hs 05 fenomenologie nirond-tr 2011-05 n v2

5Kennis van de fenomeno-logie van de kunstmatige barrières in hun omgeving

NIROND-TR 2011-05 N Versie 2 – september 2012

Hoofdstuk 5 uit het veiligheidsrapport voor de oppervlaktebergingsinrichting van categorie A-afval in Dessel

© C

STC

/WTC

B

tabbladen.indd 23 21/01/13 15:49

NIRAS

NIROND-TR 2011-05 N Categorie A

Versie 2

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

Hoofdstuk 5: Kennis van de fenomenologische aspecten van de kunstmatige barrières in hun omgeving

Technische basis van het veiligheidsrapport betreffende de oppervlaktebergingsinrichting voor categorie

A-afval te Dessel

NIROND-TR 2011-05 N, versie 2, 30 september 20125-ii

Hoofdstuk 5

Kennis van de fenomenologie van de kunstmatige barrières in hun omgeving

Technische basis van het veiligheidsrapport betreffende de oppervlaktebergingsinrichting

voor categorie A-afval te Dessel

Nationale instelling voor radioactief afval en verrijkte splijtstoffen

NIRAS

Kunstlaan 14

1210 Brussel

Serie Categorie A Documenttype NIROND-TR

Status Vertrouwelijk tot cAt-

vergunningsaanvraag

Publicatiedatum 30 september 2012

NIRASrapportnum

mer NIROND-TR 2011-05 N

Revisie

nummer Versie 2

Sleutelwoorden Fenomenologie, categorie A, veiligheid,

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

worden geciteerd mits bronvermelding. Dit rapport wordt beschikbaar gesteld op voorwaarde dat het niet voor

commerciële doeleinden wordt gebruikt. Voor alle commerciële doeleinden, met inbegrip van kopiëren en

herpubliceren, is de voorafgaande schriftelijke toestemming van NIRAS vereist.



A-afval te Dessel

NIROND-TR 2011-05 N, versie 2, 30 september 2012 5-iii

Versie Commentaar en overzicht van wijzigingen vergeleken met de

vorige versie

Nummer Datum

1.0 30/11/2011 Versie voor peer review en overgemaakt aan het 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



A-afval te Dessel

NIROND-TR 2011-05 N, versie 2, 30 september 20125-iv



A-afval te Dessel

NIROND-TR 2011-05 N, versie 2, 30 september 2012 5-v

5.1 Inleiding en doelstellingen 5-1

5.2 De afdekking 5-2

5.2.1 Rol, eigenschappen en verwacht gedrag 5-2

5.2.1.1 Rol van de aarden afdekking 5-2

5.2.1.2 Belangrijkste componenten van de aarden afdekking 5-2

5.2.1.3 Waterinsijpeling in de multi-lagen afdekking (functie R2a) 5-4

5.2.1.4 De aarden afdekking en zijn bescherming (S functie) van de

onderliggende betonnen componenten 5-6

5.2.2 Degradatie en veroudering: oorzaken en processen; compatibiliteit

en levensduur 5-6

5.2.2.1 Graduele degradatiemechanismen van de aarden afdekking 5-6

5.2.2.2 Seismische verstoring van de aarden afdekking 5-10

5.2.3 Resterende onzekerheden 5-11

5.2.4 Perfomantie-indicatoren 5-12

5.2.4.1 De waterdoorsijpeling 5-13

5.2.4.2 De duurzaamheid van de aarden afdekking 5-14

5.3 Cementgebonden materialen 5-15

5.3.1 Rol, eigenschappen en verwacht gedrag 5-15

5.3.1.1 Rol van de cementgebonden kunstmatige barrières 5-15

5.3.1.2 De belangrijkste componenten van de cementgebonden

kunstmatige barrières 5-15

5.3.1.3 Langetermijnevolutie van cementgebonden kunstmatige barrières

5-16

5.3.2 Degradatie en veroudering: oorzaken en processen, compatibiliteit

en levensduur 5-37

5.3.2.1 Het binnendringen van chloride 5-38

5.3.2.2 Sulfaataantasting (externe en interne) 5-39

5.3.2.3 Degradatie door alkali-silica reacties (ASR) 5-40

5.3.2.4 Biodegradatie 5-41

5.3.2.5 Ontkalking (uitlogingsproces). 5-41

5.3.2.6 Carbonatatie 5-42

5.3.2.7 Krimp 5-42



A-afval te Dessel

NIROND-TR 2011-05 N, versie 2, 30 september 20125-vi

5.3.2.8 Thermische scheuren. 5-42

5.3.2.9 Door corrosie geïnduceerde scheuren 5-42

5.3.2.10 Vorst/dooicycli. 5-43

5.3.2.11 Kruip 5-43

5.3.2.12 Impact van klei- en zeolite-achtige materialen en silicaten 5-44

5.3.2.13 Compatibileit van het afval met de cementgebaseerde barrières

[OD-187, paragraaf 3] 5-44

5.3.2.14 Evaluatie van de levensduur van de gewapend betonnen barrières

5-46

5.3.3 Resterende onzekerheden 5-59

5.3.4 Performantie-indicatoren 5-61

5.3.4.1 Betonsamenstelling 5-61

5.3.4.2 Duurzaamheidsindicatoren 5-63

5.4 Referenties 5-65

5.4.1 Specifieke hoofdstukken van het veiligheidsrapport 5-65

5.4.2 Referenties 5-65

5.4.3 Ondersteunde documenten 5-65



A-afval te Dessel

NIROND-TR 2011-05 N, versie 2, 30 september 2012 5-1

Dit hoofdstuk heeft als doel een beschrijving te geven van de fenomenologische aspecten en de

verwachte langetermijnevolutie van de componenten van de kunstmatige barrières van de

bergingsinrichting: de aarden afdekking en de cementgebonden componenten.

Dit hoofdstuk wordt voornamelijk ondersteund door de rapporten OD-011, OD-039, OD-040,

OD-050, OD-063, OD-065, OD-104, OD-107, OD-124, OD-134, OD-161, OD-181, OD-186,

OD-187 en OD-206.

Zoals uitgelegd in Hoofdstuk 1 [HS-1, Paragraaf 1.6], ondersteunt dit hoofdstuk voornamelijk

de volgende hoofdstukken van het veiligheidsrapport: Hoofdstuk 7 en 8 voor de ontwikkeling

van het ontwerp van de bergingscolli [HS-7] en de bergingsinrichting [HS-8] en hoofdstuk 14

voor de selectie van de parameters en hypothesen voor het uitvoeren van de

langetermijnveiligheidstudies [HS-14].

Dit hoofdstuk is als volgt opgebouwd:

Paragraaf 5.2 behandelt de componenten van de aarden afdekking, en beschrijft hun rol en

hun langetermijnevolutie en hoe de resterende onzekerheden verder worden geanalyseerd;

Paragraaf 5.3 beschrijft de rol en de degradatie van cementgebonden kunstmatige barrières

en geeft een evaluatie van het gedrag van deze betonnen componenten gedurende hun

levensduur. Deze paragraaf beschrijft ook de relevante eigenschappen voor de

langetermijnveiligheid en de algemene langetermijnevolutie van de cementgebonden

kunstmatige barrières. Deze paragraaf identificieert eveneens de belangrijkste aspecten

voor toekomstige O&O-werkzaamheden teneinde de redeneringen te onderbouwen die

gebruikt worden om het gedrag van de betonnen componenten gedurende hun levensduur

te evalueren.

Tot slot wordt in bijlage 1 een lijst met afkortingen van de belangrijkste terminologie gegeven.



A-afval te Dessel

5-2 NIROND-TR 2011-05 N, versie 2, 30 september 2012

Deze paragraaf beschrijft de componenten van de aarden afdekking, zijn functies en de

graduele degradatieprocessen, alsook de seismische degradatie die de performantie van de

afdekking zullen beïnvloeden.

5.2.1 Rol, eigenschappen en verwacht gedrag

5.2.1.1 Rol van de aarden afdekking

De aarden afdekking is onderdeel van de multi-lagen afdekking (zie Figuur 5-1) en heeft tot

doel:

het beperken van de waterpercolatie naar de betonconstructie (bijvoorbeeld

veiligheidsfunctie R2a) tijdens en na de nucleaire reglementaire controlefase, en dit op

basis van twee principes:

het bevorderen van de capacitieve eigenschap, waardoor regenwater vastgehouden

wordt in de bodemlaag, en via evapotranspiratie terug afgegeven wordt aan de

atmosfeer, om waterinfiltratie naar de diepere lagen zoveel mogelijk te beperken;

het aanleggen van een infiltratiebarrière die de laterale drainage van water in de erop

liggende laag bevorderd.

het vertragen van de degradatie van de onderliggende betonconstructie (bijvoorbeeld

veiligheidsfunctie S) tijdens en na de nucleaire reglementaire controlefase (bescherming

tegen vorst/dooi cycli, droog/nat cycli). De aarden afdekking zal eveneens de

duurzaamheid van de onderliggende betonnen constructies niet in gevaar brengen

(bijvoorbeeld door de invloed van de chemische samenstelling van deze afdekking).

5.2.1.2 Belangrijkste componenten van de aarden afdekking

Figuur 5-1: De componenten van de bergingsinrichting na de realisatie van veellagige afdekking.

Module

Earth cover

Monoliths

Sand- Cement Embankment

Slope 5%

1:3 slopeImperviousTop Slab Module

Aarden afdekking

Monolieten

- Zand – cement ophoging

Helling 5%

1:3 helling

Ondoorlatende

topplaat



A-afval te Dessel


De aarden afdekking (met een dikte van ongeveer 4,5 m) bestaat uit een reeks natuurlijke

materialen zoals zand, grind en klei. Vier functionele lagen zijn gedefinieerd:

de biologische laag (met een dikte van ongeveer 1,5 m) met volgende belangrijke

functies:

Laat infiltratie van neerslag toe. Daardoor, en samen met een kleine helling van 5%, is

de hoeveelheid afwatering via het oppervlakkige afstroming beperkt wat de kans op

zware erosie (bijvoorbeeld geulerosie) vermindert.

Zorgt voor een duurzame groei van de vegetatie:

• Om de toplaag tegen erosie te beschermen;

• Om de overdracht van bodemwater naar de atmosfeer via wortelopname en

transpiratie te bevorderen;

• Om neerslag door plantenbladeren te laten opvangen, gevolgd door de

verdamping van dit water.

Beschermt de kleilaag (infiltratiebarrière) tegen vorst/dooi of droog/nat cycli, en

voorkomt zo het barsten en uitdroging van de kleilaag.

de bio-intrusiebarrière (met een dikte van ongeveer 1,5 m) beschermt de onderliggende

infiltratiebarrière tegen bioturbaties ten gevolge van wortelgroei en gravende dieren (zoals

bijvoorbeeld konijnen, vossen of dassen). Het dient eveneens als een buffer voor de

infiltratiebarrière tegen wisselende weersomstandigheden, dit wil zeggen het beperken van

het effect van nat/droog of vorst/dooi cycli op de onderliggende lagen.

de infiltratiebarrière (met dikte van ongeveer 1,5 m) is alleen aanwezig in het deel van

de afdekking gesitueerd boven de modules.

Dit is de belangrijkste barrière tegen waterpercolatie. De laterale waterstroom boven

de kleilaag wordt versterkt door de zachte helling (5% is voorzien) van de lagen.

De klei in de infiltratiebarrière ondersteunt het behoud van chemisch stabiele

omstandigheden, en beperkt zo de degradatie van het onderliggende beton. De klei in

de infiltratiebarrière zal immers fungeren als een chemische buffer en de directe

doorgang van agressieve elementen naar het beton verhinderen.

een drainerende zandlaag met een dikte van 0,25 m is de overgangslaag tussen de aarden

afdekking en de betonconstructie, met name de ondoorlatende topplaat die nog tot de

afdekking behoort, en die voor een geomechanische stabiele ondersteuning voor alle

bovenliggende lagen zorgt. Ook laat deze laag de afvoer toe van meer dan de helft van het

water dat door de infiltratiebarrière sijpelt. Hieronder kan desgevallend een

wateropvangsysteem voorzien worden. De beoogde vermindering van waterinsijpeling in

de module bekomen door de aarden afdekking zal in ieder geval worden geëvalueerd in de

proefafdekking. Op basis hiervan kan besloten worden of een wateropvangsysteem nodig

of wenselijk is.



A-afval te Dessel


Lateraal van de modules bestaat de ophoging uit gecompacteerd zand, dit om alle leegtes en

niveauverschillen tussen de modules te vullen. De helling van deze laterale ophoging zal

ongeveer 33% bedragen.

De ondoorlatende topplaat is de tweede infiltratiebarrière van de multi-lagen afdekking. Het

is een niet-structureel dik betoncomponent dat licht gewapend is met een klassieke wapening,

versterkt is met vezels of een combinatie van beiden.

5.2.1.3 Waterinsijpeling in de multi-lagen afdekking (functie R2a)

Het conceptuele model van de waterinsijpeling door de multi-lagen afdekking wordt

weergegeven in Figure 5-2 [OD-065, paragraaf 3.1].

Infiltratie van neerslag op de aarden afdekking (P) wordt eerst verminderd door

evapotranspiratieprocessen. Deze omvatten:

Verdamping van water vanaf het bodemoppervlak (Esa).

Transpiratie van water door planten, waarbij wortels water uit de bodem halen en de

huidmondjes dit vrijgeven aan de atmosfeer (Ta).

Verdamping van water dat opgevangen werd door het plantenscherm (Ic).

Figure 5-2: Conceptueel model van de waterbalanscomponenten op de grenzen van een doorsnede

van de aarden afdekking. Merk op dat noch de ruimtelijke afmetingen of de grootte van de

waterstromen op schaal zijn [OD-065, Paragraaf 3.1].

Het proces van evapotranspiratie is een eerste proces om waterinsijpeling in de

bergingsinrichting te beperken. De hoeveelheid evapotranspiratie is, naast het klimaat,

afhankelijk van de gebruikte bodemmaterialen en het vegetatietype.

Bodem

Grof

VerdichteKlei

Zand

Beton

Biologische

laag

Infiltratie-barrière

T : actuele transpiratie

a

I : verdamping via het bladscherm van het opgevangen water c

E : actuele verdamping via

de bodem

sa

R: afwatering langs

het oppervlak

D : laterale drainage

Li

D : diepe drainageP

I: infiltratie

L,i

Bio-intrusie barrière

D : laterale drainage

boven de infiltratiebarrière

door de ondoorlatende

infiltratiebarrière

Ondoorlatend dekplaat

Zandlaag

P: precipitatie



A-afval te Dessel


een silt-leembodem (A) vertoont bijvoorbeeld 20% meer evapotranspiratie dan

zandbodems (Z) : als referentiebodem voor de afdekking werd een licht zandige

leemgrond (P) gekozen met een gemiddelde evapotranspiratie die tussen A en Z-type

bodems bedraagt.

er is voor een grasvegetatie gekozen (referentieprofiel voor de afdekking).

