Home > ARTIKEL > Boomse klei kan opslagprobleem radioactief afval oplossen
Boomse klei (Foto: Patrick Kiden, TNO)
ARTIKEL

Boomse klei kan opslagprobleem radioactief afval oplossen

‘Het is technisch en geologisch mogelijk om ons radioactieve afval over een slordige honderd jaar op te slaan in een diep gelegen kleilaag.’ Dat is een van de conclusies van het eindrapport over het onderzoek naar de ondergrondse berging van radioactief afval, dat eind januari is gepresenteerd. De aangewezen kleilaag is de zogeheten ‘Boomse klei’. Maar wat is dat eigenlijk voor kleilaag? En waarom die naam? Omdat ik samen met mijn collega’s onderzoek heb gedaan naar de Boomse klei, besteed ik hier in mijn eerste blog aandacht aan.

Het radioactieve afval dat nu in Nederland wordt geproduceerd, heeft een relatief beperkte omvang ten opzichte van andere landen in Europa. Het wordt opgeslagen in speciale bovengrondse zelf-koelende loodsen in de buurt van het Zeeuwse Middelburg. Die bovengrondse opslag is tijdelijk, tot het jaar 2130. Hierna moet het afval definitief worden opgeborgen in een diepe ondergrondse berging, de zogenoemde geologische eindberging. Het meeste radioactieve afval moet namelijk meer dan 100.000 jaar uit de menselijke omgeving worden gehouden. Zo lang duurt het natuurlijk verval van de meest radioactieve stoffen. In januari presenteerden de Rijksoverheid, energiemaatschappij EPZ en de Centrale Organisatie Voor Radioactief Afval (COVRA) de resultaten van een zeven jaar durende studie naar de eindberging van het afval. De Boomse klei wordt gezien als een daarvoor mogelijk geschikte diep gelegen laag.

Vlaamse naam

De naam Boomse klei verwijst naar het dorp Boom, dat ten zuiden van Antwerpen ligt. Het is gelegen aan een zijrivier van de Schelde, de Rupel. In Boom komt de kleilaag aan de oppervlakte voor. De paleontoloog Laurent-Guillaume de Koninck noemde in 1837 voor het eerst de naam Boomse klei toen hij een tot dan toe onbekende schelp van een weekdier (mollusk) beschreef.

In België is de Boomse klei min of meer gelijk aan de geologisch gedefinieerde Formatie van Boom. In Nederland heet die formatie het Rupel Klei Laagpakket. Hoewel het in België en Nederland dezelfde kleilaag betreft, is de Nederlandse benaming dus anders. Iets wat vaker voorkomt in de geologie. De Boomse klei is dus een informele term voor een kleilaag in de Nederlandse ondergrond, die te volgen is tot in België, waar die laag aan het oppervlak komt. Dagzoomt, om een geologische term te gebruiken.

Oorsprong

De Boomse klei is afgezet tijdens een periode waarin Nederland en het noorden van België bedekt waren door een zee. Gedurende een periode van 15 miljoen jaar (van 43-28 miljoen jaar geleden) werd in die zee fijnkorrelig sediment afgezet. Onder geologen is deze periode bekend als het tijdvak met de naam Oligoceen. Het oudste deel heet de Rupelien-etage. Inderdaad, weer dat riviertje. Het fijnkorrelige sediment bestaat uit silt en klei. Silt kun je zien als uiterst fijne zandkorrels, terwijl klei bestaat uit plaatvormige mineralen die kleiner zijn dan een tweeduizendste millimeter. Silt en klei zijn de fijnste deeltjes die in afzettingsgesteenten voorkomen. Ze slaan alleen neer onder rustige omstandigheden met weinig stroming in het water. Doordat er procentueel vaak meer silt dan klei in de Boomse klei zit, zou de naam Boomse silt daardoor niet misstaan.

Verbreidingskaart Boomse klei
De verbreiding op land van de Boomse klei in Nederland. Belgische gegevens op basis van De Craen et al. (2012) en Welkenhuysen et al. (2012).

De Boomse klei is op de bodem van een zee afgezet, maar het is geen laag van gelijke dikte. Dit komt doordat bewegingen van de aardkorst, de tektonische bewegingen, tijdens de afzetting lokaal voor dalende gebieden zorgden. Hierdoor kon de dikte van de kleilaag lokaal oplopen tot meer dan 150 meter. De gemiddelde dikte bedraagt 60 tot 70 meter. Ook tektonische bewegingen na afzetting van de Boomse klei zorgden voor verandering van de dikte. Zo wordt de laag naar het zuiden toe steeds dunner, waar hij uiteindelijk in België aan het oppervlak komt en verdwijnt. Dit is ook het geval in Zeeuws-Vlaanderen en het zuiden van Limburg.

Dit komt door de aanwezigheid van de kern van een oud gebergte in de ondergrond tussen Londen en Maastricht. Dit is het zogeheten Londen-Brabant Massief. De restanten van dit massief zijn na afzetting van de Boomse klei omhoog gekomen toen het Afrikaanse continent tegen Europa aanduwde. Als gevolg hiervan zijn ook de Alpen en Pyreneeën ontstaan. We weten dat in de driehoek Leiden-Utrecht-Rotterdam de Boomse klei uiterst dun of afwezig is. Hier is de aardkorst door dat duwen omhoog gekomen. De kleilaag is daardoor geërodeerd door wind, regen en andere weersomstandigheden.

