deze tijd zo precies mogelijk bepaald worden.

12 Het op het binden volgende uitharden is het proces van het geleidelijk toenemen van de sterkte van de matrix tot de referentiesterkte. In principe wordt deze bereikt 28 dagen na het gieten van de mortel.




marges rond een richtwaarde), moet gebeuren bij de productie van elke monoliet. Dit betekent dat de omgevingsomstandigheden tijdens het binden en uitharden moeten opgevolgd worden door middel van metingen. Het resultaat van deze controle moet worden genoteerd in het productiedocumentatiedossier van de monoliet.

Bij de erkenning van het eindconditioneringsprocedé moet er opgelet worden dat de bovenstaande controles opgelegd worden door de operationele procedures. Bovendien dient bij de erkenning aangetoond te worden dat de bewegingsloosheid tijdens het binden en de stabiliteit van de geschikte omgevingsomstandigheden tijdens het uitharden, kan gewaarborgd worden door het procedé.

15.3.4 Fysische criteria met betrekking tot het ingebracht radioactief afval


Bij de monoliet type I of type II, is de afvalvorm van het ingebracht radioactief afval het onderdeel van de monoliet dat instaat voor het realiseren van de langetermijnveiligheidsfunctie van het beperken van het vrijkomen van de radionucliden die vervat zijn in het ingebracht radioactief afval (R1-functie).

Bij een monoliet type III is het ingebracht radioactief afval niet geconditioneerd en is de identificatie van de fysieke verschijningsvorm ervan met een bepaalde veiligheidsfunctie niet van toepassing.

Er zijn momenteel geen operationele veiligheidsfuncties verbonden aan de afvalvorm van het ingebracht radioactief afval.

Tot nu toe hanteert NIRAS voor in cement geconditioneerd afval bestemd voor opslag een acceptatiecriterium dat is gebaseerd op de druksterkte van de matrix. Hierbij wordt er van uitgegaan dat een kwaliteitsvolle cementmatrix een minimale druksterkte heeft. Is dat niet het geval, dan is dat een aanwijzing dat er iets fout gelopen kan zijn tijdens de fabricatie van de matrix.

NIRAS is er zich van bewust dat de druksterkte niet rechtsreeks relevant is voor de kwaliteit van de matrix als barrière voor de radionucliden in het afval (R-functies). De meest geschikte parameters hiervoor zijn de uitlogingsgraad (voor homogene matrices) of de diffusiecoëfficiënt (voor heterogene matrices). Deze parameters kunnen gemeten worden aan de hand van specifieke tests (in principe uitgevoerd op stalen). De moeilijkheid ligt hem echter in het voorspellen van de evolutie op lange termijn van deze parameters.

Bij de monoliet van type I of type II moet de afvalvorm van het ingebracht radioactief afval een druksterkte hebben van ten minste 30 MPa in geval van heterogene conditionering in een cementmatrix of 20 MPa in geval van homogene conditionering in een cementmatrix.

Het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium, gebeurt al tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, namelijk bij het aanbieden aan een opslaggebouw (of eventueel bij het rechtstreeks aanbieden aan IPM).





Holle ruimtes

Holle ruimtes zijn een potentiële bron van verstoring van de algemene veiligheidsfuncties. Zij vormen een potentieel voor instortingen (mechanische verstoring) of voor het vergaren van vocht afkomstig uit de omgeving van de monoliet (resulterende in chemische of biologische verstoring).

Nochtans wordt bij de gebruikelijke procedés van conditionering met het oog op opslag toch onvermijdelijk een holle ruimte gecreëerd. In een typisch procedé gebruikt door Belgoprocess, zal men trachten een zeker afstand tussen de immobilisatiematrix en het deksel te bewaren. Deze afstand is weliswaar zeer beperkt (minder dan 2 cm), maar het betekent wel dat er een kleine holle ruimte aanwezig is.

Tot nu toe hanteert NIRAS voor geconditioneerd afval bestemd voor opslag het algemene acceptatiecriterium dat het volume binnen de primaire verpakking voor niet meer dan 20% uit holle ruimtes mag bestaan. Dit criterium wordt gebruikt zonder het onderscheid te maken of de referentie-eindbestemming de oppervlakteberging of de geologische berging is.

Bij de monoliet type I of type II, mag het volume binnen de verpakking van de colli ingebracht radioactief afval voor niet meer dan 20% uit holle ruimtes bestaan.

Het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium, gebeurt al tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, namelijk bij het aanbieden aan een opslaggebouw (of eventueel bij het rechtstreeks aanbieden aan IPM).

Bij een monoliet type III zal de immobilisatiematrix de ruimte in de caisson volledig opvullen. Om te vermijden dat er toch nog holle ruimtes zouden gevormd worden in de monoliet, omdat de immobilisatiemortel er plaatselijk niet of moeilijk kan doordringen, moet een beperking opgelegd worden aan de vorm van de stukken ingebracht radioactief afval en aan de manier waarop ze in de caisson geplaatst worden.

Bij de monoliet type III mogen de individuele stukken ingebracht radioactief afval geen ingesloten of quasi ingesloten holle ruimtes bevatten. Individuele stukken die holtes of concave oppervlakken vertonen, moeten hiermee opwaarts gericht in de caisson geplaatst worden, zodat er tijdens de eindconditionering plaatselijk geen luchtbellen kunnen ingesloten raken.

Het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium voor een type III monoliet, zal deel uitmaken van de erkenningen met betrekking tot de karakterisering van dit afval door de producent.

Vrije vloeistoffen

Het is een algemeen principe dat alleen radioactief afval in vaste vorm in aanmerking komt voor berging (en dus geen vloeistoffen of gassen). Vrije vloeistoffen houden een verhoogd risico in voor het vrijkomen van radionucliden via lekken, kunnen het milieu vormen voor het optreden van ongewenste chemische reacties of een biotoop bieden aan schadelijke micro-organismes.




Het ingebracht radioactief afval mag geen vrije vloeistoffen bevatten.

Bij een monoliet type I of type II, gebeurt het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium al tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, namelijk bij het aanbieden aan een opslaggebouw (of eventueel bij het rechtstreeks aanbieden aan IPM).

Bij een monoliet type III kan het ingebracht radioactief afval geen vrije vloeistoffen bevatten indien er voldaan is aan het conformiteitscriterium aangaande de holle ruimtes. Uiteraard mag er ook niet op een andere manier vloeistof samen met het radioactief afval in de caisson ingebracht worden.

Gemakkelijk verspreidbare materialen (niet verpakt)

Er wordt van gemakkelijk verspreidbare materialen met relatief fijne deeltjes, zoals een poederas, verwacht dat deze in een gesloten verpakking in de caisson ingebracht worden. Het eindconditioneringsprocedé is immers afgestemd op de inbedding van vaste stukken radioactief afval en niet op de inkapseling van fijne deeltjes. Indien het ingebracht radioactief afval een significante hoeveelheid losse fijne deeltjes zou bevatten, kan niet meer gegarandeerd worden dat de immobilisatiematrix zijn veiligheidsfuncties kan vervullen.

Deze mogelijke vorm van verstoring van de veiligheidsfuncties is niet van toepassing voor type I en type II monolieten, waarvoor het ingebracht radioactief afval verpakt is. Voor type III monolieten is het echter noodzakelijk om een beperking op te leggen aan de fijnheid en de hoeveelheid van losse deeltjes.

Bij de monoliet type III mag het ingebracht radioactief afval geen gemakkelijk verspreidbare materialen met relatief fijne deeltjes bevatten.

In eerste instantie betekent dit dat onverpakte materialen in fijne deeltjes, zoals poeders en assen, moeten uitgesloten worden.

In tweede instantie betekent dit dat een minimumlimiet zal moeten opgelegd worden aan de afmetingen van deeltjes (brokken) van vaste materialen. De maasgrootte van de korf (zie Hoofdstuk 7 [HS-7]) voor het bevatten van het ingebracht radioactief afval in de caisson type III zou hiervoor maatgevend kunnen zijn. De stand van het O&O (onderzoek en ontwikkeling) laat de definitie van een concrete waarde voor deze minimumlimiet voorlopig nog niet toe.

Tevens zal via operationele procedure de manier moeten vastgelegd worden waarop het radioactief afval in de caisson type III wordt ingebracht. Daarbovenop zou men nog bepaalde gemakkelijk vergruisbare materialen kunnen uitsluiten.

Het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium gebeurt al tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, namelijk bij het aanbieden aan IPM.

Bij de erkenning van het eindconditioneringsprocedé moet er op gelet worden dat de manier waarop het radioactief afval in de caisson type III wordt ingebracht, geregeld wordt door een operationele procedure, die het verbrokkelen van het afval zoveel mogelijk tegengaat.




Gemakkelijk verspreidbare materialen (verpakt)

Als de gemakkelijk verspreidbare materialen verpakt zijn, wordt de verstoring van de immobilisatiematrix zoals hierboven beschreven, vermeden. Echter, in het geval van gemakkelijk verspreidbare materialen (met relatief fijne deeltjes) is de langetermijnveiligheidsfunctie R1 en de bijdrage van het ingebracht radioactief afval tot de langetermijnveiligheidsfunctie I1 relatief zwak.

Hiermee wordt rekening gehouden via het gebruik van hogere DCFi waarden voor de toetsing aan het X criterium (zie §15.6.2.2). De definitie van een specifiek conformiteitscriterium voor ingebracht radioactief afval met gemakkelijk verspreidbaar materiaal is daarom niet nodig.

15.3.5 Fysische criteria met betrekking tot de monoliet in zijn geheel

Bij het ontwerp van de monoliet ([HS-7] §7.4.2) is, naargelang het type monoliet, een beperking opgelegd aan de totale massa ervan.