Ook afwatering aan het oppervlak (R) zal de totale infiltratie verminderen. De

afwatering van het oppervlak is afhankelijk van de regenintensiteit, de infiltratiecapaciteit

van de bodem (die afhankelijk is van het watergehalte) en de eigenschappen van het

bodemoppervlak (helling, oppervlakteruwheid). Voor de afdekking is R (of toch ten

minste hoge watersnelheden) best te vermijden (aanwezigheid vegetatie, hoge

waterinfiltratie, beperkte helling) vermits dit aanleiding kan geven tot verhoogde erosie.

De neerslag vermindert met de evapotranspiratie en de afwatering aan het oppervlak levert

de effectieve infiltratie (I) op.

Een deel van het water dat de bovenkant van de gecompacteerde klei infiltratiebarrière

bereikt, wordt zijdelings afgevoerd in de bio-intrusiebarrière (DLi). De hoeveelheid laterale

drainage is afhankelijk van de hydraulische eigenschappen van de gecompacteerde klei (en

in mindere mate van de bio-intrusiebarrière) en van de helling van de bovengrens van de

gecompacteerde klei.

Een deel van het water dat de bovenkant van de ondoorlatende betonnen topplaat bereikt,

wordt eveneens afgevoerd doorheen de zandlaag (DLi). De hoeveelheid laterale drainage is

afhankelijk van de hydraulische eigenschappen van de ondoorlatende topplaat (en in

mindere mate van de zandlaag) en van zijn helling.

De resulterende « diepe drainage » is dus slechts een fractie van de initiële neerslag op de

multi-lagen afdekking.

De veiligheidsfunctie R2a van de aarden afdekking werd conservatief geschat in [OD-065,

paragraaf 4]. In deze simulaties werd het referentieprofiel [HS-8, paragraaf 8.5] omzichtig

voorgesteld met het verwaarlozen van de bijdrage van de geosynthetische laag in de

infiltratiebarrière. De volgende conclusies worden getrokken in [OD-065, paragraaf 9]:

De conservatieve numerieke simulaties met algemene hydraulische parameters van de

verschillende materialen in de aarden afdekking leiden tot een afvoer naar de

ondoorlatende betonnen dekplaat van ongeveer

60 mm/jaar wanneer de effectieve verzadigde hydraulisch conductiviteit van de klei

10-9

m/s bedraagt en

6 mm/jaar wanneer de effectieve verzadigde hydraulisch conductiviteit van de klei 10-

10 m/s bedraagt.

De proefafdekking van ANDRA op het Centre de l'Aube toont aan dat een infiltratiebarrière

met een lage effectieve verzadigde hydraulisch conductiviteit kan worden gebouwd met een

waterafvoer onder de kleilaag van 1 mm/jaar of minder.



A-afval te Dessel


5.2.1.4 De aarden afdekking en zijn bescherming (S functie) van de onderliggende

betonnen componenten

De minimum dikte nodig om te vermijden dat de kleilaag en de onderliggende betonnen

componenten aan vorst worden blootgesteld, bedraagt ongeveer 0,5 m [HS-4, paragraaf 4.4].

De invloed van de chemische samenstelling van de aarden afdekking op de onderliggende

betonnen componenten werd bestudeerd in [OD-065, paragraaf 3.2]. De duurzaamheid van

beton kan negatief beïnvloed worden door water dat de volgende elementen/verbindingen

bevat: chloride, sulfaat, carbonaat indien aanwezig in hoge concentraties en lage pH-

oplossingen. Lage pH-poriënwater kan voorkomen als gevolg van pyrietoxidatie en bijhorende

sulfaatproductie, waarbij pyriet aanwezig kan zijn in de natuurlijke afdekmaterialen zoals de

klei. De impact van poriënwateroplossingen afkomstig van de dekmaterialen op kunstmatige

betonnen barrières is gerelateerd aan volgende processen:

Lage pH oplossingen versnellen het oplossen van portlandiet en andere mineralen.

Sulfaat kan beton degraderen als gevolg van van ettringiet- en thaumasietvorming (zie

paragraaf 5.3.2.2), i.e. zogenaamde sulfaataantasting van beton.

Carbonaten kunnen het oplossen van portlandiet en calcium silicate hydraten (C-S-H gel1)

versnellen, i.e. het carbonatatieproces.

Chloriden kunnen de corrosie van de metalen wapening versnellen (zie paragraaf 5.3.2.1).

Deze processen worden in rekening gebracht door het opleggen van de geochemische eisen aan

het materiaal voor de kleilaag [HS-8, Bijlage 1], zodanig dat een versnelde degradatie van

beton vermeden wordt. Deze degradatieprocessen worden ook gevolgd in de proefafdekking

om gegevens aan te leveren voor meer gedetailleerde evaluaties en, eventuele, bijkomende

eisen op te leggen betreffende de aarden afdekking [OD-158]. De normen NBN EN 206-

1:2001 en NBN B15-001:2004 delen grondwaters in verschillende aggressiviteitsklassen op

door limieten op bovenstaande bestanddelen (behalve chloriden) op te leggen. De laagste

aggressiviteit, deze van milieuklasse XA1, wordt gehanteerd als aanvaardbaarheidslimiet voor

het doorsijpelend water om betonaantasting uit te sluiten.

5.2.2 Degradatie en veroudering: oorzaken en processen; compatibiliteit en

levensduur

5.2.2.1 Graduele degradatiemechanismen van de aarden afdekking

De graduele degradatieprocessen van de aarden afdekking zijn bodemerosie, barsten van de

bodem, verstoring door vegetatie en wortelpenetratie (bioturbatie door flora) en verstoring door

bodemorganismen en grotere dieren (bioturbatie door fauna). Door het algemene proces van

bodemvorming zullen de initiële eigenschappen van de bodem evolueren. De hierna volgende

sub-paragrafen lijsten de belangrijkste conclusies op van de onderliggende studie [OD-065].

1 Scheikundige notatie voor cement (C=CaO, S=SiO2, H=H2O)



A-afval te Dessel


Bodemerosie

Bodemerosie kan worden veroorzaakt door water (bijvoorbeeld regenval en afvoer van

regenwater) en/of wind (bijvoorbeeld verspreiding van deeltjes).

De gemiddelde erosiesnelheid van de aarden afdekking in het huidige klimaat wordt geschat op

2,5 tot 5×10-3

cm/jaar [OD-065, paragraaf 5]. De erosiesnelheid kan iets hoger liggen in een

toekomstig warm klimaat dat gekenmerkt wordt door frequentere hevige regenbuien. Verwacht

wordt dat de erosiesnelheid gemiddeld kleiner blijft dan 10-2

cm/jaar.

Verwacht wordt dat de impact van intense neerslag op de aarden afdekking beperkt blijft als

gevolg van een begroeide oppervlakte, de zachte helling van de bovenzijde en de relatief hoge

infiltratiecapaciteit van de zandige ondergrond. Op basis van modelberekeningen zal lokale

erosie (bijvoorbeeld geulvorming) beperkt blijven. Bij optreden van lokale erosie wordt

verwacht dat alleen de bovenste biologische laag ter hoogte van de zijhelling van de ophoging

wegerodeert. Nog diepere erosie wordt verhinderd door de bio-intrusielaag die voor een deel

uit stenen bestaat.

Bij afwezigheid van vegetatie op de tumulus (bijvoorbeeld als grond braak komt te liggen)

wordt verwacht dat de erosiesnelheid beduidend hoger zal liggen, een gemiddelde

erosiesnelheid van minder dan 1 centimeter per jaar wordt beschouwd [OD-065, paragraaf 3.3].

Deze situatie wordt als onwaarschijnlijk beschouwd onder het huidige en het toekomstige

verwachte klimaat. Zelfs indien de vegetatie wordt verwijderd als gevolg van een gebeurtenis,

zoals een brand, zal deze relatief snel de afdekking opnieuw begroeien.

De gevoeligheid van de afdekking voor erosie verschilt aanzienlijk voor de verschillende

deklagen die zouden worden blootgesteld. Onder het huidige klimaat wordt verwacht dat de

zandlagen, indien blootgesteld, gevoeliger zijn voor erosie dan de kleilaag vanwege de sterke

cohesie tussen de deeltjes van deze laatste. De aanwezigheid van gebroken

gesteentefragmenten in de bio-intrusiebarrière zal de erosie-gevoeligheid van deze laag sterk

verminderen. Hierbij speelt de dikte minder een rol dan wel de afmetingen van de grootste

keien, de korrelverdeling en de stapeling ervan. De grootste keien moeten een afmeting

vertonen vergelijkbaar met die van gravende dieren om hun rol als bio-intrusiebarrière te

vervullen.

Een beperkte helling van de aarden afdekking en de aanwezigheid van vegetatie zijn

voorzien om dit degradatieproces te beperken. Na de nucleaire reglementaire

controlefase wordt conservatief een gedegradeerde aarden afdekking beschouwd (zie

paragraaf 5.2.3).

Barsten van de bodem

Barsten van de bodem is het meest relevant voor de kleilaag (de infiltratiebarrière). Twee

typische processen kunnen bijdragen tot spleetvorming in de kleilaag: vorst/dooicycli en

uitdroging.

Het effect van vorst/dooicycli is enkel relevant indien de kleilaag zich op een diepte van

minder dan ongeveer 50 cm onder het maaiveld bevindt (dit is heden de maximale

penetratiediepte van vorst in de Kempen [HS-4, paragraaf 4.4]). Bij aanwezigheid van de



A-afval te Dessel


biologische bodemlaag en de bio-intrusiebarrière, elk meer dan 1 m dik, hebben vorst/dooicycli

geen invloed op kleilaag.

Bij uitdroging vertoont een kleilaag eerst krimp (volumereductie) voordat spleetvorming

optreedt. Zolang de klei verzadigd blijft, komen barsten niet voor. Het optreden van

spleetvorming in de klei wordt verwacht wanneer het vochtgehalte onder 20% ligt. Door het

neerslagoverschot op jaarlijkse basis onder de huidige, maar ook onder toekomstige

klimatologische omstandigheden, en beschermd door de verschillende bovenliggende lagen,

zal de klei zelf verzadigd blijven en dus zijn infiltratiebeperkende functie verzekeren. Volgens

de resultaten van de proefadekking van Centre de l’Aube (zie paragraaf 5.2.4), zijn de dikte

van de bovenliggende lagen (de biologische laag en de bio-intrusiebarrière) en de dikte van de

klei (infiltratiebarrière) voldoende om bescherming te bieden en de performantie van de

kleilaag te verzekeren. In het onwaarschijnlijke geval dat de klei toch zou uitdrogen en barsten

gaan vertonen, zullen deze tijdens een nattere periode, dus bij herbevochtiging, opnieuw

sluiten. Bijkomend zouden de barsten bijna continue over een dikte van 150 cm moeten

plaatsgrijpen vooraleer ze significant bijdragen tot de waterinsijpeling.

Uit het voorgaande blijkt dus dat spleetvorming in de infiltratiebarrière enkel relevant is

indien de klei bloot komt te liggen. Omdat aardbevingen tenminste een deel van de

bovenliggende lagen zouden kunnen verplaatsen (bijvoorbeeld de biologische laag en de bio-

intrusiebarrière - zie paragraaf 5.2.2.2), wordt voorzichtigheidshalve een gedegradeerde

infiltratiebarrière (bijvoorbeeld kleilaag) na de nucleaire reglementaire controlefase

beschouwd (zie paragraaf 5.2.3). Gedurende de nucleaire reglementaire controlefase wordt de

mogelijke schade aan de aarden afdekking als gevolg van aardbevingen hersteld en de kleilaag

kan efficiënt blijven bijdragen om de infiltratie te beperken.

Bodemvorming

Bodemvormende processen kunnen de samenstelling van de deklagen veranderen en de

verticale verdeling van mineralen en organisch materiaal wijzigen. Onder het huidige klimaat

en vegetatie en uitgaande van een zandige afdekking bovenaan, wordt verwacht dat

podzolisatieprocessen zich zullen ontwikkelen. Podzolbodems ontstaan door voortdurende

verrijking van het oppervlak met organisch materiaal door ontbinding van afgestorven

vegetatie. Een dergelijke dunne laag biologisch materiaal bestaat bovenaan uit vers organisch

materiaal, maar wordt naar onderen toe verder afgebroken. De productie van specifieke

verbindingen als gevolg van het oplossen van deze organische stoffen kunnen ook de

eigenschappen van de kleilaag beïnvloeden. Algemeen zijn podzolbodems minder dan 1 m dik.

Daartegenover staat dat de vorming ervan enkele duizenden jaren in beslag neemt. De

grondlaag kan gevoeliger worden voor erosie, maar dit enkel wanneer de vegetatielaag afwezig

is. Progressieve bodemvorming en erosie kunnen dan invloed hebben op de

ondersteuningsfunctie van de afdekking. Water dat door de afdekking sijpelt, kan bijvoorbeeld

zuurder worden, en dit zal een invloed hebben op de betonnen structuren.

Bodemvorming kan de waterinsijpeling en watercompositie beïnvloeden zowel op

positieve als negatieve wijze. Bodemvorming is echter een zeer langdurig proces en eventuele

effecten worden impliciet in rekening gebracht door voorzichtigheidshalve een



A-afval te Dessel


gedegradeerde infiltratiebarrière (bijvoorbeeld kleilaag) na de nucleaire reglementaire

controlefase te beschouwen (zie paragraaf 5.2.3).

Flora bioturbatie

De afdekking kan verstoord worden door penetratie van wortels en vervolgens door het

omwaaien of rooien van de bomen.

Tijdens de nucleaire reglementaire controlefase zal een actief onderhoud worden voorzien van

het plantendek (vaste grasmat) van de aarden afdekking. Struiken en juveniele bomen zullen

stelselmatig worden verwijderd. In het geval dat dit actief onderhoud zou komen stil te vallen,

zal een boom- of bosvegetatie tot ontwikkeling kunnen komen. In dat geval zal het omwaaien

of het opzettelijk verwijderen van grote bomen de topografie van de afdekking verstoren en

aldus het microreliëf wijzigen. Het verhoogt ook de porositeit van de bovenste laag van de

bodem en het veroorzaakt de menging van bodemcomponenten. Bovendien kunnen

ontwortelde bomen (door omwaaien) brede holtes achterlaten die erosie van de zandlaag

kunnen veroorzaken.

De belangrijkste wijzigingen in de aarden afdekking als gevolg van penetratie door wortels, zal

een toename van de macroporositeit en verandering in de structuur van de afdekking zijn. Het

kan tientallen jaren duren vooraleer significante wijzigingen zich voordoen. De bioturbatie

door planten tast vooral de biologische laag aan en het is onwaarschijnlijk dat wortels de

gecompacteerde kleilaag van de infiltratiebarrière zullen penetreren (dus dit laat de

infiltratiebarrière intact). Tot het einde van de nucleaire reglementaire controlefase, is het

vermijden van de bioturbatie van de kleilaag verzekerd door de monitoring- en

toezichtsactiviteiten [HS-11, paragraaf 11.2.2 en HS-16, paragraaf 16.7.5]. Ook, wanneer de

verzadiging met water in deze lagen hoog is, wordt de wortelademhaling geremd door een

gebrek aan zuurstof.

