Dit eindwerk is geschreven in het kader van mijn geïntegreerde proef op het einde van mijn opleiding 6 TW
Dit eindwerk is geschreven in het kader van mijn geïntegreerde proef op het einde van mijn opleiding 6 TW. Ik heb mijn onderwerp “opslaan/bergen van radioactief afval” gekozen omdat ik geïnteresseerd ben in kernenergie en kernrampen. Ik ben begonnen met het opzoeken van de basisinformatie over het onderwerp om hierover bij te leren, vervolgens heb ik via een familielid contact gelegd met hogere bedrijven binnen dit domein.
Het is mijn bedoeling om de problemen waar we voor staan op vlak van opslag van radioactief materiaal aan te kaarten en vervolgens de mogelijkheden en vorderingen uit te leggen.
In het bijzonder wil ik Jan Rypens contact persoon van Euridice bedanken voor de rondleiding en informatie die ik kreeg over het Hades onderzoekcentrum hij zorgde er ook voor dat ik toegang heb gekregen tot het Preclay experiment en heeft me laten deelnemen aan een rondleiding in Isotopolis.
Ook wil ik mijn dank betuigen aan mijn ouders om me te steunen en om me naar Dessel en Mol te rijden, mijn mentor voor het ondersteunen van het schrijven van dit werk, mijn vakleerkrachten Pieter Sleuwaegen, Yves Humblet en Lydia Wellens voor de ondersteuning bij mijn praktische proeven wanneer nodig en ten slotte nog Eddy De Koninck, Ingenieur bij Belgoprocess, om me te helpen toegang te krijgen tot Belgoprocess en de nuttige informatie.
Deze Geïntegreerde Proef (GIP) zal de opslag/ het bergen van radioactief afval beschrijven.
Ik ga in dit eindwerk eerst uitleggen wat radioactiviteit is. Dit zal ik doen door te beschrijven hoe straling ontstaat vanuit de atoomkern. Hoe dit proces werkt en welke soorten straling er allemaal ontstaan.
Als we dan weten wat radioactiviteit is, richt ik me op waarom radioactiviteit belangrijk is. Op de vraag hoe wij als mens straling gaan gebruiken in tal van sectoren en op welke manier de straling hier benut kan worden? Naast het nuttig gebruik van radioactieve straling kan straling ook levensbedreigend zijn. Ook hierop zal ik kort ingaan.
Wanneer we deze straling gebruiken produceren we uiteraard ook afval. Dit kan men verdelen in drie grote soorten, deze komen hier ook aan bod.
We moeten al dit radioactief afval veilig opslaan onder strenge controle, maar waarom doen we dit?
We kunnen het afval niet zomaar dumpen in de zee. We moeten het voor lange tijd – honderden jaren – veilig opbergen. Hoe krijgen we dit voor elkaar?
Tenslotte heb ik ook een aantal proeven uitgevoerd die aansluiten bij dit domein.
Zoals je kan zien zijn er zeer veel vragen die gesteld worden, deze vragen worden in dit werk beantwoord, maar er zijn nog oneindig veel vragen die we ons hierbij stellen waarvoor we nog geen antwoorden en oplossingen hebben gevonden als mens.
Onze omgeving bestaat uit verschillende stoffen. Deze zijn opgebouwd uit moleculen, die op hun beurt weer bestaan uit atomen. Atomen vormen onderling de bouwstenen van al de materie op aarde.
Bij een beperkt aantal atomen is de kern instabiel, ze willen dan uit elkaar vallen naar een meer stabielere vorm. Als dat gebeurt, wordt één atoom opgebroken in twee of meerdere nieuwe atomen en wordt warmte en radioactieve straling uitgestoten. De met veel energie gevormde radioactieve straling wordt radioactiviteit genoemd.
Er zijn drie verschillende soorten radioactieve straling: alfastraling, bètastraling en gammastraling die gevormd kunnen worden. Alle drie zijn ze hoogenergetisch en kunnen ze schadelijk zijn bij blootstelling:
• Alfastraling bestaat uit heliumkernen (een heliumkern bestaat uit twee protonen en twee neutronen) die vrijkomen uit een instabiel atoom wanneer dit vervalt. Deze deeltjes worden met hoge snelheid uitgezonden. Omdat ze relatief groot zijn kunnen ze eenvoudig tegenhouden worden; een blad papier is hiervoor al voldoende. (Afbeelding 1)
• Bètastraling bestaat uit elektronen. Bij bètaverval van een atoom wordt één neutron in de kern omgezet tot één proton en één elektron. Het gevormde proton blijft in de kern achter en het elektron wordt weggeschoten als bèta-straling. Het atoomnummer van het gevormde isotoop neemt dus met 1 toe, het aantal nucleonen (protonen en neutronen) blijft gelijk. Bètastraling dringt dieper in de materie door dan alfastraling, maar ze kan niet door een aluminiumplaat of door drie meter lucht. Ook tegen bètastraling kunnen we ons relatief goed beschermen door de bron af te schermen in een metalen container. (Afbeelding 1)
• Gammastraling bestaat uit elektromagnetische golven. Deze dringen veel verder en dieper door in de materie. Bij gammaverval heeft een atoomkern een overschot aan energie. Het atoom verliest deze energie door een gamma-foton uit te zenden, waarbij het aantal neutronen, protonen en elektronen behouden blijft. De fotonen van gammastraling bevatten 10.000 maal zoveel energie als de fotonen in zichtbaar licht, ze zijn dan ook zeer schadelijk voor levende cellen. We beschermen ons tegen ongewenste gammastraling door de bron af te schermen met water, lood of beton. (Afbeelding 1)
Het type straling dat gevormd kan worden, hangt in belangrijke mate af van de grootte van de atoomkernen die vervallen. Zolang het atoomnummer kleiner dan 84 is, komt alleen bètaverval voor, wordt het atoomnummer groter dan kan er zowel alfa- als bètaverval voorkomen.
Dikwijls heeft de atoomkern die ontstaat bij alfa- of bètaverval een teveel aan energie. De kern zal die energie dan uitstoten als een gamma-foton. Zowel alfa- als bètaverval vinden dus vaak plaats in combinatie met gammaverval.
Een kenmerk van radioactiviteit is dat deze mindert naarmate de tijd verstrijkt. Bij elk verval verandert een onstabiele atoomkern immers in een meer stabiele atoomkern. Dus hoe meer tijd er verstrijkt, hoe minder radioactief het materiaal is, doordat de hoeveelheid uitgezonden radioactieve straling per tijdseenheid steeds lager wordt.
Binnen een volume radioactief materiaal is het niet mogelijk om exact te voorspellen wanneer één welbepaalde kern zal vervallen. Wetenschappelijk is het wel mogelijk om de kans weer te geven dat de kern binnen een bepaalde tijd vervalt.
Zo heb je een kans van 50% dat één welbepaalde koolstof-14-kern binnen de 5730 jaar vervalt (bètaverval). Deze 5730 jaar wordt de “halveringstijd” van koolstof-14 genoemd. Het symbool voor de halveringstijd is t½.
Hoe kleiner de halveringstijd is, des te instabieler de kern omdat deze dus een grotere kans heeft om te vervallen.