De totale massa van de monoliet mag niet meer bedragen dan:

■ 15 400 kg voor een type I monoliet;

■ 16 900 kg een type II monoliet;

■ 20 000 kg een type III monoliet.

Bovendien dient, omwille van de operationele veiligheid bij het hanteren, het zwaartepunt van de monoliet zich, binnen een bepaalde tolerantie, in het midden van de monoliet te bevinden. In [HS-7] §7.4.2.6 is deze tolerantie aangegeven.

De projectie van het zwaartepunt van de monoliet op diens bodemoppervlak moet zich bevinden binnen een cirkel rond het middelpunt van dit bodemoppervlak, waarvan de straal wordt bepaald door de mechanische vereisten van de grijpers voorzien voor het hanteren van de monolieten.

Het aantonen dat de monoliet voldoet aan het bovenstaande conformiteitscriterium over de totale massa, wordt gecontroleerd bij iedere individuele monoliet bij het aanbieden aan de bergingsinstallatie.

Tevens moet de operationele procedure van het eindconditioneringsprocedé erover waken dat de combinatie van de colli ingebracht radioactief afval zodanig gebeurt dat de resulterende totale massa van de monoliet beperkt blijft tot 15 400 kg voor een type I monoliet, 16 900 kg een type II monoliet of 20 000 kg een type III monoliet, en dat aan het conformiteitscriterium aangaande het zwaartepunt van de monoliet kan voldaan worden.

De monoliet dient zodanige chemische kenmerken te hebben dat er zich geen reactie tussen de samenstellende onderdelen onderling, of met de omgeving waarin de monoliet zich bevindt, kan voordoen die de langetermijnveiligheidsfuncties of de operationele veiligheidsfuncties zou kunnen verstoren.

Voor de oppervlaktebergingsinstallatie vormen cellulosehoudende stoffen en chloriden de voornaamste bronnen van een potentiële chemische verstoring van de langetermijnveiligheidsfuncties.




Naast de verstoring door cellulosehoudende stoffen en chloriden, moet ook gelet worden op de aanwezigheid van stoffen die de veiligheidsfuncties van de monoliet kunnen verstoren door drukopbouw door gasontwikkeling of door chemische interferentie met het bindings- en uithardingsproces van de immobilisatiemortel.

De bovenstaande opsomming van verstoringen van chemische oorsprong weerspiegelt de huidige stand van onderzoek en ontwikkeling. De verstoringen die zouden kunnen uitgaan van fenomenen zoals drukopbouw door zwelling van corroderende metalen, zwelling van een bitumenmatrix of de complexerende werking van chloor of boor, worden momenteel als hypothetisch of weinig concreet beschouwd.

De aanwezigheid van gevaarlijke stoffen die een acuut gevaar vertegenwoordigen, moet worden verboden. De aanwezigheid van andere gevaarlijke stoffen moet worden opgevolgd.

Al deze stoffen kunnen enkel in de monoliet terechtkomen via het ingebracht radioactief afval. Daarom wordt in dit hoofdstuk geponeerd dat de chemische conformiteitscriteria alle betrekking hebben op het ingebracht radioactief afval.

15.4.1 Cellulosehoudende stoffen

In verband met de cellulosehoudende stoffen, is gekend dat het degradatieproduct ISA een complexerend agens is met een uitgesproken verstorend effect op de chemische retentie van op cementgebaseerde barrières, met andere woorden de R3-functie (en eigenlijk ook de R1-functie in het geval van in cement geconditioneerd ingebracht radioactief afval).

In de praktijk is het opleggen van een conformiteitscriterium in de vorm van een maximale inhoud aan cellulosehoudende stoffen niet doenbaar. In de plaats daarvan zal men de radiologische inhoud van het afval beperken in functie van de inhoud aan cellulosehoudende stoffen.

Aangezien de radiologische dosislimieten een vaststaand veiligheidsgegeven zijn, zal de veronderstelling van een aanwezigheid van cellulosehoudende stoffen een invloed hebben op een radiologische capaciteit van de bergingsinstallatie, die berekend is op basis van een scenario van geleidelijke uitloging (Zie

§15.6.2.3). Een verstoring van de chemische retentie van de op cementgebaseerde barrières komt immers neer op een versterking van de uitloging van radionucliden uit de bergingsinstallatie. Anderzijds heeft de aanwezigheid van cellulosehoudende stoffen geen invloed op het scenario van de menselijke intrusie, wat wordt bepaald door het aanboren van een geborgen monoliet (Zie §15.6.2.2). Het veronderstelde vrijkomen van de radiologische inhoud na het aanboren van de monoliet wordt immers niet beïnvloed door de cellulosehoudende stoffen.

De beperking van de radiologische inhoud van het afval uit zich daarom concreet in het gebruik van een radionuclide-specifieke correctiefactor in functie van de hoeveelheid cellulosehoudende stoffen aanwezig in het ingebracht radioactief afval. De waarden van deze correctiefactor worden gegeven in [HS-14, §14.14]. Aldus heeft de aanwezigheid van cellulosehoudende stoffen een rechtstreekse invloed op de waarde van de Y-parameter.




Het bestaan van specifieke waarden van de correctiefactoren en (waarschijnlijk) ook specifieke beperkingen van de locatie in de bergingsinstallatie betekent dat het noodzakelijk zal zijn (een) aparte variëteit(en) monolieten met cellulosehoudende stoffen te definiëren.

15.4.2 Chloriden

Chloridehoudende stoffen kunnen op twee manieren de veiligheid negatief beïnvloeden; enerzijds kunnen zij een verstorend effect hebben op de stalen bewapening van de caisson, en anderzijds kunnen zij, evenals als cellulosehoudende stoffen, een verstorend effect hebben op de chemische retentie van op cement gebaseerde barrières, met andere woorden de R3-functie (en eigenlijk ook de R1-functie in het geval van in cement geconditioneerd ingebracht radioactief afval). In het geval van een hoge aanwezigheid aan chloridehoudende stoffen, kunnen zij de cementmatrix zelf aantasten.

Het verstorend effect op de stalen bewapening van de caisson bestaat uit het uitgesproken corrosief effect dat chloriden hebben. Door het roesten gaat de bewapening uitzetten, waardoor de fysieke integriteit van de caisson en de daarmee verbonden langetermijn veiligheidsfuncties kunnen verstoord worden. Op basis van de betonnormen [R15-10] wordt aangenomen dat er sprake is van een aantasting van de stalen bewapening vanaf een Cl- concentratie van 0,40%13 in het poriënwater van de cementmatrix ter hoogte van de bewapening.

In principe moet dus de aanwezigheid van chloridehoudende stoffen in het radioactief afval beperkt worden tot een waarde die met deze concentratielimiet overeenstemt en dit binnen een tijdsperiode die relevant is voor de analyses van de mechanische stabiliteit op lange termijn. Om de bovenstaande limiet uit de betonnormen toe te passen is het echter nodig de transportfunctie te kennen van de chloriden vanuit het ingebracht radioactief afval naar de cementmatrix ter hoogte van de bewapening. Deze transportfunctie is niet bepaald.

Een alternatieve oplossing voor het corrosieprobleem zou erin kunnen bestaan een specifieke variëteit monoliet te definiëren, met een bewapening van roestvrij staal, waarvoor dan de aanwezigheid van chloridehoudende stoffen in het ingebracht radioactief afval toegelaten is.

Voor het verstorende effect op de chemische retentie van de op cement gebaseerde barrières, wordt voor een oplossing gekozen analoog aan de oplossing voor cellulosehoudende stoffen, namelijk door het gebruik van een radionuclide-specifieke correctiefactor in functie van het aanwezigheidsgehalte aan de verstorende stoffen. De waarden van deze correctiefactor worden gegeven in [HS-14] §14.14.

Bovendien moet er aan de concentratie aan chloridehoudende stoffen een maximumwaarde opgelegd worden in verband met het mogelijk aantasten van de cementmatrix zelf.

Dit alles betekent dat het noodzakelijk zal zijn (een) aparte variëteit(en) monolieten met chloridehoudende stoffen te definiëren.

13 Concentratie aan Cl- ten opzichte van de cementmassa.




15.4.3 Excessieve gasontwikkeling

Chemische reacties, radioactief verval of de inwerking van radioactieve straling, kunnen resulteren in de vorming van gasvormige producten.

Voorbeelden van gasgenererende processen zijn:

■ Ontbinding van een organische stof als gevolg van een rottingsproces, met de vorming van gasvormige producten zoals H2, N2, O2, CO2, CH4 of H2S.

■ Anaerobe corrosie van ijzer of staal, met de vorming van H2.

■ Oplossing van bepaalde metalen zoals aluminium, beryllium of magnesium in vochtige omgeving met hoge pH, met de vorming van H2.

■ Ontbinding van een kunststof (bijvoorbeeld PVC) onder invloed van straling, met de vorming van gasvormige producten (bijvoorbeeld HCl).

■ Radiolyse van water, zijnde de ontbinding van water in H2 en O2 door radioactieve straling.

■ Verval van radium isotoop Ra226 tot het gasvormige radon isotoop Rn222.

Of de vorming van gas binnen de monoliet een veiligheidsprobleem vormt, hangt af van de kinetiek van de reactie. Als het gas sneller wordt gegenereerd dan het kan wegdiffunderen, zal dit resulteren in een plaatselijke drukopbouw die, door het veroorzaken van scheuren in de fysische structuur van de barrières (in casu de caisson, de immobilisatiematrix of de afvalvorm van het ingebracht radioactief afval), een verstoring van de radiologische veiligheidsfuncties met zich mee kan brengen. Een ‘excessieve’ gasontwikkeling in de monoliet mag daarom niet toegelaten worden.