Turbatie door planten wordt niet beschouwd gedurende de nucleaire reglementaire

controlefase omwille van het inspectie- en onderhoudsprogramma (bijvoorbeeld

verwijderen van invasieve planten). Na de nucleaire reglementaire controlefase wordt

conservatief een gedegradeerde aarden afdekking beschouwd (zie paragraaf 5.2.3).

Fauna bioturbatie

Bioturbatie door fauna, bijvoorbeeld verstoring door bodemorganismen en verstoring door

gravende dieren, komt alleen voor in de biologische laag. De infiltratiebarrière wordt

beschermd tegen gravende dieren door de bio-intrusiebarrière. Deze barrière remt het

binnendringen van dieren af, als de grootte en korrelgrootteverdeling van de hoekige

gesteentefragmenten zorgvuldig uitgekozen zijn. Zoals eerder aangehaald wordt de bio-

intrusiecapaciteit van deze laag niet zozeer bepaald door de dikte ervan, maar door de afmeting

van de grootste stenen.

De belangrijkste effecten van fauna bioturbatie zijn de verhoging van de porositeit, het mengen

van bodemcomponenten en het verbeteren van de bodemstructuur (voornamelijk door

regenwormen), die de erosiegevoeligheid van de bovenste grondlaag kan verminderen. Het kan



A-afval te Dessel


ook het waterhoudend vermogen van de bodem vergroten, een positief effect aangezien

daardoor het risico op oppervlakte-afvoer en erosie vermindert.

Fauna bioturbatie wordt niet beschouwd gedurende de nucleaire reglementaire

controlefase. Na de nucleaire reglementaire controlefase wordt conservatief een

gedegradeerde aarden afdekking beschouwd (zie paragraaf 5.2.3).

5.2.2.2 Seismische verstoring van de aarden afdekking

Ten gevolge van aardbevingen zouden er instabiele situaties kunnen ontstaan in de veellagige

afdekking. Twee mogelijke gevolgen van seismische gebeurtenissen werden beschouwd:

afschuivingen van de lagen van de afdekking [OD-161] en liquefactie-verschijnselen [OD-

179].

Afschuivingen van de lagen van de afdekking

Om de stabiliteit van de afdekking in het geval van een aardbeving te beoordelen, werden

berekeningen uitgevoerd volgens twee benaderingen:

pseudo-statische benadering rekening houdend met de belastingen die worden gegenereerd

door de aardbeving en die toegevoegd worden aan de bestaande statische belastingen,

dynamische benadering waarbij bij de seismische input opgelegd wordt als een

randvoorwaarde onderaan het model. Twee Peak Ground Accelerations (PGA’s) werden

toegepast: 0,224 g voor de ontwerpaardbeving (DBE) tijdens de nucleaire reglementaire

controlefase, en 0,283 g voor de buiten ontwerp aardbeving (BDBE).

Het resultaat van de berekeningen toont aan dat bij een DBE en BDBE:

pseudo-statische benadering: de verstoring optreedt ter hoogte van de overgang tussen de

bio-intrusiebarrière en de zandophoging aan de zijkant van de modules (afschuiving van

de laag met hoekige gesteentefragmenten en al de lagen erboven). De verstoring strekt

zich uit van de overgang van de zachte helling boven de modules naar de steile helling

naast de modules tot aan de voet van de afdekking, waarbij de biologische laag en de laag

met hoekige gesteentefragmenten afschuiven. Dit resulteert in een beschadigde bio-

intrusiebarrière en een mogelijke blootstelling van de uiteinden van de kleilaag. De

modules blijven echter beschermd omdat deze op een laterale afstand van 10 tot 15 m

gesitueerd zijn van de verstoorde zone.

dynamische benadering: de biologische laag ter hoogte van de bovenzijde van de modules

een laterale verplaatsing kan ondergaan waardoor delen van de bio-intrusiebarrière bloot

komen te liggen. De laag met hoekige gesteentefragmenten en de eronder liggende lagen

zullen intact blijven en niet afschuiven.

Liquefactie (vloeiingsverschijnselen)

Een sediment gaat liquefactie vertonen wanneer de ontwikkelde poriënwaterdruk stijgt en het

de heersende effectieve spanning neutraliseert. Bij toenemende waterdruk gaat het

draagvermogen van het sediment verloren en wordt het gewicht ervan tijdelijk gedragen door

het poriënwater. Daardoor gaat het sediment zich als een vloeistof gedragen. Deze verhoging



A-afval te Dessel


van de poriënwaterdruk kan veroorzaakt worden door seismische trillingen waardoor

liquefactie kan optreden.

De enige zone in de afdekking die hieraan het onderhevig zou kunnen zijn, is de dunne

zandlaag onder de infiltratiebarrière. Liquefactie van deze laag wordt als onwaarschijnlijk

geacht gezien de beperkte dikte en het kleine watergehalte ervan [OD-179].

Liquefactie van de laterale ophoging wordt niet beschouwd omdat deze niet afgesloten is door

een kleilaag en een volledig gedraineerde zone vormt.

5.2.3 Resterende onzekerheden

Deze paragraaf geeft een inschatting van de langetermijnevolutie van de componenten van de

aarden afdekking en ondersteunt de langetermijnveiligheidsanalyses besproken in hoofdstuk 14

[HS-14].

Gedurende de reglementaire controlefase

Tijdens de nucleaire reglementaire controlefase wordt aangenomen dat degradatieprocessen de

doeltreffendheid van de aarden afdekking niet zullen beïnvloeden. De afdekking zal efficiënt

bijdragen aan de langetermijnveiligheidsfunctie R2a door het beperken van watersinsijpeling

doorheen de infiltratiebarrière en de ondersteunende veiligheidsfunctie S.

In het ontwerp werd rekening gehouden met een voldoende dikke aarden afdekking, een

beperkte helling en de aanwezigheid van vegetatie om degradatieprocessen, zoals

bodemerosie, te beperken.

Inspectie en onderhoud (bijvoorbeeld verwijderen van invasieve planten) van de afdekking

zullen worden uitgevoerd om een adequate doeltreffendheid ervan te waarborgen [HS-11].

Potentiële schade aan de afdekking tijdens deze fase zal worden hersteld.

Een conservatieve waarde voor de permeabiliteit van de aarden afdekking wordt in

rekening gebracht bij de langetermijnveiligheidsevaluatie. De veiligheidsfunctie R2a voor

de hele multi-lagen afdekking (met inbegrip van de ondoorlatende betonnen topplaat) in

combinatie met het betonnen dak werd geschat in [OD-108, paragraaf 12]. De drainage in

de bergingsinrichting werd numeriek geraamd op 3,41 10-12 m/s (0,1 mm/jaar) bij een

effectieve verzadigde hydraulisch conductiviteit van de klei van 10-9

m/s (Zie ook

paragraaf 5.2.4).

Waarden voor de effectieve infiltratie werden geraamd, rekening houdend met

conservatieve aannames voor waterafvoer langs de oppervlakte en

evapotranspiratiewaarden voor graslandvegetatie [OD-040] op:

359 mm/jaar voor het huidige klimaat (neerslag 845 mm/jaar) en

413 mm/jaar voor het toekomstige klimaat met een middelmatige opwarming

(neerslag 947 mm/jaar) [OD-040].

Een proefafdekking op grote schaal (ongeveer 40 m x 60 m) en op langetermijn (ongeveer 30

jaar) [OD-158] wordt opgezet om volgende zaken te valideren:



A-afval te Dessel


de haalbaarheid om een veellagige afdekking te realiseren;

de implementatie van de verschillende lagen te testen (met name de plaatsing van een

infiltratiebarrière met een lage effectieve permeabiliteit),

om verdere eisen voor de finale afdekking te detailleren.

de evaluatie van de impact van een wateropvangsysteem in de basis zandlaag;

berekenen van de waterstroming in de aarden afdekking en/of de mechanische stabiliteit

van de aarden afdekking, gebruik makend van systeem- en site-specifieke parameters.

Na de nucleaire reglementaire controlefase

Na de nucleaire reglementaire controlefase kan de efficiëntie van de afdekking verminderen

(met name van de kleilaag als infiltratiebarrière), als gevolg van een combinatie van

aardbevingen en geleidelijke degradatieprocessen zoals de alteratie van de bovenste lagen.

Echter, men verwacht dat zelfs een gedegradeerde afdekking van voldoende dikte, voor

tenminste enkele duizenden jaren in staat is om de volgende ondersteunende functies te blijven

leveren:

de betonnen constructies beschermen (met name de ondoorlatende topplaat) tegen

vorst/dooi en droog/natcycli (bijvoorbeeld ondersteuning van veiligheidsfunctie S).

waterinsijpeling beperken door middel van evapotranspiratie, omdat verwacht wordt dat

vegetatie aanwezig zal blijven of zich snel zal herstellen (bijvoorbeeld veiligheidsfunctie

R2a).

Deze onzekerheden worden conservatief in rekening gebracht in de veiligheidsanalyses:

Een gedegradeerde infiltratiebarrière wordt conservatief in rekening gebracht in de

langetermijnveiligheidsevaluatie na de nucleaire reglementaire controlefase (voor het

referentiescenario, graduele degradatie van 350 jaar tot 816 jaar waar een volledige

gedegradeerde infiltratiebarrière wordt beschouwd [OD-108, paragraaf 12.7; HS-14]).

Waarden voor de effectieve infiltratie (= waterinsijpeling in modules na volledigde

degradatie van infiltratiebarrière) in de bodemlaag voor de afdekking werden geraamd,

rekening houdend met conservatieve aannames zoals de evapotranspiratiewaarden voor

graslandvegetatie [OD-040], en het niet in rekening brengen van de waterafvoer langs het

oppervlak:

359 mm/jaar voor het huidige klimaat (neerslag 845 mm/jaar) en

413 mm/jaar voor het toekomstige klimaat met een middelmatige opwarming

(neerslag 947 mm/jaar)

5.2.4 Perfomantie-indicatoren

De belangrijke parameters voor het opvolgen van de performantie van de aarden afdekking zijn

de waterdoorsijpeling (i.e. drainage uit de infiltratiebarrière) en de chemische en fysische

duurzaamheid. Deze parameters zullen opgevolgd worden in de proefafdekking.



A-afval te Dessel


Performantie-indicatoren kunnen bekomen worden uit archeologische analogen, uit andere

gelijkaardige proefopstellingen en uit bestaande veellagige afdekkingen [OD-065, paragraaf

8.4].

5.2.4.1 De waterdoorsijpeling

Op de oppervlaktebergingssite van Centre de l’Aube in Frankrijk staat een proefafdekking

sinds 1996. Hier worden twee verschillende multi-lagen profielen getest (Figure 5-3).

Gemiddeld genomen werd een drainage vastgesteld tussen 1.28 mm/jaar en 0.05 mm/jaar. De

performantie van de kleilaag is verzekerd voor een relative lange periode dankzij de dikte van

de bovenliggende lagen van 1.5 m en een dikte van de klei van minstens 0.6 m.

Figure 5-3: De twee profielen van de test afdekking in Centre de l’Aube (ANDRA). De dikte, 270 cm

en 360 cm in totaal, en de opeenvolging van de lagen zijn vergelijkbaar met de profielen die voorzien

zijn in de proefafdekking van het cAt-project [OD-065, paragraaf 8.4].

UMTRAP (Uranium Mill Tailings Remedial Action Program) is de bergingsinstallatie van

radium houdend afval op de site van UMICORE te Olen. De aarden afdekking werd in 1986

geplaatst en is bijna 2.5 m dik aan de top. Deze bestaat van basis naar top uit een één meter

dikke kleilaag (infiltratie (water)- en emanatie (radon)-barrière), siltig zand (bescherming van

de kleilaag tegen uitdroging), steenslag (bio-intrusie barrière), grof zand (tussenlaag) en een

grondlaag (vegetatielaag). De zijkanten van de afdekking bevatten geen vegetatielaag, maar

wel een laag uit hoekige porfier-blokken als bescherming tegen erosie. Na 25 jaar werking is

de afdekking nog steeds in goede staat, op een lokale afschuiving na, die veroorzaakt werd

door slechte hydraulische eigenschappen van het gebruikte zand en een te steile helling. De

zorgvuldige selectie van de materiaalkeuze is dus cruciaal. Verder werd ook aangetoond dat het



A-afval te Dessel


mogelijk is om een kleilaag aan te brengen met een hydraulisch conductiviteit van slechts 10-10

m/s.

In Frankrijk werd in de “Centre de la Manche” een afdekking geplaatst tussen 1991 en 1996.

Deze bestaat uit een beschermingslaag (60 cm vegetatielaag en 120 cm biologische barrière) en

uit een infiltratiebarrière (20 cm drainagelaag, 6 mm dik bitumen-membraan en opnieuw 20 cm

drainagelaag). De percolatie doorheen de infiltratiebarrière bedraagt tussen de 0.008 en 0.011

% van de totale regenval.

5.2.4.2 De duurzaamheid van de aarden afdekking

Archeologische analogen komen onder andere voor onder de vorm van Romeinse grafheuvels

of tumuli. De tumuli in de streek van Tongeren (2e eeuw na Christus) zijn nog dikwijls in een

verrassend goede staat. Een recentere grafheuvel (1876) is die van Baron Coppens te Ten Aard

(Geel). De grafheuvel vertoont nog geen tekenen van degradatie, waarbij ook de metersdikke

aardlaag nog ongeschonden is. Deze veelal nog intact “bouwsels” tonen aan dat afdeksystemen

die niet verstoord werden door menselijke intrusie een zeer lange levensduur kunnen hebben.



A-afval te Dessel


5.3.1 Rol, eigenschappen en verwacht gedrag

5.3.1.1 Rol van de cementgebonden kunstmatige barrières

De cementgebonden materialen in de kunstmatige barrières in het bergingssysteem kunnen

opgesplitst worden in beton enerzijds en andere cementgebonden materialen anderzijds.

Cementgebonden materialen kunnen de waterstroming beperken (veiligheidsfuncties R2a en

R2b) en/of kunnen radionucliden chemisch adsorberen in het bergingssysteem

(veiligheidsfunctie R3).

5.3.1.2 De belangrijkste componenten van de cementgebonden kunstmatige barrières

Caissons en modules

De betonsamenstellingen van de caissons (voor de monolieten) en van de modules zijn

gelijkaardig [OD-011]. Naast het gebruik van dezelfde basismaterialen2 zijn doorslaggevende

parameters in de betonmix zeer gelijkaardig, namelijk de water tot cement verhouding en de

hoeveelheid cement per kubieke meter vers beton3. Het belangrijkste verschil tussen beiden

betonmixen is dat voor het beton van de monolieten de maximale grootte van de aggregaten

beperkt is tot 14 mm en dit 20 mm bedraagt voor het beton voor de module. Andere kleine

verschillen in de beide betonmixen (afhankelijk van de toepassing in de structuur) zijn de

hoeveelheid cement en filler alsook de hoeveelheid superplastificeerder.

