Wanneer er een geschikte aardlaag gevonden is, wordt er eerst een schacht recht naar beneden naar de aardlaag gegraven. Vervolgens gaat men dan in de aardlaag een horizontale tunnel maken. Deze tunnels worden ook wel galerijen genoemd. Vervolgens worden er ook tunnels gegraven in de wand van de galerij, deze lopen loodrecht op de galerij. Deze tunnels langs de zijkant zullen gebruikt worden om radioactief afval in te plaatsen. Dit afval zal in de tunnel geplaatst worden in een supercontainer.Deze supercontainer is speciaal ontworpen om het afval af te schermen gedurende de lange periode.Ook de supercontainers zijn ontworpen met een multi-barriere concept; dit houdt in dat de container bestaat uit meerdere lagen.

In het midden van de container zit het radioactief afval ingesloten. Dit afval wordt volledig omgeven door een dunne laag koolstofstaal, daarrond komt een dikke laag van beton. Deze laag is zeer belangrijk omdat het beton zorgt voor een licht-base pH Door deze lage pH wordt het koolstofstaal minder snel aangetast door de radioactieve straling. Het multi-barriere concept zorgt ervoor dat tegen de tijd dat de lagen van de container aangetast zijn tot op een punt dat de straling het buiten-milieu kan bereiken, de stof niet meer radioactief is en dus ook ongevaarlijk geworden is.In België worden de testen die nodig zijn om inzicht te krijgen in de mogelijkheden van geologische berging uitgevoerd in de ondergrondse labo’s van Euricide, en in het bijzonder onder een testproject dat het Hades-Project genoemd wordt.

Om mijn GIP voor te bereiden heb ik een rondleiding aangevraagd en gekregen in deze afgesloten ondergrondse labo’s. Om een betere achtergrond voor mijn experimentele studie te krijgen ben in naar EURIDICE gegaan en heb daar een persoonlijke rondleiding van het ondergrondse labo gekregen.Daar heb ik uitleg gekregen over het onderzoek dat ze in België aan het doen zijn naar geologische berging in ons land. Ook heb ik meer een uitleg gekregen over de proeven die men uitvoert en wat men tot nu toe al waargenomen heeft.In dit ondergronds labo is er al sinds 2007 een experiment aan de gang genaamd het “PRACLAY-experiment”. Dit is een experiment waarbij ze in een schacht met verwarmingselementen de omstandigheden gaan nabootsen die ontstaan als er radioactief afval zou geborgen worden. Dit is van belang aangezien men op deze manier een model kan maken voor hoe de omstandigheden zullen zijn als er radioactief afval voor een lange periode geborgen wordt in dit soort van schachten en dus kan voorspellen of de opslag mogelijk is of niet.

De waarnemingen van dit experiment zullen dus bepalen hoe het radioactief afval van België geborgen zal worden.Bij de opslag van radioactief afval moet niet alleen rekening gehouden worden met de productie van een enorme hoeveelheid schadelijke radioactieve straling, er wordt ook een grote hoeveelheid warmte geproduceerd door het materiaal.Dit zorgt voor extra uitdagingen bij de opslag. Indien de warmte niet efficiënt opgevangen en afgevoerd kan worden dan zal ze de fysische eigenschappen van de containers en bij uitbreiding ook afschermende materialen wijzigen.

Ze kunnen daardoor poreus of broos worden en de straling minder efficiënt afschermen. Niet alleen de vaten waarin het afval opgeslagen wordt kunnen aangetast worden, ook de grondlaag waarin de opslag plaatsvindt kan beschadigd worden indien ze niet over de noodzakelijke combinatie van warmteopslag- en warmteafvoer (transport) beschikt. Zoals beschreven is in België gekozen voor opslag in een diepliggende kleilaag. Als bruggetje naar mijn praktische proef geef ik onderstaande het verband met thermodynamica weer die een beschrijving geeft van warmtetransport in de natuur. Dit zal in de experimentele paragrafen verder gedetailleerd worden om de exacte berekeningen te verklaren. ?Binnen de thermodynamica wordt het proces van warmteoverdracht van een plaats met hoge temperatuur naar een plaats met lagere temperatuur ook flux genoemd.

De wetten van de thermodynamica zeggen dat warmteoverdracht altijd van warm naar koud gaat binnen een gesloten systeem. Dit systeem wil van nature naar een zo groot mogelijke vorm van chaos –entropie – wil evolueren. Door een hogere temperatuur zijn er meer atomaire trillingen, en daardoor door meer atomaire botsingen en een hogere mate van chaos.We kunnen de flux onderverdelen in drie basisvormen: 1. Stromingsflux: Dit is warmteoverdracht door verplaatsing van een warme vloeistof of een warm gas, of van een koude vloeistof of een koud gas. Wanneer warmte door stroming wordt meegevoerd, kan de mate daarvan worden uitgedrukt met de warmteoverdrachtscoëfficiënt. Deze flux wordt ook convectie genoemd2.

Straling Flux: Dit is warmteoverdracht tussen twee lichamen, die niet met elkaar in aanraking zijn zonder gebruik te maken van een tussenstof. Het ene lichaam is warm en geeft daardoor veel elektromagnetische straling af en verliest zo warmte, en het andere lichaam absorbeert een deel van de binnenkomende straling en zet die om in warmte.3. Geleidingsflux: Dit is warmteoverdracht binnen een stof, waarbij warmte stroomt van deeltjes met de hogere kinetische energie (temperatuur) naar minder energierijke (koudere) deeltjes. Deze “warmtestroom” is afhankelijk van het temperatuurverschil over de afstand (de temperatuurgradiënt) en de interne weerstand tegen warmtestroom van het materiaal, die de thermische geleidbaarheid of warmtegeleidingscoëfficiënt genoemd wordt. Het is de wet van Fourier die de geleidingsflux beschrijft.

In bijna alle gevallen, zal warmteoverdracht plaatsvinden door meerdere van deze flux vormen. In het geval van geologische opslag van radioactief afval, zal de warmteoverdracht van de binnen de vaten opgewekte warmte naar de koudere kleilaag plaatsvinden.Mijn experimenten werden uitgevoerd om een deeltje van deze complete puzzel te kunnen begrijpen. Het slaat op het berekenen van de thermodynamische eigenschappen van natuurlijke klei. Door wetenschappers is bepaald dat klei unieke eigenschappen heeft die het tot een ideaal materiaal maken om radioactief materiaal in op te slagen.

Zo heeft het een zeer lage doorlaatbaarheid voor water, door zijn plastische eigenschappen worden scheuren en breuken in de kleilaag automatisch gesloten, en het heeft de mogelijkheid om warmte efficiënt op te slaan en langzaam af te voeren.