In de huidige stand van onderzoek en ontwikkeling is het niet mogelijk om bepaalde limietwaarden te verbinden aan wat wordt bedoeld met ‘excessieve’ gasontwikkeling. Daarom zal het conformiteitscriterium, dat hieronder wordt gedefinieerd, zich beperken tot het niet toelaten van bepaalde stoffen waarvan de kinetiek van de ermee verbandhoudende gasvormende processen, zodanig is zodat een drukopbouw binnen de monoliet als mogelijk wordt geacht.

Het ingebracht radioactief afval mag geen stoffen van organische oorsprong bevatten, waarvan kan worden verwacht dat zij na verloop van enkele jaren volledig ontbonden zullen zijn.

Het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium, gebeurt al tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, hetzij bij het aanbieden aan een opslaggebouw14, hetzij bij het aanbieden aan IPM.

Indien het een monoliet (type III) betreft die in een eindconditioneringsinstallatie bij een externe producent/conditioneerder is geproduceerd, maakt het aantonen dat de monoliet kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium deel uit van de erkenningen met betrekking tot deze producent/conditioneerder.

14 Tot nu wordt door NIRAS voor de acceptatie van geconditioneerd afval voor opslag het criterium gebruikt dat het

afval geen ‘putrifieerbare materialen’ mag bevatten, hetgeen op hetzelfde neerkomt.




In het geval van een type III monoliet moet er bijzonder op gelet worden dat het ingebracht radioactief afval geen metalen bevat die oplossen in waterig milieu met hoge pH en hierbij op een excessieve manier H2 vrijzetten. Een dergelijke reactie zou een operationeel veiligheidsprobleem voor de eindconditionering betekenen. De meest pertinente voorbeelden van metalen die op deze manier met de immobilisatiemortel zouden reageren zijn: aluminium, beryllium en magnesium.

Bij de monoliet type III mag het ingebracht radioactief afval geen metalen bevatten die zouden oplossen in de immobilisatiematrix en hierbij op een excessieve manier H2 vrijzetten. Het gaat hier over metalen waarvan de redoxpotentiaal lager is dan -0.84 V SHE15. In de praktijk van het radioactief afvalbeheer zijn dit: aluminium, beryllium en magnesium.

Het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium, gebeurt al tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, namelijk bij het aanbieden aan IPM.

15.4.4 Chemische interferentie met het bindings- en uithardingsproces van de immobilisatiemortel

De veiligheidsfuncties verbonden aan de immobilisatiematrix kunnen verstoord worden door stoffen in het ingebracht radioactief afval die kunnen interageren met de hydratatiereactie van cement tijdens het binden en het uitharden van de immobilisatiemortel.

Men kan er van uit gaan dit geval niet van toepassing is op een type I of type II monoliet. De primaire verpakking en de afvalvorm van de colli ingebracht radioactief afval zal er voor zorgen dat dergelijke interactie niet mogelijk is.

In het geval van een type III monoliet wordt, gezien de aard van het afval, deze verstoring niet verwacht. Maar toch moet men voor alle zekerheid deze mogelijkheid uitsluiten.

Bij de monoliet type III moet de aanwezigheid worden uitgesloten van bepaalde stoffen16 in het ingebrachte radioactief afval, die kunnen interageren met de hydratatiereactie tijdens het uitharden van de immobilisatiemortel en die als resultaat een onaanvaardbare vermindering van de kwaliteit van de immobilisatiematrix met betrekking tot zijn chemische retentie of zijn beperking van de waterdoorstroming kunnen hebben.

Het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium, gebeurt al tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, namelijk bij het aanbieden van het afval aan IPM.

15 -0.84 V is de Standard Hydrogen Electrode gemeten redoxpotentiaal van het koppel H2/OH-.16 Zie [R15-11]. Een indicatieve lijst van uitgesloten stoffen wordt gegeven door de tabel in deze paragraaf.




Verbinding of Factor Effect MechanismeFijn verdeelde materialen I,P P Ionenuitwisselaars I,A I Substitutie van metalen in de gehydrateerde fasen I,A I Geleeragentia R,I,P- P,I,M Organische verbindingen in het algemeen I,P,R I,D Zuren, zuurchloriden P- I Alcohol, glycol R,P- I,W Carbonylderivaten R I,D Gehalogeneerde koolwaterstoffen (Cl) P-,R I,M Vetten I,P P Derivaten op basis van lignine I C Oliën I,P P Zetmeelhoudende stof (zetmeel, stijfsel…) I C Sulfonaten R D Suikers I,R C Tannines I C Specifieke organische verbindingen Ethyleenglycol P I Hexachlorobenzeen P-,P+ I Fenol P- I Trichloroethyleen P- I Anorganische verbindingen in het algemeen Zuren P- I Basen P- I Boraten R M Chloriden R,P I Chroomderivaten A I Zouten van zware metalen P-,A,R I Ijzerderivaten A F,M Loodderivaten R M Magnesiumderivaten R M Zouten in het algemeen P-,A,R I Siliciumderivaten R F Natriumderivaten I I Sulfaten R,P I Tinderivaten R M Specifieke anorganische verbindingen Calciumchloride A,R M Kopernitraat P+ I Gehydrateerd gips R I Half-gehydrateerd gips A I Loodnitraat P-,P+ I Natriumhydroxide P+,P- I Natriumsulfaat P+,P- I Zinknitraat P+,P- I Effect: I= inhibitie van de binding en de uitharding op lange termijn, A=versnelling van de binding en de uitharding, R= vertraging van de binding en de uitharding op korte termijn, P+= verandering van de eigenschappen van het product na uitharding, positief effect, P-= verandering van de eigenschappen van het product na uitharding, negatief effect. Het effect kan positief (+) of negatief (-) zijn, naar gelang de concentratie. Indien beide effecten genoteerd zijn, verwijst het eerste effect naar de lage concentratie en het laatste effect naar de hoge concentratie. Mechanisme: P= fixatie op de cementdeeltjes, I=interferentie op het niveau van de hydratatiereacties, C=complexerend agens, M=aantasting van de matrix (scheurvorming …), F=flocculant, D=verspreidingsagens, W=oppervlakteactieve stof




15.4.5 Gevaarlijke stoffen

Gevaarlijke stoffen zijn stoffen waaraan een bepaald veiligheidsrisico verbonden is, omwille van hun chemische aard. Bij interactie met andere stoffen, contact met de mens, of vrijzetting in het milieu, kunnen deze stoffen een bepaalde schadelijke werking hebben.

In overeenstemming met het GHS17, dat in werking is getreden met EU Verordening 1272/2008 en uiterlijk tegen 1 juni 2015 gefaseerd zal ingevoerd zijn in alle landen van de Europese Unie, kunnen de gevaarlijke stoffen ingedeeld worden in drie grote klassen, naargelang het soort gevaar dat ze vertegenwoordigen:

1. Fysische gevaren (ontplofbaar, ontvlambaar, oxiderend, …) 2. Gevaren voor de gezondheid (giftig, kankerverwekkend, …) 3. Gevaren voor het milieu (giftig voor waterorganismen, …)

15.4.5.1 Fysische gevaren

Verboden gevaarlijke stoffen

Stoffen die explosief of ontvlambaar zijn, inclusief de zeer licht ontvlambare of zelfs pyrofore stoffen, vertegenwoordigen een acuut veiligheidsgevaar. Daarnaast brengen deze stoffen ook op een ernstige manier de operationele en de langetermijn radiologische veiligheidsfuncties van de monoliet in het gedrang, door hun potentieel tot verregaande verstoring van de fysieke integriteit van de barrières. De aanwezigheid van deze stoffen in het ingebracht radioactief afval moet daarom verboden worden.

In principe gaat het hier om vaste stoffen (of mengsels ervan), aangezien explosieve of ontvlambare vloeistoffen en gassen, alsook drukhouders van gassen, al op basis van andere conformiteitscriteria zijn uitgesloten (zie §15.3.4.2).

Binnen het GHS worden de explosieve of ontvlambare stoffen aangeduid met de volgende pictogrammen:

explosief ontvlambaar

Voorlopig gebruikt NIRAS nog een indeling van gevaarlijke stoffen die gebaseerd is op de Europese categorisering die nu wordt vervangen door het GHS en die wordt beschreven in NIRAS nota 2008-0524 [R15-3] of 2007-0349 [R15-4]. Deze indeling categoriseert de gevaarlijke stoffen op basis van H-

17 Het GHS (Globally Harmonised System of Classification and Labelling of Chemicals) is ontwikkeld binnen de

Verenigde Naties en is gebaseerd op bestaande systemen uit verschillende delen van de wereld.




nummers. De explosieve of ontvlambare stoffen, die niet toegelaten zijn, behoren tot de volgende H-nummers: H1 (ontplofbaar), H3A (licht ontvlambaar en zeer licht ontvlambaar), en H3B (ontvlambaar).

Het ingebracht radioactief afval mag geen stoffen bevatten die explosief of ontvlambaar zijn, inclusief de zeer licht ontvlambare of zelfs pyrofore stoffen.

Het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium, gebeurt al tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, hetzij bij het aanbieden ter conditionering voor opslag, hetzij bij het aanbieden aan een opslaggebouw, hetzij bij het aanbieden aan IPM.

Indien het een monoliet (type III) betreft die in een eindconditioneringsinstallatie bij een externe producent/conditioneerder is gemaakt, maakt het aantonen dat de monoliet kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium deel uit van de erkenningen met betrekking tot deze producent/conditioneerder.

Niet-verboden gevaarlijke stoffen

Van de andere gevaarlijke stoffen in de GHS klasse van de Fysische Gevaren neemt NIRAS aan dat ze in de verwachte omstandigheden geen veiligheidsgevaar met zich meebrengen omdat ze, net als de radionucliden, geïmmobiliseerd zijn in de monoliet en de fysieke integriteit van de monoliet niet bedreigen. NIRAS verlangt wel dat hun aanwezigheid gemeld wordt en dat de betrokken gevaarlijke stoffen geïdentificeerd en gekwantificeerd worden, zodat NIRAS dit aspect verder kan blijven opvolgen.