De conclusies en argumenten die hier worden gepresenteerd zijn, gezien de gelijkenis in

betonmix gebruitk voor beide componenten, van toepassing zowel voor de monolieten als voor

de modules4.

Immobilisatiemortel

De samenstelling van de mortel voor de opvulling van de monolieten is momenteel in

ontwikkeling (zie Hoofdstuk 7 [HS-07]). Testen op een voorlopige samenstelling gaven een

goede indicatie van de te verwachten eigenschappen van de immobilisatiemortel [OD-124].

Ondoorlatende topplaat

Deze component maakt deel uit van de eindafdekking en zal gebouwd worden aan het einde

van de exploitatiefase.

Met betrekking tot de ondoorlatende topplaat, die eveneens een kunstmatige betonbarrière is en

deel uitmaakt van de veellagige afdekking (zie paragraaf 5.2.1) worden er drie oplossingen

overwogen: ofwel de toepassing van een licht gewapende beton (waarop de conclusies van dit

hoofdstuk van toepassing zijn) of het gebruik van een met vezels versterkt beton (de huidige

2 CEM I 42,5 N LA HSR LH 3 ±350 kg cement/m3 4 Tot op heden werden bepaalde tests alleen uitgevoerd op het beton voor de monolieten.



A-afval te Dessel


referentieoplossing), of een combinatie van beiden. Tot op heden is er echter nog maar een

beperkte langetermijnervaring met vezelbeton welk nog relatief nieuw materiaal is.

Opvulmateriaal

Het opvulmateriaal zal worden gebruikt tijdens de sluitingsfase voor het opvullen van volgende

drie componenten: de leiding komende van de ondersteunende plaat, de inspectieruimte en de

centrale inspectiegalerij. De specifieke functies en vereisten voor het opvulmateriaal worden

beschreven in Hoofdstuk 10 [HS-10]. Er wordt als referentieoplossing een grout ((vloei)mortel)

beschouwd voor het opvullen van de drainageleiding en de inspectieruimte. Voor de eerste

meters van de inspectiegalerij zal er beton gebruikt worden [HS-10]. Het chemische gedrag is

gelijkaardig aan de andere cementgebonden componenten.

Zand-Cement ophoging

De samenstelling word gegeven in [HS-8]. Het mechanische gedrag moet voldoen aan de

functionele bouweisen. Deze worden vermeld in [HS-8]. Het chemische gedrag (voornamelijk

sorptie-eigenschappen) van dit cementgebonden materiaal evolueert op gelijkaardige wijze als

deze van het beton.

5.3.1.3 Langetermijnevolutie van cementgebonden kunstmatige barrières

Deze paragraaf behandelt de eigenschappen van cementgebonden kunstmatige barrières die

relevant zijn voor de beoordeling van de R2a, R2b en R3 veiligheidsfuncties. Deze informatie

ondersteunt de langetermijnveiligheidsanalyses besproken in Hoofdstuk 14 [HS-14].

Overzicht van de langetermijnevolutie

De betonnen componenten van de oppervlaktebergingsinrichting in Dessel hebben een

levensduur van minimaal 350 jaar, waarbij carbonatatie geïdentificeerd is als het belangrijkste

degradatiemechanisme.

Na 350 jaar nemen de onzekerheden over de evolutie van de betondegradatie toe, vooral

wanneer er een koppeling tussen verschillende degradatieprocessen, die nog steeds veel

onzekerheden bevatten, gemaakt wordt. Drie processen van betondegradatie worden verder

behandeld: carbonatatie, uitloging en aardbevingen:

Met het oog op de toenemende onzekerheden na 350 jaar zoals relevantie van de

toegepaste veronderstellingen en randvoorwaarden, werd besloten om twee extreme

gevallen te beschouwen waarvoor de carbonatatiediepte geëvalueerd werd. Het eerste

scenario kwam overeen met de totale verwijdering van de afdekking aan het einde van de

nucleaire reglementaire controlefase (een zeer onwaarschijnlijke aanname). In het tweede

geval veronderstelden we dat de afdekking nog functioneert (althans gedeeltelijk, een meer

realistisch scenario). Het carbonatatiefront bereikt de wapening in het eerste geval in een

tijdsinterval van 20 tot 100 jaar en in het tweede geval tussen 200 en 1 000 jaar na het

einde van de nucleaire reglementaire fase.

Na uitloging van 33% van de oorspronkelijke massa portlandiet wordt aangenomen dat het

einde van de levensduur van het beton bereikt is. Gebaseerd op dit criterium wordt een



A-afval te Dessel


levensduur van enkele duizenden jaren geschat. Dit is geëvalueerd in [OD-063 en

ondersteunende referenties in dit verslag].

Een BDBE zou kunnen leiden tot een mechanische degradatie en vorming van scheuren in

zwakkere zones van de barrières en/of zones waar een maximale belasting optreedt. Een

eerste beoordeling van de geometrie van de scheurpatronen van de betonnen SSCs van de

bergingsinrichting is uitgevoerd in [OD-198] en leidt onder andere tot de conclusie dat

voor de momenteel voorziene bouwsequentie en bergingsinrichting, scheuren vooral

zouden optreden bij de overgangen tussen de modulewanden en de modulevloeren

wanneer ze onderworpen worden aan de veronderstelde BDBE5

. Een volledige

mechanische degradatie wordt alleen verkregen bij aardbevingen die groter zijn dan deze

veronderstelde BDBE. Een belangrijke onzekerheid in deze evaluaties zijn de

mechanische eigenschappen van het gewapend beton dat (gekoppelde) processen zoals

gedeeltelijke carbonatatie en uitloging heeft ondergaan. De modulus van Young,

treksterkte, Poisson-factor, scheurenergie en o.a. de eigenschappen van de ijzer-beton-

interface kunnen immers wijzigen door deze processen.

Een complex samenspel tussen carbonatatie, uitlogen en mechanische eigenschappen van beton

en aardbevingen zullen uiteindelijk leiden tot een volledige fysieke degradatie van het beton.

Op basis van de beoordeelde levensduren en hun onzekerheden voor deze drie afzonderlijke

processen, zonder koppeling, is het redelijk te veronderstellen dat een volledige degradatie van

het beton van de hele bergingsinrichting enkel zou voorkomen enkele honderden jaren na 350

jaar, rekening houdend met de heterogeniteit en de onzekerheden van de randvoorwaarden en

ook de effecten van de gekoppelde processen van betondegradatie. Een periode van 816 jaar

wordt aangenomen bij het veiligheidsconcept voor de isolatiefase (zie Hoofdstuk 2 [HS-2]).

Er wordt verondersteld dat de fysische eigenschappen van het beton (parameters zoals

porositeit, tortuositeit en permeabiliteit die gerelateerd zijn met de R2a en R2b

veiligheidsfuncties) corresponderen met waarden voor volledig fysisch gedegradeerd beton

ofwel vanaf de propagatiefase van wapeningscorrosie (actieve wapeningscorrosie), ofwel na

uitloging van 33% van het oorspronkelijke portlandiet ofwel na een aardbeving met een

magnitude groter dan die van een BDBE. De evolutie van de chemische eigenschappen van het

beton (parameters zoals pH, redoxpotentiaal en radionuclide-retentiefactoren met betrekking

tot R3 veiligheidsfuncties) worden ook beïnvloed door fysieke degradatie en, bijgevolg, een

grotere waterinsijpeling.

Evolutie van de waterverzadiging in de bergingsinrichting

De eigenschappen en de werking van beton zijn nauw verbonden met zijn

bevochtigingsgeschiedenis. De waterverzadigingsgraad is een belangrijke parameter omdat het

één van de factoren is die het transport van opgeloste stoffen en gasvormige componenten in

poreuze media bepaalt. Diffusie van opgeloste stoffen gaat sneller wanneer de

5 Deze BDBE (Voorbij basisontwerp aardbeving) werd bepaald op basis van een herhalingstijd van 20 000 jaar en

een overschrijding van 4% (=> geschatte periode van 816 jaar). Deze BDBE wordt uitgelegd in de Hoofdstukken 4

en 8 [HS-4, HS-8].



A-afval te Dessel


waterverzadigingsgraad hoger is en langzamer wanneer die lager is. Het omgekeerde geldt

voor gasvormige componenten. Bijgevolg gaat de uitloging van cementcomponenten,

radionucliden en chemotoxische elementen mogelijk sneller bij verzadiging. Anderzijds kan

carbonatatie via de gasfase sneller gaan wanneer de waterverzadigingsgraad lager is.

De waterverzadigingsgraad in beton wordt bepaald door twee belangrijke processen: i)

zelfuitdroging, en ii) vochttransport in reactie op de (micro)-klimatologische randvoorwaarden

aan het betonoppervlak.

Verscheidene studies hebben aangetoond dat zelfuitdroging zal resulteren in een geleidelijke

desaturatie van beton tot een verzadigingsgraad van bijna 80%. Aangezien het proces van

desaturatie wordt bepaald door het cementuitharding, zal het eerder ruimtelijk uniform zijn in

het middendeel van een betonnen constructie; daar is de verzadigingsgraad dus voornamelijk

afhankelijk van de hoeveelheid cement en minder van de klimatologische randvoorwaarden

aan het betonoppervlak.

De buitenste paar centimeters van de betonconstruction zal echter relatief snel in evenwicht

zijn met de omringende atmosfeer; de mate van verzadiging in deze dunne buitenste betonlaag

kan hoog of laag zijn afhankelijk van de omgevingsomstandigheden. Een droog of nat front zal

zich dan ontwikkelen in het beton aan een snelheid afhankelijk van de waarde van de

waterdiffusiecoëfficiënt.

De onzekerheden over de evolutie van de waterverzadiging in de cementgebonden SSCs

blijven. Daarom worden in situ delen van de bergingsinrichting opgevolgd (zie [HS-16],

paragraaf 5).

Evolutie van de permeabiliteit

Bepaling van de permeabiliteit van beton

Er werden twee methoden gebruikt om de permeabiliteit (K) van het beton te bepalen [OD-

187, paragraaf 7.2]:

Een directe meeting (bij een waterdruk), uitgevoerd door IETcc die leidt tot een waarde

van 3-4 10-18

m² voor het beton. Deze waarde komt overeen met een HPC (high

performance concrete), althans volgens de relatieve IETcc-schaal gebaseerd op hun

metingen. Die waarde is vergelijkbaar met het beton gebruikt in de oppervlakteberging te

El Cabril [OD-187].

Een indirecte meting (onder een relatieve vochtigheidgradient), uitgevoerd door CEA leidt

tot een waarde van 2 10-22

m². Ook deze waarde is in overeenstemming met een HPC.

De permeabiliteit berekend door indirecte meting is meer geschikt voor de betonnen

componenten van de bergingsinrichting:

Na het plaatsen van de aarden afdekking zal het beton niet aan een positieve waterdruk

onderworpen zijn wat bevestigd werd door modelsimulaties (zie [OD-063], paragraaf 3).

De directe meting is sterk afhankelijk van factoren zoals de vorm en afmetingen van het

betonstaal, de tijdsduur en de aangelegde druk van de experimentele bepaling. Directe



A-afval te Dessel


metingen hebben voornamelijk belang bij het onderling vergelijkingen van verschillende

betonsamenstellingen. De methode wordt niet gebruikt om parameters te verkrijgen voor

simulaties.

De indirecte meting van de permeabiliteit (2 10-22

m²) werd ook gebruikt voor de modelisatie

van de atmospherische carbonatatie van beton [OD-104].

Onzekerheden

De aanwezigheid van scheuren kan de permeabiliteit van beton beïnvloeden. Er wordt bepaald

dat de kritische opening van de scheuren tussen 50 en 100 µm ligt. Bovendien moet, voor een

effect ervan op de permeabiliteit, er een continue netwerk van scheuren zijn in de ganse

betonstructuur. [OD-187, paragraaf 7.3].

Heterogeniteit en schaaleffecten

De gekozen waarde van de intrinsieke permeabiliteit bedraagt ongeveer 10-20

m² en komt

overeen met een hydraulische conductiviteit van om en bij 10-13

m/s. Deze waarde is

vergelijkbaar met gelijkaardige betonconstructies [OD-187, paragraaf 7].

Voor de modules wordt, om rekening te houden met heterogeniteiten, schaaleffecten en

verschillende uithardingscondities een bijkomende correctiefactor van 10 gebruikt (volgende

hydraulische conductiviteiten worden gebruikt: 3,41 10-12

m/s voor het dak (de structurele

topplaat in combinatie met de ondoorlatende topplaat); 1,75 10-12

m/s voor de basis van de

modules).

Voor de monolieten, wordt er geen bijkomende correctiefactor gebruikt (volgende hydraulische

conductiviteit wordt gebruikt: 1,42 10-13

m/s). Ze worden immers geproduceerd in een

goedgecontroleerde, speciaal daarvoor ontwikkelde installatie (IPM). Bovendien zijn hun

dimensies significant kleiner dan de dimensies van de modules. [HS-7, paragraaf 3].

Evolutie van de scheuren

Alle betonstructuren zijn onderhevig aan (micro)scheuren omwille van de lage trekspanning en

gebrek aan taaiheid is het onmogelijk scheuren in eender welke betonstructuur uit te sluiten.

Scheuren in beton of andere cementgebonden materiaal worden geclassificieerd als:

Microscheuren zijn scheuren op µm-schaal die een netwerk doorheen de volledige

cementmatrix vormen. Ze onstaan onder invloed van plastische krimp, hydratatiewarmte,

chemische krimp, of mechanische spanningen. Door hun eigenheid zijn ze

alomtegenwoordig in elke betonconstructie, ook in labostalen. Het effect van deze

microscheuren is bijgevolg reeds aanwezig in het resultaat van laboproeven naar

hydraulische conductiviteit, permeabiliteit, diffusiviteit, enzovoort. Micro-craks worden,

omwille van hun fijne structuur, niet aanschouwd als preferentiële transportwegen voor

water, gas of opgeloste stoffen.

Macroscheuren vormen zich in het algemeen na uitharding van het beton of ander

cementgebonden materiaal. Ze zijn meestal het resultaat van thermo-mechanische

spanningen, mechanische spanningen of corrosie. Ze kunnen eveneens ontstaan wanneer

zouten neerslaan in microscheuren. Door mechanische spanningen kunnen macroscheuren



A-afval te Dessel


gevormd worden uit microscheuren. Deze scheuren, vaak zichtbaar met het blote oog,

verhogen significant de gas- en vloeistofpermeabiliteit van het beton en dus ook

degradatiesnelheden zoals de carbonatiesnelheid.

Macroscheuren zullen in de bergingsconstructie vermeden worden. Microscheuren zullen zo

sterk mogelijk beperkt worden op volgende wijze. De bestanddelen van het beton zullen

nauwlettend gekozen worden terwijl een QA/QC-systeem de correcte implementatie van deze

keuzes zal waarborgen. De wapening is gedimensioneerd met aandacht voor scheurbeperking.