Dikteverdeling Booomse klei in Nederland
De dikteverdeling van de Boomse klei in de Nederlandse ondergrond volgens de huidige inzichten. In ongeveer een kwart van de Nederlandse ondergrond is de klei dikker dan honderd meter.

Opslag van het afval

Een belangrijke reden om radioactief afval in een kleilaag op te slaan, is de plastische eigenschap van klei. De eerdergenoemde plaatvormige opbouw van klei zorgt ervoor dat het materiaal makkelijk glijdt. Denk aan een stapel met velletjes papier, die over elkaar schuiven. Hierdoor sluit de klei onder invloed van druk van het bovenliggende sediment vanzelf alle holtes en scheuren. Bij ondergronds onderzoek bleek een scheur in de klei enkele weken later geheel verdwenen door dit effect. Een andere belangrijke reden is de mogelijkheid van klei om radioactieve deeltjes aan zich te binden. Ze kunnen de klei daardoor moeilijk verlaten.

In België wordt de Boomse klei al sinds de 19e eeuw in groeves gewonnen voor de baksteenindustrie. Het onderzoek naar de mogelijkheden van opslag van radioactief afval in de Boomse klei begon dan ook in België. Bij de plaats Mol, niet ver van de Nederlandse grens, is van 1980 tot 1987 op 225 meter diepte gebouwd aan een ondergronds onderzoekslaboratorium in de Boomse klei. Tussen 1997 en 2007 is nog een extra stuk toegevoegd. De Nederlandse interesse is gebaseerd op het vele werk dat onze zuiderburen al aan de klei hebben gedaan.

De bergingsinstallatie zoals die in Nederland is ontworpen, bestaat uit twee betonnen hoofdtunnels met dunnere zijtunnels. Het beoogde complex meet ongeveer 1500 bij 900 meter. De betonnen tunnels van de hoofdbuizen hebben in de huidige plannen een buitendiameter van minder dan acht meter. Om voldoende afsluiting en isolatie te garanderen, moet de kleilaag ongeveer 100 meter dik zijn én op een diepte liggen van minstens 500 meter. Zodoende zou er ruim 40 meter klei boven en onder de tunnel aanwezig zijn. De grote diepte is onder andere nodig omdat de opslag ook op de hele lange termijn veilig moet zijn. Zelfs tijdens een eventuele nieuwe ijstijd in de komende miljoen jaar, als een ijskap Nederland (gedeeltelijk) zou bedekken.

Verre toekomst

Onder het ijs van zo’n ijskap kan water onder hoge druk stromen en erosie van het onderliggende sediment veroorzaken. De geulen die hierdoor ontstaan, heten tunneldalen. We weten dat in de Nederlandse ondergrond verschillende van zulke dalen aanwezig zijn. Een ervan ligt in noord-Nederland en is uitzonderlijk diep. Dit tunneldal reikt 500-600 meter diep en heeft zelfs de gehele Boomse klei weggesneden.

Luchtfoto bovengrondse opslag COVRA
Luchtfoto bovengrondse opslag radioactief afval bij de COVRA in Borssele (Foto (c) COVRA)

In het eindrapport over de opslag van het afval, is geprobeerd ver vooruit te kijken. Dit is gedaan omdat het meest hoogradioactieve afval pas na ruim 100.000 jaar waardes bereikt die overeenkomen met de natuurlijke radioactiviteit in onze omgeving. Als je zover vooruit kijkt, komen interessante vragen aan bod. Is de mens er dan nog? En zo ja, hoe vertellen we onze toekomstige soortgenoten dat ze niet in de grond moeten gaan boren ter plaatse van de eindberging?

Andere lagen?

Ondanks de recente interesse in de Boomse klei, zijn er ook andere mogelijkheden voor eindberging in de Nederlandse bodem. Die noemt het eindrapport ook nadrukkelijk. Zo zijn er nog enkele kleilagen die in aanmerking kunnen komen op basis van hun dikte en diepte. Over die kleilagen is echter nog minder bekend dan over de Boomse klei. En hoewel daar in België veel onderzoek naar is gedaan, weten we over de Boomse klei in Nederland veel minder. Juist door die diepere ligging.

Daarnaast is ook steenzout nog altijd een serieuze kandidaat voor eindberging. Gelukkig is er nog tijd. Definitieve besluiten over eindberging vallen vermoedelijk pas rond het jaar 2100. De eindberging zelf moet rond 2130 klaar zijn. In de tussentijd wordt er gespaard om de kosten van enkele miljarden euro’s bij elkaar te krijgen.

Verder lezen:
Wetenschappelijk paper Boomse klei (open access)
Alle rapporten van de laatste onderzoeksronde met de eindresultaten van januari 2018
Boomse klei in België (PDF

Fotocredits:
Hoofdfoto: Boomse kleigroeve (Foto (c) Patrick Kiden, TNO. Met toestemming gebruikt)
Luchtfoto: Bovengrondse opslag radioactief afval (Foto (c) COVRA. Met toestemming gebruikt)

Geert-Jan Vis
https://www.tno.nl/nl/aandachtsgebieden/energie/roadmaps/geological-survey-of-the-netherlands/
Geert-Jan Vis is geoloog. Werkt bij Geologische Dienst Nederland, onderdeel van TNO. Hij werkt aan het geologisch in kaart brengen van de Nederlandse ondergrond. Hij is geïnteresseerd in vele aspecten van de aardwetenschappen en de relaties met andere vakgebieden. Hij schreef het boek ‘Wijn van Nederlandse bodem’, waarin hij de relatie tussen ondergrond en wijn onderzocht.