Indien het ingebracht radioactief afval gevaarlijke stoffen bevat die een fysisch gevaar vertegenwoordigen, met uitzondering van explosieve of ontvlambare stoffen (die verboden zijn), dan moet dit aan NIRAS gemeld worden, samen met een identificatie en een inschatting van de hoeveelheid van elke betrokken soort gevaarlijke stof.

Het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium, gebeurt al tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, hetzij bij het aanbieden ter conditionering voor opslag, hetzij bij het aanbieden aan een opslaggebouw, hetzij bij het aanbieden aan IPM.

Voor de melding stelt NIRAS het S/L-formulier [R15-5] of het C-formulier [R15-6] ter beschikking van de producent. De uitbreiding tot een systeem van gegevensbeheer dat ook de berging (inclusief IPM) omvat, moet nog uitgevoerd worden.

15.4.5.2 Gevaren voor de gezondheid of gevaren voor het milieu

Verboden gevaarlijke stoffen

De stoffen die een toxisch gas kunnen ontwikkelen, vertegenwoordigen een acuut veiligheidsgevaar voor de gezondheid en het milieu. De aanwezigheid van deze stoffen in het ingebracht radioactief afval wordt daarom verboden.




In principe gaat het hier om vaste stoffen (of mengsels ervan), aangezien explosieve of ontvlambare vloeistoffen en gassen, alsook drukhouders van gassen, reeds op basis van andere conformiteitscriteria zijn uitgesloten.

Volgens de indeling van gevaarlijke stoffen die NIRAS voorlopig nog gebruikt (beschreven in NIRAS nota 2008-0524 [R15-3] of 2007-0349 [R15-4]) en die gebaseerd is op de Europese categorisering die stelselmatig wordt vervangen door het GHS, behoren de stoffen die een toxisch gas kunnen ontwikkelen tot H12 (stoffen die in contact met water, lucht of zuur, een giftig gas ontwikkelen).

Het ingebracht radioactief afval mag geen stoffen bevatten die een toxisch gas kunnen ontwikkelen.

Het aantonen van de conformiteit met het bovenstaande conformiteitscriterium, gebeurt zoals voor de verboden stoffen die een fysisch gevaar vertegenwoordigen (§15.4.5.1).

Niet-verboden gevaarlijke stoffen

Van de andere gevaarlijke stoffen in de GHS klassen van de Gevaren voor de Gezondheid en de Gevaren voor het Milieu neemt NIRAS aan dat ze in de verwachte omstandigheden geen veiligheidsgevaar met zich meebrengen omdat ze, net als de radionucliden, stevig geïmmobiliseerd zijn in de monoliet en de fysieke integriteit van de monoliet niet bedreigen. NIRAS verlangt wel dat hun aanwezigheid gemeld wordt en dat de betrokken gevaarlijke stoffen geïdentificeerd en gekwantificeerd worden, zodat NIRAS dit aspect verder kan blijven opvolgen.

Indien het ingebracht radioactief afval gevaarlijke stoffen bevat die een gevaar voor de gezondheid of een gevaar voor het milieu vertegenwoordigen, met uitzondering van stoffen die een toxisch gas kunnen ontwikkelen (die verboden zijn), dan moet dit aan NIRAS gemeld worden, samen met een identificatie en een inschatting van de hoeveelheid van elke betrokken soort gevaarlijke stof.

Het aantonen van de conformiteit met het bovenstaande conformiteitscriterium en het melden van de gevaarlijke stoffen, gebeurt zoals voor de niet-verboden stoffen die een fysisch gevaar vertegenwoordigen (§15.4.5.1).

De monoliet dient zodanige biologische kenmerken te hebben dat de eventueel in het afval aanwezige ziekteverwekkers de veiligheid van het beheer van de monoliet niet in het gedrang brengen. Met ziekteverwekkers wordt bedoeld: micro-organismen (virussen, bacteriën, protozoa, of schimmels) die bij besmetting van een gastheer schade of hinder kunnen veroorzaken. Prionen18 vormen in de praktijk geen gevaar, aangezien de besmetting met prionen gebeurt via de consumptie van specifiek risicomateriaal zoals hersenen en zenuwweefsel.

18 Een prion is geen micro-organisme, maar enkel een eiwit. De ziekte van Creutzfeldt-Jakob wordt verwekt door

prionen.




Deze micro-organismen kunnen enkel in de monoliet terechtkomen via het ingebracht radioactief afval. Daarom wordt in dit hoofdstuk geponeerd dat de biologische conformiteitscriteria alle betrekking hebben op het ingebracht radioactief afval.

Gezien de extreem hoogalkalische omgevingsomstandigheden binnen de monoliet, mag worden aangenomen dat er zich op lange termijn geen microbiologisch leven kan handhaven19. Het aspect van de biologische ziekteverwekkers is dus alleen van toepassing op de operationele veiligheid, en meerbepaald op het proces van eindconditionering.

In het geval van een type I of type II monoliet is het ingebracht radioactief afval verpakt in een stalen vat of een betoncontainer. Binnenin de verpakking bevindt het afval zich in principe in de vorm van een vaste, samenhangende matrix. Niettegenstaande dit laatste, zal toch vereist worden dat, indien geweten is dat afval biologisch besmet is, de verpakking van de colli ingebracht radioactief afval intact is.

Bij de monoliet type I of type II, mag, indien het ingebracht radioactief afval biologisch besmet is, de verpakking van deze colli geen scheuren, doorboringen of andere vormen van opening vertonen.

Het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium, gebeurt al tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, namelijk bij het aanbieden aan IPM. Tevens moet de operationele procedure van het eindconditioneringsprocedé erover waken dat het intact zijn van de verpakking van elk biologisch besmet collo ingebracht radioactief afval opnieuw gecontroleerd wordt zo kort mogelijk voor het inbrengen in de caisson.

In het geval van een type III monoliet bevindt het ingebracht radioactief afval zich in bulkvorm in de caisson die, op het moment dat hij aan IPM wordt aangeboden, gesloten is. Tijdens de eindconditionering is de caisson echter niet volledig gesloten en bestaat de mogelijkheid dat eventueel aanwezige ziekteverwekkers doorheen de openingen in het deksel van de caisson zouden kunnen ontsnappen. Daarom moet het conformiteitscriterium opgelegd worden dat het ingebracht radioactief afval niet besmet mag zijn met biologische ziekteverwekkers.

Bij de monoliet type III mag het ingebracht radioactief afval niet besmet zijn met biologische ziekteverwekkers.

Het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium, gebeurt al tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, namelijk bij het aanbieden aan IPM.

Indien het een monoliet (type III) betreft die in een eindconditioneringsinstallatie bij een externe producent/conditioneerder is geproduceerd, maakt het aantonen dat de monoliet kan voldoen aan het

19 Zogenaamde alkalifiele levensvormen zijn op aarde aangetroffen in omstandigheden die gaan tot pH-waarden van

maximum 11. In de monoliet kan men, gezien de samenstelling van de mortel voor de immobilisatiematrix en de caisson, gedurende duizenden jaren omstandigheden verwachten met een pH-waarde van meer dan 12. Bovendien is het weinig waarschijnlijk dat enig microbiologisch leven, voor zover het al kan bestaan binnen de monoliet, en voor zover het een ziekteverwekker is, zou kunnen overleven binnen het menselijk organisme, waar een ongeveer neutrale pH heerst.




bovenstaande conformiteitscriterium deel uit van de erkenningen met betrekking tot deze producent/conditioneerder.

De radiologische kenmerken van de monoliet moeten verenigbaar zijn met de omgeving waarin deze zich bevindt. De radionucliden kunnen enkel in de monoliet terechtkomen via het ingebracht radioactief afval. Nochtans zullen een aantal radiologische parameters (bijvoorbeeld dosistempo op contact) slechts betekenisvol zijn met betrekking tot de monoliet. Vandaar dat in dit hoofdstuk de radiologische conformiteitscriteria ofwel betrekking hebben op het ingebracht radioactief afval ofwel op de monoliet.

15.6.1 Radiologische criteria met betrekking tot de caisson, de afdichting van de caisson, of de immobilisatiematrix

Geen specifieke conformiteitscriteria.

15.6.2 Radiologische criteria met betrekking tot het ingebracht radioactief afval

15.6.2.1 Radiologisch karakterisering

Het ingebracht radioactief afval moet op een erkende manier radiologisch gekarakteriseerd zijn voor de radionucliden die van kritiek belang zijn voor de evaluatie van de langetermijnveiligheid (deze radionucliden zijn bepaald in HS-14, Sectie14.14).

Bovendien moet het ingebracht radioactief afval op een erkende manier radiologisch gekarakteriseerd zijn voor de radionucliden die van belang zijn voor de evaluatie van de operationele veiligheid. Deze zijn: Mn-54, Co-58, Co-60, I-125, I-131, Cs-134, Th-232, Pu-242, Cm-242, en Cm-244 [R15-5] 20.

Het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan beide bovenstaande conformiteitscriteria, gebeurt al tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, hetzij bij het aanbieden aan een opslaggebouw, hetzij bij het aanbieden aan IPM.

Indien het een monoliet (type III) betreft die in een eindconditioneringsinstallatie bij een externe producent/conditioneerder is gemaakt, maakt het aantonen dat de monoliet kan voldoen aan beide bovenstaande conformiteitscriteria deel uit van de erkenningen met betrekking tot deze producent/conditioneerder.