De uitvoering van de betonconstructie zal ook uitgevoerd worden met aandacht voor het

beperken van deze scheuren. Zo is de constructietechniek van die aard dat zo weinig mogelijk

interfaces in het bouwwerk aanwezig zijn. Hiervoor wordt het bouwwerk in zo weinig mogelijk

betonstorten geconstrueerd. Bovendien wordt de bouwwijze op zodanige wijze gerealiseerd

dat een vrije krimp van de wanden zo sterk mogelijk gefavoriseerd wordt. [zie paragraaf

5.3.2.14].

De haalbaarheid om macroscheuren te vermijden en microscheuren te minimaliseren is reeds

aangetoond:

In bestaande industriële installaties. Bijvoorbeeld, de nucleaire berging te El Cabril

dewelke geen macroscheuren in het bouwwerk vertoont (modules).

Ook de demonstratieproef, waarin de constructiesequentie uitgetest werd, toonde aan dat

macroscheuren ook hier vermeden werden.

De constructie van monolieten werd uitgetest aan de hand van van prototypes van de

caissons. Visuele inspectie toonde aan dat de prototype caissons en monolieten geen

macroscheuren vertonen.

Gezien de onzekerheden omtrent scheuren ten gevolge van onder andere aardbevingen en

corrosie van de wapening wordt de klassiek gewapende betonconstructie bijgestaan door een

vezelversterkte impervious top slab, een dikke ondoordringbare topafdekking. Dit

vezelversterkt beton zal in eerste instantie eerder onderhevig zijn aan kleine verspreide

microscheuren dan aan enkele macroscheuren. Tevens worden er ook ongewapende

cementgebonden barrières voorzien in de berging(met sorptie-eigenschappen). Dit zijn onder

andere de immobilisatiemortel, de backfill van de inspectieruimte (referentieoplossing, zie

[HS-10]) alsook de zand-cement fundering. De impact van scheuren werd in rekening gebracht

in de veiligheidsscenario’s

Tot een leeftijd van 350 jaar worden de doorgaande scheuren impliciet in rekening

gebracht in het verwachte evolutiescenario.

Na een leeftijd van 350 jaar zijn de doorgaande scheuren expliciet gemodelleerd en

werd de effectieve hydraulische conductiviteit verhoogd.

Tevens werden er ook scenario’s in rekening gebracht die een snelle degradatie van de

modules en/of de monolieten simuleren. In deze scenario’s zijn de scheuren

doorgaans reeds vanaf de sluiting aanwezig. [HS-14]



A-afval te Dessel


Langetermijn chemische evolutie van cementporiënwater

De chemische evolutie van cementporiënwater geeft een indicatie van de betonevolutiestadia

en kan worden gekoppeld aan de evolutie van zowel fysische (porositeit) als chemische

(radionuclideretentie) parameters die de betonperformantie bepalen. Voor cement worden

typisch vier degradatietoestanden gedefinieerd (zie Figuur 5-4):

Toestand I met een pH van 13,8 (bij 10°C) die gebufferd wordt door de aanwezigheid van

alkali elementen ( Na en K),

Toestand II met een pH van 13 die wordt gebufferd door portlandiet, Ca(OH)2,

Toestand III waarbij de pH daalt van 12,5 tot 10, tengevolge van het evenwicht tussen het

infiltrerende water en de CSH-fase die steeds armer aan calcium wordt. Het einde van deze

is wanneer de CSH fasen volledig zijn opgelost door uitloging, en

Toestand IV met een pH < 10 waarin enkel calciet (CaCO3) een bufferende capaciteit

heeft.

De chemische evolutie van cement poriënwater is onderzocht in [OD-039] op basis van een

state-of-the-art thermodynamische databank voor cementmineralen die eerst werd

gecontroleerd en vervolgens werd aangepast aan de omstandigheden in Dessel in [OD-050].

Een niet site-specifieke methode wordt gebruikt om typische bodem- en kleiwatersoorten,

afkomstig van de interactie van regenwater met minerale bodems, af te leiden. Sommige

biochemische reacties in de bodemlaag worden in rekening gebracht, bijvoorbeeld (micro)

biologische gasstofwisselingsprocessen (die leiden tot een hogere partiële CO2 druk in de

bodem vergelenken met de atmosfeer), nitrificatie- en denitrificatiereacties en verwering van

bodemmineralen. De kleilagen worden verondersteld waterverzadigd te zijn waarin er slechts

geochemische reacties plaatsvinden (minerale verwering); microbiologische activiteit is

beperkt tot de biologische laag. Vanwege de onzekerheden betreffende de materialen voor de

aarden afdekking en de langetermijnevolutie van de chemische samenstelling van het

drainagewater werd er een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd gebaseerd op watersoorten met een

sterk verschillende samenstelling:

twee samenstellingen voor regenwater, gebaseerd op enkel natte depositie of natte en

droge depositie, beiden met een hoge partiële CO2 druk (typisch voor bodemlucht in de

biologisch actieve zone, PCO2 = 10-2,3

atm) en een lage (typisch bij atmosferische

omstandigheden, PCO2 = 10-3,5

atm),

twee bodemwatersamenstellingen (een eerste variant gaat ervan uit dat de Al-concentratie

in evenwicht is met het bodemmineraal gibbsiet (Al(OH)3), de andere variant relateert de

hoeveelheid Al tot de verweringssnelheid van de basische kationen - de hoeveelheid Al

bedraagt twee keer de hoeveelheid van de verweerde basische kationen),

vier kleiwatercomposities (twee zonder Si en twee met Si, verwering van kleimineralen),

twee verschillende watertypen komen in aanmerking bij een mariene overstroming (niet

waarschijnlijk binnen 6 000 jaar; zie [HS-4]): de samenstelling van zeewater en de



A-afval te Dessel


samenstelling van regenwater (alleen natte depositie) van een meetstation nabij de zee

(Braakman in Nederland).

Zure pH-waarden werden verkregen voor de regen- en bodemwatersoorten (tussen 3,35 en

4,41), terwijl de alkalische pH-waarden werden verkregen (boven 9) voor de kleiwatersoorten.

Het pH-bereik van 3,35 tot 9 werd als een voldoende ruime schatting beschouwd van

mogelijke pH-waarden en verschaft dus een geschikte spanwijdte voor evaluaties.

De chemische aantasting van het beton werd gesimuleerd aan de hand van een simulatie in een

batch-type reactor met het consistente thermodynamisch model voor de cementfasen bij 10° C.

Een volume van 1 liter beton werd uitgeloogd met 10 000 kg water van elk watertype. De

berekeningen werden uitgevoerd voor de betonsamenstelling van modules en containers met

350 g cement CEM I, 1 828 g kalkhoudende aggregaten en 175 g water. Veranderingen in pH,

poriënwatersamenstelling, samenstelling van de vaste fase en berekende porositeit worden

weergegeven in Figuur 5-4:

Toestand I: De pH is in deze fase gebufferd door de alkali, Na en K. Deze toestand eindigt

na ongeveer 0,35 kg cumulatief gereageerd water. Ook al is de periode voor toestand I erg

kort, de zeer alkalische omstandigheden die typisch zijn voor toestand I kunnen de sorptie

van bepaalde radionucliden, zoals de isotopen van cesium en strontium, beïnvloeden.

Toestand II: De pH wordt gebufferd door het oplossen van portlandiet. De concentratie

van alle andere elementen (uitgezonderd Na en K) worden bepaald door de cementfasen en

blijven constant als gevolg van de constante pH. Deze toestand eindigt na ongeveer 70 kg

van het cumulatief gereageerd water.

Toestand III: Deze toestand is de meest complexe. De pH en de concentraties van de

elementen (met uitzondering Na en K) worden bepaald door een opeenvolging van oplos-

en neerslagreacties van C-S-H, AFm en AFt fasen. Deze toestand eindigt wanneer deze

fasen niet meer aanwezig zijn. Daarna worden de sulfaat- en siliciumconcentraties niet

meer bepaald door de cementmineralen maar door het infiltrerende water. Deze toestand

eindigt na ongeveer 1 200 kg van cumulatief gereageerd water.

Toestand IV: Na uitputting van de hydrotalciet fasen is de pH deels gebufferd door de

ontbinding van calciet. Voor de simulatie met grondwater wordt 6,2×10-4

mol calciet

opgelost per kg bodemwater. Om al het calciet dat aanwezig is bij het begin van toestand

IV op te lossen (initieel calcietcement, calciet afkomstig van cementcarbonatatie en calciet

in de kalkrijke aggregaten) is ongeveer 3,2×104 kg cumulatief gereageerd water nodig. Na

uitputting van de hydrotalcietfasen (door uitloging) wordt de magnesiumconcentratie

bepaald door het infiltrerende water.

Tijdens de chemische degradatieprocessen van het beton door uitloging vergroot de berekende

porositeit gevoelig (van 12% voor een ‘intact’ beton6, naar 31% op het einde van fase III en

45% op het einde van fase IV volgens het geochemische model) waarbij de belangrijkste

porositeitstoename plaatsvindt tijdens de toestanden III en IV [OD-039].

6 ^Door meetingen, wordt er een porositeit van 9.7% gemeten op beton [OD-134, tabel 12].



A-afval te Dessel


De studie [OD-039] concludeert verder dat de hoeveelheid water die nodig is om toestand I en

II te beëindigen relatief ongevoelig is aan de samenstelling van het infiltrerende water, terwijl

de evolutie van toestand III meer wordt beïnvloed door de samenstelling van het infiltrerende

water (met een variatie tussen circa 1 200 en 1 800 kg van cumulatief uitgeloogd water).

10-2

10-1

100

101

102

103

104

Cumulative leached water (kg)

500

600

700

800

900

1000

So

lid p

ha

se

vo

lum

e (

cm

³/10

00

cm

3)

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Poro

sity

10-2

10-1

100

101

102

103

104

8

10

12

14

pH

10-2

10-1

100

101

102

103

104

10-3

10-2

10-1

100

101

102

Min

era

ls (

mol/10

00 c

m³)

10-3

10-2

10-1

100

101

102

10-3

10-2

10-1

100

Ion

ic s

tre

ng

th

State INa- & K-oxide

State IIPortlandite

State IIIC-S-H, AFm, AFt

State IVCalcite

10-2

10-1

100

101

102

103

104

10-10

10-8

10-6

10-4

10-2

100

Con

ce

ntr

atio

n (

mol/kg

w)

10-10

10-8

10-6

10-4

10-2

100

Ca

S

C

Mg

Al

Na

K

Si

Port

JenTob

StrMc

EttTca

Cal

Ht

solid phase

porosity

pHIonic strength

Na2O K2O

Htc

Al(OH)3

DJA/10/009

Figuur 5-4: Geochemische veranderingen tijdens de uitloging van 1 l beton met extern bodemwater

bij 10°C voor geval 3 (evenwichtstoestand met gibbsiet). Port: Portlandiet ; Jen: Jenniet ; Tob:

Tobermoriet ; Mc: Monocarboaluminaat ; Cal: Calciet ; Str: Strätlingiet ; Tca: Tricarboaluminaat ; Ett:

Ettringiet ; Ht: OH-hydrotalciet ; Htc: CO3-hydrotalciet. De ingekleurde vlakken verwijzen naar de

opeenvolgende betondegradatietoestanden I tot IV. [OD-039, paragraaf 7]



A-afval te Dessel


Onzekerheden

De gevoeligheidsanalyse bevat verder testen van de verschillende C-S-H modellen met

betrekking tot uitloging. Een compilatie van gepubliceerde experimentele C-S-H en

gepubliceerde modellen voor het oplossen van C-S-H vertoonden grote verschillen in de relatie

tussen pH, Ca-concentratie en Si-concentratie met de Ca/Si verhouding van de C-S-H fase. 10

gepubliceerde modellen werden geselecteerd zodat de variabiliteit in de experimentele

gegevens werd beschreven. Een simulatie van de uitloging van een vereenvoudigd

betonsamenstelling (Ca-Si systeem) op basis van de verschillende CSH modellen toont aan dat

volledige uitloging van Ca en Si van het beton tussen 750 en 2 000 kg water/1 L

(vereenvoudigde) beton nodig heeft..

Heterogeniteit en opschaling

Een directe opschaling van de simulatieresultaten van 1 L beton naar het niveau van de

bergingsinrichting is moeilijk vanwege de heterogeniteit en de evolutie van de chemische en

fysische eigenschappen en van de waterstroming.

De gerapporteerde resultaten werden uitgedrukt in termen van ‘hoeveelheid uitgeloogd water’

omdat de koppeling tussen de waterstroming en de geochemische veranderingen niet werd

geïntegreerd in het batch-type reactiemodel. Een verdere uitbreiding van dit model dat de

waterstroming, het transport van opgeloste stoffen, het thermodynamisch evenwicht, en de

evolutie van stromings- en transporteigenschappen koppelt aan de veranderende geochemische

toestandsvariabelen, is momenteel in ontwikkeling [OD-063].

Een benaderende conversie van de ‘hoeveelheid uitgeloogd water’ in functie van de tijd kan

worden bepaald door rekening te houden met de waterstroming en de heterogeniteit. De

uitloogsnelheid van cementporiënwater wordt gemaximaliseerd door aan te nemen dat:

beton geen weerstand heeft tegen een waterstroming,

waterinfiltratie door de multi-lagen afdekking maximaal is,

cement gelijktijdig en gelijkmatig over de hele installatie uitloogt.

Dit is de hypothese van het referentiegeval in Figuur 5-5 die een omzetting toont van de

'hoeveelheid uitgeloogd water’ naar tijd en de evolutie van het % C-S-H in functie van de tijd

wanneer 12 m beton is uitgeloogd met een instroom van 413 mm/jaar (zie paragraaf 5.2.3) voor

geval 3 van de bodemwatersamenstelling (zie ook Figuur 5-4). De evolutie in de tijd van het %

C-S-H gedurende toestand III kan worden gerelateerd aan de evolutie van de

radionuclideretentie tijdens toestand III (zie verder).

Om het effect van de onzekerheid van de waterstroming in het beton in functie van de tijd te

illustreren, werd ook de betondegradatie in functie van de tijd berekend voor een

waterinstroom van 60 mm/jaar en 0,1 mm/jaar (zie paragraaf 5.2.1). Bij een waterinstroom van

60 mm/jaarparagraaf (waterstroom onder de kleilaag) in plaats van 413 mm/jaar, wordt

toestand II verlengd van ~ 2 000 a tot ~ 14 000 a.



A-afval te Dessel


Figuur 5-5: Berekende evolutie in functie van de tijd (jaar) van de betontoestanden I, II

en III en % CSH.



A-afval te Dessel


Langetermijnevolutie van de redoxomstandigheden in de oppervlaktebergingsinrichting

Het is moeilijk om de langetermijnevolutie van de redoxomstandigheden in de

oppervlaktebergingsinrichting kwantitatief te voorspellen gezien de onzekerheid van de

interactie tussen de redoxgevoelige materialen en de onzekerheid over de

redoxevenwichtstoestand die door vele kinetische beperkingen wordt bepaald..

Gewone Portland cement is licht oxiderend onder vrije omstandigheden, maar heeft een kleine

buffercapaciteit. Op het ogenblik van de constructie is de module in een licht oxiderende

toestand. Op het ogenblik van de sluiting van de bergingsinrichting is het binnendringen van

zuurstof in het beton zeer laag, in het bijzonder naar de monolieten. De zuurstof in de module

wordt verbruikt door corrosie van metaal en door de degradatie van organische materialen

(bijvoorbeeld cellulose). Wanneer verse regenwater zou infiltreren in de module, eerst door het

fysisch-gedegradeerde dak en muur en de holtes in de module, later ook door de fysisch-

gedegradeerde monolieten zelf, kunnen oxiderende omstandigheden in de bergingsinstallatie

worden hersteld. Als gevolg echter van de interactie tussen de waterverzadiging, de

waterstroombanen en de corrosiesnelheid, zullen sommige zones anoxisch of zelfs reducerend

blijven voor een kortere of langere tijd. Het is dus zeer waarschijnlijk dat, gedurende een lange

periode, oxiderende, anoxische en reducerende omstandigheden naast elkaar bestaan in de

bergingsinstallatie.

De redoxomstandigheden zullen de corrosie van metaal beïnvloeden, wat op zijn beurt leidt tot

chemische en fysische degradatie van het beton. De redoxomstandigheden zullen ook de

chemische retentie van radionucliden op de cementgebonden barrières beïnvloeden.

Langetermijnevolutie van waterinsijpeling, diffusieparameters en bulkdichtheid

Deze paragraaf bespreekt fysische betondegradatie. Fysische degradatie wordt gedefinieerd als

'de verandering in porositeit, diffusie, bulkdichtheid en hydraulisch conductiviteit waarbij het

kenmerkend is dat het beton meer doorlatend wordt als de degradatie vordert'. Fysische

degradatie is een logisch gevolg van chemische en mechanische degradatie. De meeste van

deze processen leiden tot een wijziging van porositeit, ofwel door het oplossen van

cementfasen of door het neerslaan van expansieve fasen, op een directe of indirecte manier.

Waterinsijpeling in niet-verzadigde cementgebonden barrières wordt bepaald door de

porositeit, de verzadigde hydraulische conductiviteit van een representatief volume en door de

waterretentiecurve van de cementgebonden barrières.

In [OD-108] werden deze parameters geschat voor beton en mortel, rekening houdend met een

verscheidenheid aan beschikbare literatuurgegevens en gegevens verkregen van het beton van

de caisson, zoals bepaald door IETcc [OD-124] met permeameter tests en door CEA [OD-181]

met inverse modellering van een isotherm droogexperiment.

Er bestaan vele testprocedures voor de permeabiliteit; maar een voorkeur, aanbevelingen en

standaardmethoden werden nog niet duidelijk naar voor geschoven.

Permeametertests zijn een van de meest voorkomende (directe) methoden voor het meten

van de waterverzadigde permeabiliteit (hydraulische conductiviteit), waarbij de



A-afval te Dessel


permeabiliteit wordt berekend op basis van het gemeten debiet en de drukgradiënt met

behulp van de wet van Darcy.

Het principe van een isothermisch droogexperiment bestaat erin dat extern drogen

plaatsvindt waarbij het beton wordt onderworpen aan een lagere relatieve

omgevingsvochtigheid dan zijn interne relatieve vochtigheid. Gewoonlijk worden de

cylindrische stalen uitgehard in water gedurende verschillende maanden vooraleer deze

worden gedroogd. Gebaseerd op de analyse van het relatieve massaverlies in functie van

tijd (kinetiek) bekomen voor een droogtest bij een bepaalde relatieve vochtigheid en bij

een constante temperatuur wordt de Ks met behulp van een isotherm vochttransportmodel

en door het bepalen van enkele basis materiaaleigenschappen zoals de porositeit, , de

waterdamp desorptie isotherm, door inverse modellering bepaald.

Bij de permeametertests moeten de massabalansberekeningen zorgvuldig worden

geinterpreteerd om ervoor te waken dat er geen massaverlies is opgetreden. De algemene

richtlijn is dat inverse technieken meer representatieve waarden opleveren voor een

representatieve hydraulische conductiviteit voor de verwachte condities van de berging,

terwijl permeametertests als nuttig worden beschouwd voor het aanleveren van relatief

snelle ramingen voor de bovengrens van Ks onder bedrijfsomstandigheden zoals een

kwalificatieprogramma voor beton. Onverzadigde hydraulische conductiviteit zelf is

gerelateerd met de waterretentiecurve die wordt gekenmerkt door een aantal parameters

die afhankelijk zijn van het model dat wordt gebruikt. Daarom zal de waarde voor de

verzadigde hydraulische waterpermeabiliteit worden bepaald door middel van inverse

modellering van droogexperimenten die consistent moeten zijn met de waterretentie en het

gedrag van de onverzadigde hydraulische conductiviteit. Dit werd uitgevoerd in [OD-108]

op basis van de waterretentiecurve verkregen via het IETcc in [OD-124].

De inverse modellering van een isotherm droogexperiment voor het beton van de caisson,

uitgevoerd door de CEA, leverde een hydraulisch conductiviteit van ~ 10-15

m/s [OD-181].

Deze waarde stemt goed overeen met beschikbare resultaten uit de wetenschappelijke literatuur

[OD-108, OD-124].

Voor de opvulmortel van de monoliet werd een voorlopige samenstelling getest in [OD-124].

De hydraulisch conductiviteit wordt geschat op ~ 10-14

m/s [OD-108].

Een overzicht van parameters gerelateerd aan verzadigde waterstroming en enkele andere

fysische parameters voor intacte betonmonsters en de opvulmortel voor monolieten is te vinden

in Tabel 5-1.



A-afval te Dessel


Tabel 5-1: Overzicht van de fysische parameters van de intacte betonmonsters en van de

opvulmortel voor de monolieten.

Parameter Beton Mortel

Ks (hydraulisch conductiviteit) 2,06×10-15

m/s 5,87×10-14

m/s

Porositeit 9,7 % 10,71 %

Dispersiviteit 10-3 m 10

-3 m

Bulkdensiteit 2313 kg/m3 2220 kg/m

3

Poriëndiffusiecoëfficiënt 3,83 10-12

m2/s

8,46 10

-13 m

2/s

Opschalen en onzekerheden

Om de waterstroming te berekenen moeten de waarden van Ks en porositeit worden

geëxtrapoleerd zowel in tijd als ruimte om rekening te houden met heterogeniteit, chemische

langetermijnevolutie (en gekoppelde evolutie van de fysische parameters) en mechanische

degradatie (scheuren) van de cementgebonden barrières.

De gevolgen van scheuren kunnen op twee manieren in de conceptuele

waterstromingsmodellen worden geïntegreerd:

Impliciete definitie van scheuren met inbegrip van het effect van de scheuren in een

opgeschaalde waarde van de waterpermeabiliteit.

Expliciete definitie van scheuren en de veronderstelling van laminaire Darcy-stroming

binnen scheuren.

Het effect van grote doorgaande scheuren en holten wordt expliciet behandeld in het

veiligheidsmodel terwijl de effecten van niet-doorgaande scheuren impliciet in de

veiligheidsmodellen geïntroduceerd worden (zie [HS-14], paragraaf 5).

Bij de beoordeling van de waterstroom in scheuren worden gebruikelijk volgende

veronderstellingen gebruikt [OD-063]:

Scheuren en holle ruimten zijn altijd verzadigd, hoewel dit in de praktijk niet het geval

hoeft te zijn.

Scheuren en holtes worden behandeld als in een vlak liggend, hoewel dit in werkelijkheid

niet het geval zal zijn.

De hydraulische conductiviteit van macroscheuren met een scheurwijdte in de grootte-orde van

enkele honderden micrometers is typisch enkele grootte-orden groter dan die van een intact

poreus medium. Dit betekent dat grotere scheuren water veel sneller afvoeren dan de poreuze

matrix die het water door capillaire krachten ophoudt. Onverzadigde stroming door scheuren

kan bovendien episodisch zijn en een willekeurig gedrag vertonen. Waterstroming in grote

scheuropeningen kan ook optreden als, filmstroom, of kunnen, in theorie, niet-laminair zijn en

dus zal de Darcy-wet in combinatie met de wet van Poiseulle niet van toepassing zijn.



A-afval te Dessel


Uiteindelijk is waterstroming in onsamenhangende scheuren moeilijk nauwkeurig te simuleren

omwille van de onzekerheid in de constitutieve relatie tussen de waterinhoud van scheuren, nat

oppervlak en variaties in de openingen. Daarom is de veronderstelling dat de macroscheuren

altijd verzadigd zijn niet altijd waar. Deze veronderstelling voorspelt een te grote waterstroom

die het grootste deel van het bulkbeton bypast.

Veranderingen in diffusiecoëfficiënt en permeabiliteit kunnen gerelateerd worden aan

verandering in porositeit aan de hand van een model voor beton- en cementsystemen. Deze

relaties zijn onder andere afhankelijk van specifieke eigenschappen van beton en cement

(capillaire en gelporiën). Op dit ogenblik blijven over deze correlaties onzekerheden bestaan.

Een onderzoek naar het effect van dergelijke correlaties wordt op dit ogenblik verder

ontwikkeld in het kader van een gekoppeld chemisch-stromingsmodel voor de beoordeling van

uitloging van beton (zie vorige paragraaf 0, [OD-108]).

Bovendien zullen veranderingen in porositeit heterogeen verdeeld zijn over de barrières als een

functie van de chemische evolutie van het cement poriënwater (zie hoger).

Langetermijnevolutie van radionuclideretentie

Chemische retentie van radionucliden op cementgebonden barrières is een belangrijk aspect

van de werking van dergelijke barrières.

Het sorptieproces kan worden gekwantificeerd door middel van de Kd constante indien

experimenteel is aangetoond dat sorptie lineair en omkeerbaar is. In het merendeel van de

gerapporteerde experimentele studies werd echter noch de lineariteit noch de omkeerbaarheid

getest. Bijgevolg moeten de gerapporteerde sorptiewaarden beschouwd worden als een

distributieverhouding Rd (/kg):

Hoeveelheid van element verwijderd uit waterfase per eenheid van sorberende massa 0

Concentratie van element in waterfase

ld

l

C C VR

C m

−

= =

waarbij C0 de oorspronkelijke opgeloste stofconcentratie is voor sorptie, Cl de opgeloste

stofconcentratie op het einde van het sorptie-experiment, V het volume van de waterfase, en m

de massa van de sorberende vaste stof.

Uit de definitie Kd (Kd = Cs/Cl) is het duidelijk dat Cs de concentratie is van het element

gesorbeerd op de sorberende vaste stof. In de praktijk echter wordt Cs bijna nooit rechtstreeks

bepaald. Een typisch batch sorptie-experiment meet alleen de afname van de concentratie aan

opgeloste stof in de waterfase.

Voor de conceptuele modellen die gebruikt worden in veiligheidsanalyses wordt de reversibele

en lineaire sorptie (het Kd concept) gebruikt, voornamelijk omdat de radionuclideconcentraties

relatief laag zijn en omdat het toepassen van een benadering, die een langzame

desorptiekinetiek negeert, conservatief is. Rd waarden worden gebruikt om de Kd-waarden te

definiëren in deze veiligheidsanalyses.



A-afval te Dessel


Met de bedoeling een state-of-the-art overzicht van deze te leveren, heeft een internationaal

panel van deskundigen de nieuwste wetenschappelijke basis voor sorptiewaarden op

cementgebonden materialen in de kunstmatige barrières beoordeeld [OD-038, Paragraaf 4 en

OD-107].

Sorptiegegevens werden verkregen voor de vier degradatietoestanden van beton (zie

hoger).

Voor de toestanden I, II en III wordt een referentiecement beschouwd als basis voor de

cementgebonden barrières. Deze referentiecement is een zuiver portlandcement, zonder

effecten van organische stoffen, hoge chloridegehalten of andere ionen. Effecten van

organische en andere storende componenten worden afzonderlijk besproken.

Voor toestand III worden pH-waarden rond 11 genomen, bij benadering een

middenwaarde. In toestand III neemt de pH af in functie van de tijd en daardoor

verhoogt dus de onzekerheid.

Sorptiegegevens van gebroken beton en mortel werden afgewezen omdat

aggregaatmaterialen in beton en mortel sorberende minerale oppervlakken kunnen

bevatten, vooral na het slijpen, die normaal niet aanwezig zijn in de mortel of het

beton. Extra oppervlakken ontstaan door het slijpen en de verkregen sorptiewaarden

kunnen hoger liggen dan op cementpasta's. Sorptiewaarden gemeten op pure

cementmaterialen genieten de voorkeur boven die van beton en mortel;

Waar mogelijk krijgen sorptiewaarden op amorfe C-S-H de voorkeur: de gemeten

sorptiewaarden op kristallijne C-S-H fasen zijn niet representatief voor reële

cementsoorten waar C-S-H gewoonlijk aanwezig is als een gelachtig materiaal.

Voor amorfe materialen werd een range van Rd-waarden in acht genomen. Men dient

echter te beseffen dat weinig kristallijne materialen zoals C-S-H-fasen niet tot één

eenduidige waarde leiden, maar dat eerder een range voor deze Rd-waarden van 1 tot

2 grootte-orden moet aangenomen worden.

Voor toestand IV worden gegevens van calciet gebruikt.

Voor redoxgevoelige elementen werden sorptiewaarden voor zowel oxiderende als

reducerende omstandigheden geëvalueerd voor zover de gegevens dit toelaten.

Voor elk type werden de mogelijke mechanismen die de sorptieprocessen verklaren,

besproken, waarbij gezocht werd naar consistentie tussen chemisch-gelijkaardige elementen.

Voor elk element werden de meest waarschijnlijke sorptiewaarden afgeleid voor elk van de

vier degradatietoestanden, samen met een boven- en ondergrenswaarde. Voor sommige

elementen waren onvoldoende gegevens beschikbaar om de best geschatte waarde te bepalen.

In dergelijke gevallen werd, waar mogelijk, informate van een chemische analoog element

gebruikt. Het gevaar bestaat dat er voor elementen waar er een grote hoeveelheid gegevens

voorhanden is (die doorgaans een grote spreiding vertonen) grote foutintervallen worden

gegeven (of ver uit elkaar liggende boven- en ondergrenzen), terwijl er voor elementen met een

lager aantal gegevens (met in vergelijking een kleinere spreiding) er kleinere foutintervallen



A-afval te Dessel


worden gedefinieerd. Het foutinterval, vermeld in dit rapport, moet daarom met omzichtigheid

worden gebruikt, want de afwijking wordt meer bepaald door visuele analyses van

samenvattende plotgegevens dan op basis van een statistische benadering.