15.6.2.2 Absolute inhoud aan langlevende radionucliden (X-criterium)

De hoeveelheid langlevende radionucliden in het bergingsafval moet beperkt blijven. Dit gebeurt in de eerste plaats door middel van het opleggen van het X-criterium..

20 Al deze radionucliden van belang voor de operationele veiligheid komen voor in de bronterm [HS-6]. Pu-242

behoort ook tot de radionucliden van kritiek belang voor de langetermijn veiligheid [HS-14].




Het X-criterium berust op het intrusiescenario “analyse van een boorkern” (zie de veiligheidsanalyses in [HS-14]). Dit scenario veronderstelt een menselijke intrusie in de bergingsinstallatie waarbij de monoliet wordt aangeboord en de boorkern vervolgens wordt geanalyseerd. Het X-criterium toetst de hierbij hypothetisch opgelopen dosis aan een bepaalde dosislimitatie. Om te voldoen aan het X-criterium dient de waarde van X kleiner te zijn dan 1. Mathematisch uitgedrukt is dit:

1<X

In principe wordt de waarde van X bepaald op een statistische basis. Echter, indien de waarde van de Y-parameter (zie §15.6.2.3) kleiner of gelijk is aan 1, is het toegelaten de waarde van X op een (eenvoudigere) deterministische basis te bepalen. Deze te volgen weg is opgezet omwille van praktische redenen; de toepassing van de statistische aanpak is relatief omslachtig, terwijl het resultaat van de deterministische aanpak, indien Y kleiner of gelijk is aan 1, evenzeer als betrouwbaar kan beschouwd worden.

Het onderstaande schema verduidelijkt de te volgen weg om de waarde van X te bepalen. De berekening van X1, X2 en X3 staat verderop in deze sectie beschreven.

start

bereken Y

Y ≤ 1

?

X3 < 1

?

bereken X3

bereken X1

bereken X2

X1 < 1en X2 < 1

?

X1 < 1en X2 < 1

?

nee

ja

ja

ja

nee

neevoldaan aan X-criterium

X = X3 < 1

voldaan aan X-criterium

X = X3 < 1


X = max(X1 , X2) < 1


X = max(X1 , X2) < 1

niet voldaan aan X-criterium

X = max(X1 , X2) ≥ 1




Deterministische aanpak

In de deterministische aanpak wordt de waarde van X als volgt berekend:

×==

i i

ii

C

CFCXX

max,

3

max_

Met

CFi : een correctiefactor, met betrekking tot kritieke radionuclide i, voor afval dat

zich op een bijzondere manier kan gedragen in het onderliggende

veiligheidsanalysescenario. Voor het intrusiescenario ‘analyse van een

boorkern’ worden de waarden van deze correctiefactor gegeven in [HS-14]

tabel 14-30. Op basis van de huidige kennis is alleen een correctiefactor

voorzien voor het geval van gemakkelijk verspreidbaar materiaal (CFi,HD).De

correctiefactoren worden opgenomen in de conformiteitsdossiers.

Ci,max : de activiteitsconcentratie (Bq/m³) van kritieke radionuclide i in de eenheid

radioactief afval beschouwd in het intrusiescenario ‘analyse van een

boorkern’ die aanleiding zou geven tot een dosis van 3 mSv/a. De waarden

van Ci,max worden gegeven in [HS-14] tabel 14-30.

max_Ci : de maximaal voor mogelijk geachte activiteitsconcentratie (Bq/m³) van

kritieke radionuclide i in de eenheid radioactief afval beschouwd in het

intrusiescenario ‘analyse van een boorkern’.

Probabilistische aanpak

In de probabilistische aanpak bestaat het X-criterium uit de deelcriteria X1 en X2. Aan het X-criterium is

pas voldaan als aan beide deelcriteria voldaan is. Mathematisch uitgedrukt is dit:

1),max( 21 <= XXX

Het X1-deelcriterium geeft aan of met 95% zekerheid kan beweerd worden dat in het intrusiescenario

‘analyse van een boorkern’ de dosis die de indringer daarbij zal oplopen, minder dan 3 mSv/intrusie.

Het X2-deelcriterium geeft aan of met 99,99% zekerheid kan beweerd worden dat in het intrusiescenario

‘analyse van een boorkern’ de dosis die de indringer daarbij zal oplopen, minder dan 100 mSv/intrusie.




Hieronder volgt de mathematische uitdrukking van de waarden van X1 en X2:

[ ] ×=

i i

ii

C

CFCPX

max,

1

95

[ ]×

××=

i i

ii

C

CFCPX

max,

2100

399.99

Met:

[Ci] : de waarschijnlijkheidsdichtheidsfunctie van de activiteitsconcentratie

(Bq/m3) van kritieke radionuclide i in de eenheid radioactief afval beschouwd

in het intrusiescenario ‘analyse van een boorkern’

P95[Ci] : de waarde van de activiteitsconcentratie (Bq/m3) van kritieke radionuclide i

in de eenheid radioactief afval beschouwd in het intrusiescenario ‘analyse

van een boorkern’ die overeenstemt met een percentiel van 95%

P99.99[Ci] : de waarde van de activiteitsconcentratie (Bq/m3) van kritieke radionuclide i

in de eenheid radioactief afval beschouwd in het intrusiescenario “analyse

van een boorkern” die overeenstemt met een percentiel van 99.99%

CFi : zie supra (deterministische aanpak)

Ci,max : zie supra (deterministische aanpak)

Voor de type I of type II monoliet komt de eenheid radioactief afval beschouwd in het intrusiescenario

‘analyse van een boorkern’ overeen met het individuele collo ingebracht radioactief afval. Inderdaad,

voor deze laatste kan men conservatief aannemen dat de verpakking nog intact is op het moment van de

boring en dat er bijgevolg nog geen verspreiding van de radionucliden in de immobilisatiematrix van de

monoliet heeft plaatsgevonden. Concreet betekent dit dat het X-criterium op de radiologische inhoud en

het volume van elk individueel collo ingebracht radioactief afval van de monoliet dient toegepast te

worden, waarbij er telkens aan het criterium moet voldaan zijn.

Voor de type III monoliet bestaat deze partitie niet en moet het X-criterium op de radiologische inhoud en

het (inwendige) volume van de caisson toegepast worden.

Het ingebracht radioactief afval moet aan het X-criterium voldoen, waarbij:

Voor de type I en type II monoliet, het X-criterium op de radiologische inhoud en het volume

van elk individueel collo ingebracht radioactief afval moet toegepast worden, waarbij er

telkens aan het criterium moet voldaan worden.

Voor de type III monoliet, het X-criterium op de radiologische inhoud en het (inwendige)

volume van de caisson moet toegepast worden.

Het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande

conformiteitscriterium, gebeurt al tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, hetzij

bij het aanbieden aan een opslaggebouw, hetzij bij het aanbieden aan IPM.





15.6.2.3 Inhoud aan langlevende radionucliden met betrekking tot de totale radiologische bergingscapaciteit (Y-parameter)

Naast het X-criterium, wordt de hoeveelheid langlevende radionucliden in het bergingsafval beperkt gehouden door middel van de Y-parameter.

De Y-parameter is een weergave van de mate waarin een eenheid beschouwd radioactief afval de radiologische capaciteit van de bergingsinrichting zou consumeren indien deze hoeveelheid zou geborgen worden. De radiologische capaciteit van de bergingsinstallatie is bepaald aan de hand van een aantal hypothetische scenario’s, zijnde: het referentiescenario van geleidelijke uitloging, het intrusiescenario ‘constructie-uitgraving’ en het intrusiescenario ‘residentie na uitgraving’. Voor het merendeel van de kritieke radionucliden is het referentiescenario van geleidelijke uitloging het meest beperkende [HS-14].

Hieronder volgt de mathematische uitdrukking van de Y-parameter:

∑ ××=i i

totii

AVCFCeY

max,

_

Met:

iCe _ : de geschatte waarde van de activiteitsconcentratie [Bq/m3] van kritieke radionuclide i in de uniforme eenheden radioactief afval beschouwd in de scenario’s voor de bepaling van de radiologische capaciteit van de bergingsinstallatie

Ai,max : de capaciteit van de bergingsinstallatie voor radionuclide i [Bq], indien die het enige radionuclide in het afval zou zijn. De waarden van Ai,max worden gegeven in [HS-14] tabel 14-31.

CFi : een correctiefactor, met betrekking tot kritieke radionuclide i, voor afval dat zich op een bijzondere manier kan gedragen in het onderliggende veiligheidsanalysescenario. Voor het referentiescenario van geleidelijke uitloging worden de waarden van deze correctiefactor, voor de radionucliden waarvoor het referentiescenario van geleidelijke uitloging het meest beperkende is, gegeven in [HS-14] tabel 14-32. Op basis van de huidige kennis is alleen een correctiefactor voorzien voor het geval van cellulosehoudend afval en voor het geval van chloorhoudend afval.

Vtot : het volume (m3) radioactief afval dat overeenkomt met het volledig opvullen van de bergingsinstallatie met de uniforme eenheden radioactief afval beschouwd in de scenario’s voor de bepaling van de radiologische capaciteit van de bergingsinstallatie.

Voor de type I of type II monoliet komt elk van de uniforme eenheden radioactief afval beschouwd in de scenario’s voor de bepaling van de radiologische capaciteit van de bergingsinstallatie overeen met de




totaliteit van de radiologische inhoud en het volume van de colli ingebracht radioactief afval van de monoliet.

Voor een type III monoliet komt deze uniforme eenheid overeen met de radiologische inhoud en het (inwendige) volume van de caisson van de monoliet.