Een samenvatting van de beste schatting en boven- en ondergrenswaarden voor sorptie voor

het referentiecement wordt gegeven in Tabel 5-2. Wanneer er onvoldoende gegevens

beschikbaar waren om de beste schattingswaarden af te leiden, samen met hun boven- en

ondergrenslimieten, dan werden zogenaamde aanvullende waarden afgeleid voor de

evaluatieberekeningen. Aanvullende waarden worden meestal niet ondersteund door een grote

hoeveelheid goed onderbouwde literatuurgegevens, maar zijn gebaseerd op chemische analogie

en interpretatie van experten.

Tabel 5-2: Sorptiewaarden voor cementgebonden kunstmatige barrières [OD-038, OD-107]. BE =

beste schatting, LL = ondergrenswaarde, UL = bovengrenswaarde, i.d. (insufficient data)

onvoldoende gegevens, n.v.p. (no value provided) geen waarde gedefinieerd.

Element

Rd [l/kg] BE (LL, UL)

Toestand I Toestand II Toestand III Toestand IV

Ag Aanvullende

waarden 1

(0 – n.v.p.) 1

(0 – n.v.p.) 1

(0 – n.v.p.) 1

(0 – n.v.p.)

Be i.d.

(i.d. – i.d.) i.d.

(i.d. – i.d.) i.d.

(i.d. – i.d.) i.d.

(i.d. – i.d.)

C (anorganisch) 2 000

(700 – 3 000) 5 000

(2 000 – 20 000) 2 000

(i.d. – i.d.) i.d.

(0,1 – 100)

Ca 7

(2 – 23) 1

(0,3 – 3) 10

(3 – 30) 40

(13 – 130)

Cl

Conc Cl 1 mmol

20 (5 – 50)

50 (10 – 200)

20 (2 – 200)

0 (0 – 0)

Conc Cl > 1 mmol

1 (0,2 – 10)

1 (0,2 – 10)

1 (0,2 – 10)

0 (0 – 0)

Cs i.d.

(0,1 – 10) 2

(0,1 – 50) 20

(1 – 300) i.d.

(i.d. – i.d.)

H 0

(0 – 0) 0

(0 – 0) 0

(0 – 0) 0

(0 – 0)

I

Conc Cl 1 mmol

1 (0 – 300)

10 (0 – 1 000)

1 (0 – 500)

0,4 (0 – 4)

Conc Cl > 1 mmol

1 (0 – 10)

1 (0 – 10)

1 (0 – 10)

0 (0 – 0)

Mo

Ettringiet aanwezig

3 (0,3 – 33)

3 (0,3 – 33)

3 (0,3 – 33)

0,1 (0,01 – 0,3)

Ettringiet afwezig

3 (0,3 – 33)

3 (0,3 – 33)

0,1 (0,01 – 0,3)

0,1 (0,01 – 0,3)

Nb 50 000

(1 000 – 106)

50 000 (1 000 – 10

6)

50 000 (1 000 – 10

6)

500 (50 – 5 000)

Ni 65

(30 – 730) 400

(160 – 4 500) 400

(160 – 4 500) 5

(i.d.-i.d.)

Pd Aanvullende

waarden 300

(10 – 1 000) 3 000

(100 – 10 000) 30 000

(100 – 100 000) 800

(20 – 2 000)

Ra 300

(100 – 1 000) 100

(1 – 1 000) 800

(80 – 8 000) 1

(0,1 – 30)



A-afval te Dessel


Element

Rd [l/kg] BE (LL, UL)

Toestand I Toestand II Toestand III Toestand IV

Se

Se (IV) Aanvullende

waarden

200 (10 – 6 000)

200 (10 – 6 000)

200 (10 – 6 000)

3 (1 – 10)

Se(VI)

Ettringiet aanwezig

3 (1 – 20)

3 (1 – 10)

3 (1 – 10)

0,1 (0,01 – 0,3)

Se(VI)

Ettringiet afwezig

3 (1 – 20)

3 (1 – 10)

0,1 (0,01 – 0,3)

0,1 (0,01 – 0,3)

Se(II)

Aanvullende waarden

0 (0 – 0)

0 (0 – 0)

0 (0 – 0)

0 (0 – 0)

Sn

20 000

(10 000 – 2 105)

20 000 (10 000 – 2 10

5)

Aanvullende waarden

3

(0,3 – 2 105)

3 (0,3 – 30)

Sr 100

(30 – 300) 30

(5 – 100) 100

(10 – 3 000) 1

(0,1 – 30)

Tc

Tc(IV) 3 000

(700 – 20 000) 3 000

(700 – 20 000) 3 000

(700 – 20 000) i.d.

(i.d. – i.d.)

Tc(VII) 1

(i.d. – i.d.) 1

(i.d. – i.d.) 1

(i.d. – i.d.) 1

(i.d. – i.d.)

Zr 10 000

(100 – 100 000) 100 000

(1 000 – 5 106)

Aanvullende

waarden n.v.p.

(100 – 100 000)

n.v.p. (0,3 – 10

6)

U

U(IV) 30 000

(i.d. – i.d.)

30 000

(i.d. – i.d.)

30 000

(i.d. – i.d.)

30 000

(i.d. – i.d.)

U(VI) 2 000

(400 – 10 000) 30 000

(3 000 – 300 000) 30 000

(10 000 – 300 000) 50

(5 – 500)

Th 30 000

(1 000 – 106)

30 000 (1 000 – 10

6)

30 000 (1 000 – 10

6)

30 000 (3 000 – 10

6)

Pu

Pu(IV) 5 000

(1 000 – 106)

30 000 (1 000 – 10

6)

30 000 (1 000 – 10

6)

300 (30 – 10 000)

Pu(VI) 2 000

(i.d. – i.d.) 30 000

(i.d. – i.d.) 30 000

(i.d. – i.d.) 50

(i.d. – i.d.)

Np

Np(IV) 30 000

(1 000 – 106)

30 000 (1 000 – 10

6)

30 000 (1 000 – 10

6)

300 (10 – 10 000)

Np(V) i.d.

(100 – i.d.)

i.d.

(100 – i.d.)

i.d. (100 – i.d.)

i.d. (100 – i.d.)

Pa

Pa(IV) 30 000

(i.d. – i.d.)

30 000

(i.d. – i.d.)

30 000

(i.d. – i.d.)

30 000

(i.d. – i.d.)

Pa(V) 10 000

(500 – 107)

10 000 (500 – 10

7)

10 000 (500 – 10

7)

300 (10 – 10 000)

Am 10 000

(100 – 5 106)

10 000 (1 000 – 5 10

6)

10 000 (3 000 – 5 10

6)

10 000 (3 000 – 5 10

6)



A-afval te Dessel


Onzekerheid over radionuclidesorptie tijdens toestand III

Het belangrijkste sorberende mechanisme in toestand I is sorptie op vaste reactieve fasen die

niet oplossen gedurende deze toestand. Toestand II wordt gekenmerkt door het oplossen van

portlandiet, terwijl het oplossen van de andere cementmineralen beperkt is. De hoeveelheid

reactieve plaatsen op de cementfasen buiten portlandiet (voornamelijk de C-S-H fase,

verschillende honderden m2/g), ligt veel hoger dan de hoeveelheid reactieve plaatsen op

portlandiet

(~6 m2/g). De hoeveelheid reactieve fasen begint aanzienlijk te verminderen in toestand III. Het

oplossen van reactieve fasen blijft doorgaan tot het zijn eindtoestand IV bereikt (enkel

aggregaten blijven over).

De Rd waarde in toestand II is afgeleid in relatief goed gedefinieerde omstandigheden voor de

pH en de mineralogische samenstelling. Zo is eveneens de Rd waarde van toestand IV enkel

gedefinieerd voor de aggregaten. In tegenstelling tot de toestanden II en IV zijn de

omstandigheden voor toestand III meer veranderlijk. Gedurende toestand III bestaat er dus

onzekerheid over de specifieke geochemische omstandigheden die representatief zijn voor de

geselecteerde waarden.

Om de daling van de reactieve fasen gedurende toestand III in rekening te brengen, kunnen de

Rd -waarden in toestand III in plaats van de waarden gegeven in Tabel 5-2, op een alternatieve

wijze verkregen worden door interpolatie van de Rd-waarden van de toestanden II en IV. In

deze interpolatie kan het gewichtsprocent van C-S-H (zie Figuur 5-5) gebruikt worden omdat

het een maat is voor de afname van de hoeveelheid reactieve fasen tijdens toestand III.

Effecten van chloride

Er werd een kwalitatieve evaluatie uitgevoerd naar de invloed van chloride op sorptie van

andere chemische elementen. De elementen werden gegroepeerd als een hoge, middelmatige of

lage verwachte invloed van chlordie op sorptie. De beschouwde chlorideconcentraties gaan tot

zeewaterconcentratie.

Hoge invloed: Cs, Sr, Ra, Ag, Pb, Pd

Cs, Sr, en Ra hoofdzakelijk door de competitie met Na+ voor sorptieplaatsen. Voor

Cs, Sr en Ra is de sorptie veel lager als resultaat van een hogere ionische sterkte die

voor de competitie verantwoordelijk is.

Ag, Pb, Pd. Met zilver als voorbeeld wordt verwacht dat het grote invloed zal

ondervinden omdat zilver stabiele complexen en vaste stoffen vormt met chloride-

ionen in water in het bijzonder onder reducerende omstandigheden (Toestanden I-IV).

Bij oxiderende omstandigheden zijn de effecten alleen van betekenis in de toestanden

III en IV. In lijn met de analogie tussen Pd en Pb waarnaar gerefereerd werd in de

evaluatie van het sorptiegedrag, wordt Pd in dezelfde invloedsgroep geplaatst als Pb.

Middelmatige invloed: Tc(IV), Mo, Se(VI)



A-afval te Dessel


Tc(IV) omdat er evidentie is voor complexvorming met Cl, Ni (als gevolg van zijn

plaats in het periodiek systeem), Cl en I als gevolg van directe concurrentie met b.v.

Cl-.

Mo, Se(VI). Molybdaat en selenaat worden verondersteld een middelmatige invloed te

ondergaan door competitie met chloride.

Lage invloed: U(VI), U(IV), Pu(VI), Th, Np(IV), Pa(V), Be, Ca, Se(IV), Sn, Zr

op basis van voorlopige berekeningen voor U(VI) in een sterk vereenvoudigd systeem

werd gevonden dat de invloed laag zijn. Een gelijkaardig gedrag wordt toegeschreven

aan U(IV), Pu(VI), Th, Np(IV) en Pa(V), gebaseerd op overeenkomsten in speciatie

onder alkalische omstandigheden. Gedacht werd dat Nb (maar ook Cl) waarschijnlijk

outercomplexen vormt maar geen innercomplexen, met een aanwezig natriumeffect

(sterk ionisch effect) maar zonder sterke complexatie met chloride.

Be, Ca, Se(IV), Sn, Zr. De invloed op Be wordt verondersteld analoog te zijn aan die

van de actiniden. Een lage invloed wordt ook verwacht voor Ca in de veronderstelling

dat de chlorideconcentratie de vaste fase en daarmee de toegankelijkheidsfactor niet

wijzigt. Sn(IV) en Zr vertonen hetzelfde gedrag als Th en andere tetravalente

actiniden. Se(IV) heeft een robustere sorptie dan Se(VI) omdat er geen specifiek

opnamemechanisme is (sorptie komt voor op alle minerale fasen die van belang zijn in

het uitgeharde cement); daarom wordt verwacht dat de invloed van Cl op Se(IV) laag

zal zijn.

Effecten van organische stoffen

Er werden voor organische stoffen met een hoog moleculair gewicht (bitumen, thermohardende

polymeren, harsen van ionenwisselaars geen effecten waargenomen naar veranderingen in

radionuclidenretentie [OD-038].

Wat betreft cementtoevoegsels in de immobilisatiemortel van de monolieten en het beton van

de caissons, wordt verwacht dat de effecten van het gebruik van naftaleen-sulfonaat op de

sorptie te verwaarlozen zullen zijn. Het effect op de oplosbaarheid van die toevoegsels is voor

de meeste elementen te verwaarlozen, maar een kleine toename van oplosbaarheid is mogelijk

bij plutonium [OD-038].

Degradatie van cellulose geniet speciale aandacht omwille van de werking van het

bergingssysteem. Het belangrijkste degradatieproduct van op cellulose gebaseerde organische

verbindingen onder anaërobe omstandigheden in aanwezigheid van opgelost calcium is iso-

saccharinezuur (ISA) dat sterke complexen met verschillende radionucliden vormt.

De poriënwaterconcentratie van ISA wordt bepaald, afgezien van de productie ervan door

degradatie van cellulose, door (i) de degradatie van ISA zelf, wat verwaarloosbaar is bij

kamertemperatuur (onder anaërobe omstandigheden) en lagere temperaturen, (ii) de vorming

van slecht oplosbare ISA-verbindingen met calcium, hoewel dit eveneens de ISA-concentratie

niet aanzienlijk zal doen dalen, de (iii) sorptie van ISA door cement, en (iv) het uitlogen van

ISA.



A-afval te Dessel


Er werd aangetoond dat onder aërobe omstandigheden -ISA kwantitatief wordt omgezet tot

reactieproducten met minder complexvormende capaciteiten.

Op basis van beschikbare gegevens en chemische analogieën kunnen sorptie reducerende

factoren worden afgeleid voor de verschillende concentraties van ISA. Een

sorptiereductiefactor wordt gedefinieerd als:

d

d

Sorptiereductiefactor=met organische stoffen

zonder organische stoffenR

R.

Een samenvatting van sorptiereductiefactoren voor verschillende elementen wordt gegeven in

Tabel 5-3. Het is belangrijk te vermelden dat de toepassing van dergelijke

sorptiereductiefactoren voor de beoordeling van de effecten met zorg moet worden uitgevoerd,

want er is slechts een beperkte hoeveelheid experimentele gegevens.

Er blijven nog altijd een aantal onzekerheden met betrekking tot de invloed van organische

stoffen en dit moet verder bevestigd worden. Deze omvatten i) het cumulatieve effect van de

verschillende organische stoffen die aanwezig zijn in de bergingsinrichting, ii) de invloed van

de redox-omstandigheden op de sorptiereductie en/of de verhoging van de oplosbaarheid, iii)

het effect van cementdegradatie op het gedrag van organische stoffen, en iv) het effect van

gelokaliseerde hoge concentraties van organische stoffen in een bergingsmodule op het gedrag

van radionucliden die ruimtelijk verder verwijderd zijn die lokale hoge concentraties aan

organische stoffen.



A-afval te Dessel


Tabel 5-3: Overzicht van de sorptiereductiefactoren voor de toestanden I en II/III (pH 12,5)

overgenomen uit [OD-038] en [OD-106].

Radionuclide Sorptie reductiefactor

~ 10-5 mol/ ISA ~10

-4 mol/ ISA ~ 10

-3 mol/ ISA

Cl (-I) (1) (1) (1)

Cs (I) (1) (1) 1

I (-I) (1) (1) (1)

Ni(II) 1 1 10

Nb(V) n.d. 10 n.d.