De waarde van Vtot wordt dus als volgt bepaald, in functie van het type collo ingebracht radioactief afval:

modNNnvV moncolcoltot ×××=

Met:

vcol : nominaal volume van één collo ingebracht radioactief afval (m3)

ncol : aantal colli ingebracht radioactief afval per monoliet

Nmon : aantal monolieten van het betrokken type per module

Nmod : aantal modules in de bergingsinstallatie

Voor een type III monoliet kan dezelfde formule gebruikt worden, maar moet de uitdrukking (vcol x ncol) vervangen worden door het inwendig volume (m3) van een type III caisson.

De onderstaande tabel in deze paragraaf geeft de waarde van Vtot in de mogelijke gevallen.

type monoliet : Type I Type I Type II Type II Type II Type II Type II Type III

type collo: 400 L 220 L FV04 600 L 1 000 L 1 500 L 1 600 L -

vcol (m3) : 0,40 0,22 0,40 0,60 1,00 1,50 1,60 -

ncol : 4 5 4 1 1 1 1 -

v.col x n.col (m3) : 1,60 1,10 1,60 0,60 1,00 1,50 1,60 3,65

n.mon : 936 936 780 780 780 780 780 780 n.mod : 34 34 34 34 34 34 34 34

V.tot (m3) : 50 918 35 006 42 432 15 912 26 520 39 780 42 432 96 798

De radiologische capaciteit waaraan de Y-parameter gerelateerd is, is vastgelegd door een aantal vergunningvereisten op het niveau van de bergingsinstallatie en van de modules. Daarom wordt, in tegenstelling tot het X-criterium, via de Y-parameter geen kwantitatief conformiteitscriterium opgelegd aan de monoliet. Er wordt echter wél vereist dat er voldoende gegevens beschikbaar opdat de Y-parameter zou bekend zijn bij de acceptatie van de monoliet. De Y-parameter van de monolieten is immers een belangrijk middel dat de exploitant toelaat de bergingsoperaties te sturen met het oog op het tegemoet komen aan de vergunningsvereisten in verband met de maximale radiologische inhoud van de bergingsinstallatie en de modules.

Deze gegevens zullen beschikbaar zijn op basis van het eerste conformiteitscriterium in §15.6.2.1, zodat voor de Y-parameter enkel nog het conformiteitscriterium moet gedefinieerd worden dat de waarde van de Y-parameter voor elke monoliet moet bekend zijn.




De Y-parameter moet voor elke individuele monoliet berekend zijn.

Bij de erkenning van het eindconditioneringsprocedé (in IPM) moet er op gelet worden dat er in de operationele procedures, bij de keuze van de colli ingebracht afval voor de productie van een monoliet van type I of type II, rekening gehouden wordt met de Y-parameter van elk individueel collo ingebracht afval. Op basis van deze samenstelling kan dan de Y-parameter berekend worden. Deze keuze is uiteraard niet van toepassing op een monoliet van type III.

15.6.2.4 Radium/thoriumhoudendheid

Vanwege de problematiek van de radonemanatie moet radiumhoudend of thoriumhoudend afval worden geweerd uit de bergingsinstallatie.

Men mag hierbij echter niet uit het oog verliezen dat een zekere (zeer geringe) mate van radonemanatie een natuurlijk verschijnsel is. NIRAS gebruikt een criterium dat bepaalt wanneer een hoeveelheid radioactief afval als radium- of thoriumhoudend dient beschouwd te worden. Een hoeveelheid radioactief afval wordt als radium- of thoriumhoudend beschouwd wanneer de totale activiteit per massa-eenheid van het erin aanwezige Ra-226 en Th-232 groter of gelijk is aan 1000 Bq/kg.

Met betrekking tot de bergingsinstallatie, is de te beschouwen hoeveelheid radioactief afval het bergingsafval, met ander woorden, de inhoud van de caisson. Maar, ook in het eindconditioneringsprocedé (in IPM) zal geen radium- of thoriumhoudend afval toegelaten worden. Dit betekent concreet dat het criterium van radium- of thoriumhoudendheid op elk individueel collo ingebracht radioactief afval toegepast dient te worden in het geval van de type I of type II monoliet en op het aangeleverde bulkafval in de caisson in het geval van de type I of type II monoliet.

Het ingebrachte radioactief afval mag niet radium- of thoriumhoudend zijn, wat betekent dat de totale activiteit van het erin aanwezige Ra-226 en Th-232 per massa-eenheid van het afval kleiner dan 1000 Bq/kg moet zijn, waarbij:

■ Voor de type I en type II monoliet, dit criterium op de massa van de afvalvorm in elk individueel collo ingebracht radioactief afval moet toegepast worden, waarbij er telkens aan het criterium moet voldaan worden.

■ Voor de type III monoliet, dit criterium op de massa van het ingebrachte radioactief afval moet toegepast worden.

Het aantonen dat het ingebrachte radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium gebeurt al tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, hetzij bij het aanbieden aan een opslaggebouw, hetzij bij het aanbieden aan IPM.





15.6.3 Radiologische criteria met betrekking tot de monoliet in zijn geheel

Bij het ontwerp van de nucleaire installaties betrokken bij de oppervlakteberging, spelen de volgende parameters van de monoliet een grote rol: het dosistempo, de mogelijke oppervlaktebesmetting en de radiologische inhoud aan alfa-stralers, beta/gamma-stralers en bijzondere radionucliden.

NIRAS heeft aan de hand van deze parameters een aantal ontwerpwaarden gekozen voor de operationele aspecten van IPM en de bergingsinstallatie, welke rechtstreeks in conformiteitscriteria kunnen omgezet worden.

15.6.3.1 Dosistempo

Het dosistempo op contact van een monoliet mag niet meer dan 20 mSv/h bedragen.

Voor een monoliet type I of type II gebeurt het aantonen dat het ingebrachte radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium tijdens de acceptatie van de monoliet. Tevens moet de operationele procedure van het eindconditioneringsprocedé erover waken dat de combinatie van de colli ingebracht radioactief afval zodanig gebeurt dat het resulterende dosistempo van de monoliet beperkt blijft tot minder dan 20 mSv/h op contact.

Voor een monoliet type III gebeurt het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, namelijk bij het aanbieden aan IPM.


De keuze van deze waarde impliceert wel dat aangepaste maatregelen dienen getroffen te worden om de radiologische veiligheid te verzekeren. Voorbeelden van aangepaste maatregelen zijn: plaatsen van afschermende elementen rond de monoliet, hantering op afstand, gebruik van een gepaste vervoersverpakking voor transport op de openbare weg en op de site.

15.6.3.2 Oppervlaktebesmetting

De mogelijke oppervlaktebesmetting van een monoliet moet beperkt blijven tot:

■ voor het totaal van de alfa-stralers: 0,04 Bq/cm2;

■ voor het totaal van de beta/gamma-stralers: 0,4 Bq/cm2.

Het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium gebeurt tijdens de acceptatie van de monoliet. Zonodig wordt het oppervlak gereinigd.




15.6.3.3 Activiteitsinhoud

De radiologische inhoud van een monoliet wordt ook beperkt voor wat betreft de activiteitsinhoud aan beta/gamma-stralers en alfa-stralers.

Deze beperking wordt in de eerste plaats bepaald door de exploitatievoorwaarden van IPM en de bergingsinstallatie.

De beperking van de activiteitsinhoud aan beta/gamma-stralers is in principe gerelateerd aan de voorzieningen voor operationele stralingsbescherming binnen een installatie. De beperking van de activiteitsinhoud aan alfa-stralers is in principe gerelateerd aan het operationele referentieongeval waarbij de radiologische inhoud van een monoliet geheel of gedeeltelijk vrijkomt op de locatie binnen de installatie waar de monoliet zich op dat moment bevindt.

In de huidige stand van O&O (onderzoek en ontwikkeling), zijn er nog geen beperkingen om operationele redenen van de activiteitsinhoud van een monoliet vastgelegd. In het voorontwerp van IPM wordt momenteel voor de deelruimtes waar de binding en de uitharding van de immobilisatiematrix plaatsvindt alsook de bufferopslagruimte voor de monolieten, een beperking voorgesteld van de activiteitsinhoud van een monoliet tot 800 GBq/m3 voor de beta/gamma-stralers (de zwakstralende beta-stralers Pu-241, H-3 en Ni-63 niet meegerekend) en 20 GBq/m3 voor de alfa-stralers.

Vanuit het oogpunt van afvalbeheer is het belangrijk dat de beperking van de alfa-stralers in het afval op een consistente manier wordt opgelegd aan alle mogelijke trajecten in het beheersschema waarlangs radioactief afval in de bergingsinstallatie kan belanden. Anders zou dit leiden tot inconsistenties in het afvalclassificatiesysteem van NIRAS en een (onbillijke) ongelijke behandeling van de producenten. Daarom wordt voor de monolieten de activiteitsinhoud aan alfa-stralers beperkt tot 10 GBq/m3. Dit is de limietwaarde die door NIRAS wordt gehanteerd voor geconditioneerd afval in het hoofdtraject in het beheerschema, zijnde het traject via CILVA en opslaggebouw B151. Deze limietwaarde is, rekening houdend met de procedés voor verwerking en conditionering van het hoofdtraject, gerelateerd aan de waarde van 4 GBq/t, die traditioneel als limiet voor compatibiliteit met oppervlakteberging wordt gehanteerd en in een aantal landen, waaronder de Verenigde Staten, Frankrijk en Duitsland, als dusdanig wordt erkend [R15-9].

De activiteitsinhoud van een monoliet moet beperkt blijven tot:

■ voor het totaal van de alfa-stralers: 10 GBq/m3;

■ voor het totaal van de beta/gamma-stralers (met uitzondering van de zwakke beta-stralers Pu-241, H-3 en Ni-63) 23: 800 GBq/m3.

Deze limietwaarden hebben betrekking op het volume van het bergingsafval, dus het volume binnen in de caisson.

23 Voor H-3, Ni-63 en Pu-241, die trouwens niet of nauwelijks aanwezig zijn in het radioactief afval bestemd voor

de oppervlakteberging, zijn nog geen limietwaarden vooropgesteld.




Voor een monoliet type I of type II gebeurt het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium tijdens de acceptatie van de monoliet. Tevens moet de operationele procedure van het eindconditioneringsprocedé erover waken dat de combinatie van de colli ingebracht radioactief afval zodanig gebeurt dat de resulterende activiteitsinhoud van de monoliet aan het bovenstaande conformiteitscriterium zal kunnen voldoen. De activiteitsinhoud van de individuele colli ingebracht radioactief afval wordt reeds beperkt door acceptatiecriteria die van toepassing zijn stroomopwaarts van de afvalcyclus, namelijk bij het aanbieden aan IPM.

Voor een monoliet type III gebeurt het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, namelijk bij het aanbieden aan IPM.





Het wordt niet verwacht dat de monolieten splijtstoffen24 zullen bevatten. Nochtans is de aanwezigheid van geringe hoeveelheden aan splijtstoffen niet uitgesloten. In het bijzondere geval dat de monoliet splijtstoffen bevat, dient er voor gezorgd te worden dat het risico op kritikaliteit onbestaande is.

Deze splijtstoffen kunnen enkel in de monoliet terechtkomen via het ingebracht radioactief afval. Het risico op kritikaliteit wordt in de praktijk enkel bepaald door de hoeveelheden splijtstof. De geometrische configuratie binnen in de monoliet speelt in de praktijk geen rol. Binnen de monoliet zijn de onderlinge afstanden tussen de colli ingebracht radioactief afval immers zodanig dat de wederzijdse beïnvloeding van elkaars neutronenspectrum quasi onbestaande is.

De conformiteitscriteria om ervoor te zorgen dat het risico op kritikaliteit onbestaande is hebben daarom alleen betrekking op het ingebracht radioactief afval.

Als algemene regel zal worden opgelegd dat de colli ingebracht radioactief afval moeten kunnen beschouwd worden als colli zonder splijtstoffen in de zin van de internationale vervoersreglementering van de IAEA [R15-7], hetgeen erop neerkomt dat de totale massa aan aanwezige splijtstoffen in het collo beperkt moet zijn tot 15 g.

Voor de type III monoliet zal deze regel toegepast worden op het nog niet-geconditioneerde collo, dus op de caisson met het bulkafval erin. Voor de colli geconditioneerd afval in een vat van 400 liter zal een uitzondering gemaakt worden, omdat voor deze configuratie een meer specifieke regeling bestaat, zoals ook gebruikt in de veiligheidsvoorwaarden van de opslaggebouwen op de op de site van Belgoprocess te Dessel. Bij uitbereiding kan deze regeling ook toegepast worden op de colli geconditioneerd afval in een vat van meer dan 400 liter (i.e. vat van 600 liter).

Opdat het risico op kritikaliteit in een monoliet als onbestaande zou kunnen beschouwd worden, moet:

■ Voor de type I en type II monoliet, in elk collo ingebracht radioactief afval de totale massa aanwezige splijtstoffen beperkt zijn tot niet meer dan 15 g. Een uitzondering hierop wordt gemaakt voor de colli geconditioneerd afval in een vat van 400 liter of 600 liter, waar voor elk collo:

► De massa aan U-235 moet kleiner zijn dan 326 g; ► De massa aan Pu-239 moet kleiner zijn dan 219 g; ► De massa aan Pu-241 moet kleiner zijn dan 112 g; ► De som van de verhoudingen van de aanwezige massa’s U-235, Pu-239 en Pu-

241 tot de hierboven vermelde maxima (respectievelijk 326 g, 219 g, 112 g) moet kleiner te zijn dan 1.

24 Volgens de definitie van het IAEA [R15-8] wordt met splijtstof een materiaal bedoeld dat splijtbare nucliden

bevat. Met splijtbare nucliden worden U-233, U-235, Pu-239 en Pu-241 bedoeld. Van deze definitie zijn volgende stoffen uitgesloten: natuurlijk uranium of verarmd uranium dat niet bestraald is, en natuurlijk uranium of verarmd uranium dat uitsluitend in thermische reactoren werd bestraald.




■ Voor de type III monoliet, de totale massa aanwezige splijtstoffen beperkt zijn tot niet meer dan 15 g.

Het aantonen dat het ingebracht radioactief afval kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium gebeurt tijdens een afvalacceptatie stroomopwaarts van de afvalcyclus, hetzij bij het aanbieden aan een opslaggebouw, hetzij bij het aanbieden aan IPM.


15.8.1 Erkenningen door NIRAS

15.8.1.1 Doelstellingen van de erkenningen

Het KB van 30 maart 1981 ‘Opdrachten van de Instelling’ (artikel 3, §2) vereist van NIRAS dat Zij zich er van vergewist dat de gebruikte uitrustingen en aangewende procedés voor de afvalconditionering en de hierbij betrokken beschikkingen inzake kwaliteitsborging verenigbaar zijn met haar algemene beheersprogramma.

In het KB van 18 november 2002 ‘Regeling van de Erkenning van Uitrustingen bestemd voor Opslag, Verwerking en Conditionering van Radioactief Afval’ worden de bepalingen rond de vereisten in het KB van 30 maart 1981 nader gespecificeerd. Op basis van dit laatste KB voerde NIRAS een systeem in van erkenningen van de procedés en gebruikte uitrustingen en methodologieën bij de producenten en/of conditioneerders.

Hetzelfde systeem van erkenningen zal ook op de context van de berging toegepast worden, ter waarborging van de verenigbaarheid ervan met het afvalbeheerssysteem van NIRAS. Met andere woorden; elke monoliet zal moeten geproduceerd zijn volgens een erkend eindconditioneringsprocedé en het erin vervatte radioactief afval zal moeten gekarakteriseerd zijn met een erkende uitrusting en volgens een erkende methodologie.

Met deze erkenningen wil NIRAS zich er van verzekeren dat:

■ Het eindconditioneringsprocedé resulteert in een monoliet waarvan mag verwacht worden dat die in overeenstemming is met de conformiteitscriteria.

■ Het eindconditioneringsprocedé uitgevoerd wordt aan de hand van procedures die waarborgen dat de overeenstemming van de monoliet met de conformiteitscriteria op een overtuigende manier aangetoond kan worden.

■ De informatie verkregen uit de radiologische en fysisch-chemische karakterisering van het radioactief afval alsook de waarnemingen bij de uitvoering van de eindconditionering, op een gepaste manier opgenomen worden in het beheerssysteem van NIRAS, teneinde de




naspeurbaarheid toe te laten van alle pertinente gegevens met betrekking tot de conformiteitscriteria.

■ Het eindconditioneringsprocedé gekozen en/of ontworpen is rekening houdend met:

► Het voorrang verlenen aan de toepassing van technologieën waarvan de uitvoerbaarheid voldoende is beproefd.

► Het principe van de optimalisatie van de bescherming (ALARA).

15.8.1.2 Nodige erkenningen

De volgende erkenningen moeten door NIRAS toegekend zijn:

■ De radiologische karakterisering (gebruikte uitrusting en methodologieën) van het ingebracht radioactief afval;

■ De fysisch-chemische karakterisering (gebruikte uitrusting en methodologieën) van het ingebracht radioactief afval;

■ Het eindconditioneringsprocedé;

■ De caisson (gebruikte types).

Er is geen erkenning nodig van enige installatie voor de tijdelijke opslag van monolieten.

Een erkenning is slechts nodig voor een opslaginstallatie, die gekenmerkt wordt het specifieke doel van de installatie om colli geconditioneerd radioactief afval decennialang te bewaren. De bufferopslagruimte voor monolieten in IPM kwalificeert zich daartoe niet.

Het is ook niet voorzien dat een externe producent een opslaginstallatie voor monolieten zou construeren. Immers, de monoliet is geproduceerd met de specifieke bedoeling het betrokken radioactief afval te verwijderen en niet om het nog decennialang bij te houden.

Dit neemt natuurlijk niet weg dat er bepaalde voorwaarden moeten gesteld worden aan de bufferopslagruimte in IPM, bijvoorbeeld dat de monolieten overdekt en vorstvrij moeten bewaard worden. Maar dit valt niet onder de doelstellingen van dit Hoofdstuk 15.

15.8.2 Erkenning van de karakterisering van het ingebracht radioactief afval

De karakterisering van het radioactief afval dient zoveel mogelijk aan de oorsprong te gebeuren, dus bij het ontstaan van het radioactief afval. De producent van het afval is daarom de aangewezen instantie om de karakterisering uit te voeren. Door middel van de erkenning van de gebruikte uitrustingen en methodologieën voor de radiologische en de fysisch-chemische karakterisering en door middel van een




door een procedure gecontroleerde overdracht25 van de gegevens opgemeten door de producent, is NIRAS verzekerd van de kwaliteit van deze gegevens en het gepast opnemen ervan in haar beheerssysteem.

Na de erkenning zal de kwaliteit van de radiologische en de fysisch-chemische karakterisering bewaakt worden door het regelmatig uitvoeren van inspecties door NIRAS.

15.8.2.1 Erkenning van het eindconditioneringsprocedé

Het eindconditioneringsprocedé dient erkend te zijn. Dit behelst een erkenning van de manier van uitvoeren van de eindconditionering, de gebruikte uitrusting en installatie waar die uitrusting deel van uitmaakt. Op die manier is NIRAS verzekerd van de kwaliteit van het product, zijnde de monoliet.

Als onderdeel van het erkenningsproces zal NIRAS nagaan of het proces de productie van een monoliet garandeert in overeenstemming met de conformiteitscriteria, of de uitvoering van de eindconditionering beheerst wordt door gepaste kwaliteitsprocedures, en of er bij het ontwerp van de installatie en het procedé voorrang is verleend aan het toepassen van beproefde technologieën en er rekening gehouden is met het ALARA-principe.

Het nagaan of het product van de eindconditionering in overeenstemming is met de conformiteitscriteria gaat in principe gepaard met het nazien en eventueel uitvoeren van bijkomende rekenanalyses van de referentieongevalscenario’s en fysieke tests op preparaten in laboratoria of op proefstukken in het veld. Bij de evaluatie van de eigenschappen van de immobilisatiematrix en de afdichting van de caisson (de onderdelen van de monoliet die tot stand komen door de eindconditionering), dient rekening gehouden te worden met de te voorziene degradatieprocessen van chemische, fysische, biologische of radiologische oorsprong.

Na de erkenning zal de kwaliteit van de eindconditionering bewaakt worden door het regelmatig uitvoeren van specifieke inspecties door NIRAS.

Om de informatie verkregen uit de radiologische en fysisch-chemische karakterisering van het radioactief afval en de gegevens opgetekend tijdens de eindconditionering te integreren in het beheerssysteem van NIRAS, is het nodig dat de monoliet voorzien is van een unieke identificatiecode.

Elke monoliet moet voorzien zijn van een duurzame en unieke identificatiecode die éénduidig verbonden is met de ermee overeenstemmende documentatie.

Het aantonen dat de monoliet kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium, maakt deel uit van de erkenning van het eindconditioneringsprocedé.

25 Tot nu toe stelt NIRAS hiervoor het S/L-formulier [R15-5]0 of het C-formulier [R15-6] ter beschikking van de

producent. De uitbereiding tot een systeem van gegevensbeheer dat ook de berging omvat, moet nog uitgevoerd worden.




15.8.2.2 Erkenning van de caisson

Het type caisson dat wordt gebruikt voor de beschouwde variëteit monoliet, moet erkend zijn door NIRAS. De erkenning van de caisson gebeurt afzonderlijk van de erkenning van het eindconditioneringsprocedé omdat de caisson een geprefabriceerd onderdeel is.

De erkenning van het type caisson houdt in dat NIRAS heeft nagegaan dat die caisson is gefabriceerd op een manier die garandeert dat de conformiteitscriteria met betrekking tot de caisson gerespecteerd worden.

Als onderdeel van het erkenningsproces zal NIRAS nagaan of de fabricatie van de caissons beheerst wordt door gepaste kwaliteitsprocedures, en of er bij het ontwerp van de caissonfabriek en het fabricatieprocedé voorrang is verleend aan het toepassen van beproefde technologieën.

Het nagaan of het gefabriceerde type caisson in overeenstemming is met de conformiteitscriteria gaat in principe gepaard met nazien en eventueel uitvoeren van bijkomende rekenanalyses van de referentieongevalscenario’s en fysieke tests op preparaten in laboratoria of op proefstukken in het veld. Bij de evaluatie van de eigenschappen van de caisson, dient rekening gehouden te worden met de te voorziene degradatieprocessen van chemische, fysische, biologische of radiologische oorsprong.

Na de erkenning zal de kwaliteit van het fabricatieproces bewaakt worden door het regelmatig uitvoeren van inspecties door NIRAS. Dit is een algemene vereiste voor een erkenning.

Omwille van de naspeurbaarheid moet elke geproduceerde caisson een unieke identificatiecode dragen die eenduidig verbonden is met de ermee overeenstemmende documentatie. Deze documentatie betreft de gegevens omtrent de fabricatie van de caisson (bijvoorbeeld de batch van het gebruikte beton en het rangnummer van de caisson in de fabricatiecampagne).

Elke caisson moet voorzien zijn van een duurzame en unieke identificatiecode die eenduidig verbonden is met de ermee overeenstemmende documentatie.

Het aantonen dat de gebruikte caisson kan voldoen aan het bovenstaande conformiteitscriterium, maakt deel uit van de erkenning van het type caisson.

Merk op dat, om pragmatische redenen, de identificatie van de caisson kan geïntegreerd worden met de identificatie van de monoliet (zie §15.8.2.1).

15.8.3 Overeenstemming met vergunningen

15.8.3.1 Transportvergunningen

Het vervoer van gevaarlijke goederen moet voldoen aan het Europees verdrag voor het internationaal vervoer van gevaarlijke goederen over de weg (ADR), de internationale maritieme code voor gevaarlijke goederen uitgegeven door de internationale maritieme organisatie (IMO), of het internationaal reglement betreffende het vervoer van gevaarlijke goederen per spoor (RID) dat bijlage I vormt tot de internationale overeenkomst betreffende het goederenvervoer per spoor (CIM).




Voor radioactieve stoffen is deze modale regelgeving gebaseerd op de voorschriften van het internationaal atoomagentschap IAEA (TS-R-1 ‘Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material’, Engelstalige versie, editie 2009).

Afwijkingen van de van toepassing zijnde vereisten vermeld in bovenstaand reglement, dienen het onderwerp uit te maken van een speciale vergunning (special arrangement of speciale overeenkomst) aangevraagd bij en goedgekeurd door de bevoegde overheid (i.e. FANC).

Elk transport van een monoliet buiten de installatie waarin zij werd geproduceerd, zal gebeuren in een transportcontainer die speciaal zal ontworpen zijn om het transport in overeenstemming te brengen met de geldende vereisten, onafhankelijk van het feit of deze monoliet geproduceerd werd in IPM of in een installatie van een externe conditioneerder.

15.8.3.2 Uitbatingsvergunningen

Uitbatingsvergunningen van IPM

De eindconditionering, inclusief het transport van de monoliet binnen IPM en het tijdelijke verblijf in de deelruimtes waar de binding en de uitharding van de immobilisatiematrix plaatsvindt alsook de bufferopslagruimte voor de monolieten, moeten in overeenstemming zijn met de vereisten van de nucleaire uitbatingsvergunning en de milieuvergunning van IPM die zullen verleend worden door de bevoegde overheden.

Het toezien op het naleven van de uitbatingsvergunningen zal de taak zijn van de exploitant van IPM.

Buiten de radiologische criteria opgenomen in §15.6.3, zijn er vooralsnog geen specifieke conformiteitscriteria voor de monoliet gerelateerd aan de uitbatingsvergunningen van IPM.

Uitbatingsvergunning van de caissonfabriek

De fabricatie van de caisson moet in overeenstemming zijn met de vereisten van de milieuvergunning van de caissonfabriek, die zal verleend worden door de bevoegde overheid.

Het toezien op het naleven van de uitbatingsvergunning zal de taak zijn van de exploitant van de caissonfabriek.

Er zijn vooralsnog geen specifieke conformiteitscriteria voor de monoliet gerelateerd aan de uitbatingsvergunning van de caissonfabriek.

15.8.4 Het opvolgen in de tijd van de monolieten

Het opvolgen in de tijd van de algemene toestand van de bergingsinstallatie na de sluiting ervan, zal gebeuren aan de hand van één of meerdere niet-radioactieve getuigestructuren [HS-16].

De getuigestructuren en hun plaatsing en wederophaling leggen geen beperkingen op aan de echte monolieten (met bergingsafval). De echte monolieten vervullen ook geen functie met betrekking tot de




getuigestructuren. Bijgevolg zijn er geen conformiteitscriteria met betrekking tot het opvolgen in de tijd (monitoring) van de monolieten.

15.9.1 Lijst van hoofdstukken

[HS-6] Hoofdstuk 6 – Afval, NIROND-TR 2011-06 N V2 (30/09/2012)

[HS-7] Hoofdstuk 7 – Ontwerp en constructie van de bergingscolli, NIROND-TR 2011-07 N V2 (30/09/2012)

[HS-14] Hoofdstuk 14 – Veiligheidsevaluatie – Veiligheid op lange termijn, NIROND-TR 2011-14 N V2, (31/10/2012)

15.9.2 Lijst van referenties

[R15-1] Algemene regels voor het opstellen van acceptatiecrieteria voor geconditioneerd radioactief afval, NIRAS nota 99-2440 (26 juli 1999)

[R15-2] Algemene regels voor het opstellen van acceptatiecrieteria voor niet-geconditioneerd radioactief afval, NIRAS nota 99-2263 (5 juli 1999)

[R15-3] TNT-7, Gevaarlijke stoffen in radioactief afval, NIRAS nota 2008-0524 (13 maart 2008)

[R15-4] CNT-10, Gevaarlijke stoffen in radioactief afval, NIRAS nota 2007-0349 (15 februari 2007)

[R15-5] TNT-5, Het opstellen en indienen van een acceptatie- en ophalingsaanvraag voor niet-geconditioneerd radioactief afval (S/L formulier), NIRAS nota 2010-0844 (9 juni 2010)

[R15-6] NTC-7, Het opstellen en indienen van een ophalingsaanvraag voor geconditioneerd radioactief afval (C-formulier), NIRAS nota 94-0568 (16 november 1994)

[R15-7] Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material, IAEA Safety Standard TS-R-1 (2009 Edition)

[R15-8] Radioactive Waste Management Glossary, IAEA technical document (2003 Edition)

[R15-9] Classification of Radioactive Waste, IAEA General Safety Guide GSG-1 (2009 Edition)

[R15-10] Beton – Deel 1: Specificaties, eigenschappen, vervaardiging en conformiteit, NBN EN 206-1:2001

[R15-11] Chemical Fixation and Solidification of Hazardous Wastes; J.R. Conner; Van Nostrand Reinhold, New-York, p. 293-298 (1990)

HS 15 Conf criteria NIROND-TR 2011-15 N V2

Documents

Transcript of HS 15 Conf criteria NIROND-TR 2011-15 N V2