Np(IV) (1) 10 (100)

Pa(IV) (1) (10) (100)

Pu(IV/VI) 1-10 1-100 10-1 000

Ra (II) (1) (1) (1)

Sr (II) 1 1 1

Th(IV) 1 10 100

U(IV) (1) (10) (100)#

U(VI) 1 1 10

Zr (IV) 33 125 100

Pb (II) 100 100 100

Se(IV) – Toestand I n.d. n.d. 10a-20

b

Se(IV) – Toestand III i.d. i.d. 3a-100

b

n.d. = geen gegevens beschikbaar, gegevens in cursief staan voor Toestand I (pH > 12,5), data in vet zijn gebaseerd op

meer dan één gegevenspunt en gegevens tussen haakjes werden niet verkregen door experimentele gegevens maar via

een chemische analogie of door redenering. #Een waarde van 10 werd bekomen via metingen. a = organische stoffen

niet in pre-evenwicht; b = organische stoffen in pre-evenwicht

Effecten van scheuren op het transport van radionucliden

Scheuren kunnen fungeren als een advectieve bypass voor het transport van radionucliden

binnen cementgebonden barrières. Bij een impliciete benadering van scheuren in

cementgebonden materialen waarbij de hydraulisch conductiviteit van een substraat met

chemische retentie verhoogt, vertaalt het effect van de scheuren zich in een algemene

verhoging van de radionuclide fluxsnelheid. Dit is een goede benadering voor verspreide niet-

continue scheuren.

Bij grote doorgaande scheuren of holtes (met de veronderstelling dat er geen sorptie optreedt in

de doorgaande scheuren of holtes) is een expliciete weergave van de scheuren gerechtvaardigd

om de mogelijke advectieve bypass van de cementgebonden barrières als deel van de

radionuclideflux niet te onderschatten. Omdat de scheuren en holten van plaatselijke aard zijn

kan een dergelijke bypass klein zijn omdat slechts een klein deel van de radionuclideflux wordt

beïnvloed. Een ander effect van grote doorgaande scheuren of holtes is dat de waterstroom

voornamelijk via deze weg zal vloeien en geen invloed zal hebben op andere delen van de

cementgebonden barrières. Hierdoor wordt het transport van radionucliden door de intacte



A-afval te Dessel


delen van de barrières vertraagd. Numerieke simulaties zijn nodig om te beoordelen welke van

deze elementen het belangrijkste zijn bij het transport van radionucliden in de

bergingsinrichting (dergelijke simulaties zijn specifieke beoordelingsgevallen in de

veiligheidsanalyses, zie Hoofdstuk 14 [HS-14]).

5.3.2 Degradatie en veroudering: oorzaken en processen, compatibiliteit en

levensduur

Het ontwerp en de veiligheidsevaluatie van de bergingsinrichting houden rekening met de

evolutie van de performantie van de cementgebonden kunstmatige barrières. De

degradatiemechanismen van dergelijke materialen zijn vanuit dit oogpunt bijzonder belangrijk.

De belangrijkere mechanismen die in de literatuur worden vermeld, worden in deze paragraaf

besproken. Tevens wordt er een verantwoording gegeven voor het uitsluiten van een aantal van

deze mechanismen voor de inschatting van de levensduur en langetermijnsevolutie.

Degradatiemechanismen die wel belangrijk zijn voor het inschatten van de levensduur van de

betonnen componenten worden vervolgens behandeld in paragraaf 5.3.2.12. Mechanismen

belangrijk voor eigenschappen relevant voor langetermijnveiligheid en de langetermijnevolutie

van cementgebonden kunstmatige barrières zelf worden vervolgens besproken in paragraaf

5.3.1.3.

Het overzicht in dit hoofdstuk is gebaseerd op de volgende rapporten:

Palaban et al., Review of Literature and Assessment of Factors Relevant to Performance of

Grouted Systems for Radioactive Waste Disposal, CNWRA-2009-001, Center for Nuclear

Waste Regulatory Analyses, San Antonio, TX [R5-1].

Review of Mechanistic Understanding and Modeling and Uncertainty Analysis Methods

for Predicting Cementitious Barrier Performance, Cementitious Barriers Partnerschip,

CPB-TR-2009-002 rev. 0, November 2009 [R5-2].

OD-038, OD-063, OD-104, OD-107, OD-124, OD-186, OD-187 en OD-206.

De verschillende degradatiemechanismen van betonconstructies kan grofweg worden ingedeeld

in chemische en fysische processen. De chemische en fysische mechanismen kunnen zich ook

op synergetische manier uitten, de degradatie van op cement gebaseerde materialen kan zelden

worden toegeschreven aan één geïsoleerd proces.

De belangrijkste chemische degradatieprocessen die hier besproken worden zijn:

het binnendringen van chloride;

sulfaataantasting (extern en intern);

alkali-silicareacties (ASR);

biodegradatie;

ontkalking (uitlogingsproces);

carbonatatie.



A-afval te Dessel


De fysische mechanismen die hier besproken worden:

krimp ;

thermische scheuren ;

door corrosie geïnduceerde scheuren ;

vorst/dooicycli;

kruip.

Een belangrijk gevolg van sommige chemische degradatiemechanismen kan de initiatie zijn

van actieve corrosie van het wapeningsijzer. Actieve corrosieprocessen leiden tot

corrosieproducten dewelke, omwille van hun volume, mechanische spanning kunnen

teweegbrengen en zo het beton beschadigen.

Drie hoofdoorzaken voor chemische degradatie zijn mogelijk: (i) veroorzaakt in het afval zelf,

(ii) door interactie met het grondwater, en (iii) waterinfiltratie doorheen de multi-lagen

afdekking (bijvoorbeeld verschillende types van regen- en bodemwater).

De belangrijkste aspecten met betrekking tot de verschillende degradatieprocessen worden

hierna behandeld.

5.3.2.1 Het binnendringen van chloride

Het binnendringen van chloride is de penetratie en verspreiding van chloride in beton. De twee

grote effecten van chloride op het gewapend beton en zijn veiligheidsfuncties zijn:

sorptie van radionucliden – complexvorming van elementen en de competitie en reductie

in sorptie als gevolg van een grotere ionsterkte voor andere elementen;

initiatie van actieve corrosie – bij hoge pH beschermt een passieve film van ijzeroxide

(Fe2O3) het wapeningsijzer. Lokale hoge Cl-concentraties vernietigen de beschermende

laag wanneer een drempelconcentratie is bereikt waarna actieve corrosie start. Een totale

hoeveelheid chloride van 0,4 gew.% ten opzichte van de totale hoeveelheid cement kan als

een conservatieve waarde worden beschouwd waarbij corrosie niet aanzienlijk wordt

versneld. [OD-187, paragraaf 1].

Een ander effect van chloride is de wisselwerking met de cementfasen. Er wordt algemeen

aangenomen dat de penetratie van chloride-ionen in cementgebonden materialen niet

onmiddellijk leidt tot de vorming van nadelige vaste fasen die expansie en scheurvorming

kunnen veroorzaken [OD-187, paragraaf 1]. Meer details zijn te vinden in R5-1, R5-2, OD-

063, OD-038, OD-107 en OD-187.

Het milieu in Dessel is niet agressief op het vlak van chloriden. Chloriden aanwezig in

sommige afvalsoorten zijn echter een punt voor verdere attentie in het kader van ontwerp en

langetermijnevolutie.



A-afval te Dessel


In sommige afvalcategorieën7 is de chlorideconcentratie relatief hoog. Vroeg of laat kunnen

deze resulteren in een depassivatie van het wapeningsijzer in de caissons die het afval bevatten.

Verschillende opties worden onderzocht om de strategie voor berging van dit afval te bepalen.

Dit punt wordt behandeld in Hoofdstuk 7 [HS-7].

5.3.2.2 Sulfaataantasting (externe en interne)

Externe sulfaataantasting (ESA)

Materialen op basis van Portlandcement, die worden blootgesteld aan een omgeving met

sulfaten, kunnen een significante degradatie ondergaan afhankelijk van de agressiviteit van het

milieu. Sulfaationen reageren met ionen in de interstitiële oplossing van de cementmatrix om

ettringiet en/of thaumasiet8 te vormen. Indien van toepassing kan de vorming van deze fasen

ernstige schade veroorzaken (scheuren en/of verlies van cohesie).

De twee belangrijkste argumenten waarop de uitsluiting van dit type degradatie gebaseerd is,

zijn de volgende:

1. Het Desselse milieu is geen agressief milieu voor cementmatrices (de

sulfaatconcentraties zijn grotendeels lager dan de grenswaarden vermeld in de normen

EN 206-1:2001 [R5-3] en B15-001:2004 [R5-4] met betrekking tot een licht agressief

chemisch milieu),

2. Ondanks dit is gekozen voor een sulfaatresistent cement (HSR).

Bovendien voldoet de samenstelling van het beton aan de vastgelegde criteria voor de

zogenaamde ‘matig agressieve’ milieus, waaruit de robuustheid van het voorgestelde beton

blijkt.

In het kader van karakterisatieprogramma's werd de gevoeligheid van het beton tot

sulfaataantasting onderzocht. De gerapporteerde resultaten tonen aan dat het beton een hoge

mate van weerstand biedt tegen dit aantastingsmechanisme [OD-187, paragraaf 2.2.3 en

paragraaf 3.4; OD-124]. Een soortgelijke test is gepland op de immobilisatiemortel.

Met in achtname van:

de samenstelling van de cementgebonden matrix met betrekking tot de normen die van

toepassing zijn op het vlak van blootstelling aan agressieve omgevingen,

het lage niveau van agressiviteit dat verwacht wordt op de site in Dessel en

de resultaten van de duurzaamheidsproeven op het beton in de aanwezigheid van sulfaten,

Lijkt externe sulfaataantasting geen potentieel kritisch proces te zijn dat de levensduur

van de kunstmatige barrières beperkt.

Met betrekking tot sulfaten die aanwezig zijn in bepaalde zeer specifieke afvalsoorten [HS-6]

wordt aangenomen dat de vrijgavesnelheid in de primaire colli geconditioneerd afval

7 Verdamperconcentraties tot 4,5 mol/. 8 Het vereist ook de aanwezigheid van carbonaten



A-afval te Dessel


voldoende laag is om de kunstmatige barrières niet aan te tasten. De gegevens die momenteel

beschikbaar zijn (uitloogproeven) ondersteunen deze aanname [OD-187].

De oxidatie van pyriet die aanwezig is in de infiltratiebarrière van de aarden afdekking kan een

belangrijke bron van sulfaat zijn. De materialen die geselecteerd zijn voor de aarden afdekking

zullen moeten voldoen aan strenge specificaties op het vlak van pyrietinhoud [HS-08].

Interne sulfaataantasting (ISA)

Een interne sulfaataanval is een endogene pathologie van het beton dat kan leiden tot zwelling

en scheuren. Dit resulteert in een vertraagde vorming van ettringiet in de cementmatrix

verschillende maanden (zelfs meerdere jaren) na de binding van het cement en zonder externe

sulfaataanval. Dit type van pathologie wordt in de literatuur algemeen genoemd onder de titel

Delayed Ettringite Formation (DEF). De meest voorkomende scenario's hebben betrekking op

massieve structuren:

waarbij de warmte door hydratatie slechts gedeeltelijk afgevoerd wordt. Dit leidt tot een

aanzienlijke stijging van de temperatuur van het beton tijdens het uitharden en die

vervolgens zijn onderworpen aan een vochtige omgeving gedurende meerdere jaren.

De minimum temperatuurdrempel die vereist is om DEF te veroorzaken bedraagt ongeveer

65°C-70°C [OD-187, paragraaf 2.2.3]. Naast de temperatuur en het water (ondersteuning van

de reactie) moeten eveneens tricalciumaluminaat en sulfaten in voldoende hoeveelheden in de

cement aanwezig zijn.

De maximum temperatuur die in de modulewanden bereikt wordt9 zal lager liggen dan de

kritieke temperatuurdrempel (temperatuur < 70°C), vastgelegd voor de zogenaamde categorie

III constructies (onaanvaardbare gevolgen) zoals reactorgebouwen voor kerncentrales,

waterkoeltorens of bijvoorbeeld zelfs stuwdammen [OD-187, paragraaf 2.2.3]. Als resultaat

hiervan werd de interne sulfaataanval niet geselecteerd als een potentiële oorzaak van

degradatie van het beton. De demonstratietest zal toelaten om de onzekerheid ten aanzien van

dit chemische degradatieproces te verminderen. Indien nodig zullen andere testen worden

uitgevoerd om de duurzaamheid van het beton met betrekking tot DEF te controleren. Voor

caissons treedt het probleem van DEF niet op vanwege de beperkte wanddikte (de temperatuur

in het centrum van de wand (warmste punt) blijft onder de kritische drempelwaarde).

5.3.2.3 Degradatie door alkali-silica reacties (ASR)

Het alkali reactiefenomeen is het resultaat van de inwerking van oplosbare alkali, aanwezig in

het beton, op een bepaalde vorm van reactief silica in de granulaten in de aanwezigheid van

water. Dit zijn reacties in het beton, waarbij in essentie de oorspronkelijk aanwezige elementen

in het beton en een externe watertoevoer betrokken zijn. De reactie uit zich in de vorming van

een zwellende gel die vervormingen en micro-scheuren van het materiaal kan veroorzaken, met

name in de kern van het beton.

9 Een cement met lage hydratiewarmte wordt gebruikt (LH). De resultaten van de demonstratieproef tonen aan dat

de maximale temperatuur tijdens hydratatie beperkt blijft. Tevens zal dit bevestigd woren door een studie. [OD-

187, Paragraaf 2.2.3]



A-afval te Dessel


Kalkhoudende aggregaten met een laag gehalte aan silica worden gebruikt om dit type

van degradatie te vermijden [OD-187, paragraaf 2.2.5]. De bijhorende de-dolomitisatie

reactie, van het eventueel aanwezige dolomiet10

, leidt niet tot scheuren (geen vorming van

expansieve fasen). We merken op dat er geen pathologie, gegenereerd door de-dolomitisatie

vermed werd in Frankrijk11

. Dit in verband met het gebruik van dolomitische kalkhoudende

aggregaten [OD-187, paragraaf 2.2.5]. Echter, in overeenstemming met het voorzorgsbeginsel,

zullen we alleen gebruik maken van kalkhoudende toeslagstoffen (geen dolomitische

kalkhoudende aggregaten). In overeenstemming met de norm NF P18 542 worden de gebruikte

kalkhoudende aggregaten geclassificeerd als niet-reactieve aggregaten op het vlak van ASR.

5.3.2.4 Biodegradatie

De biologische degradatie van materialen met cement is een verschijnsel dat algemeen

voorkomt bij zeer specifieke omstandigheden waar het beton in contact komt met oplossingen

die rijk zijn aan organisch materiaal en zwavelverbindingen

(afvalwaterbehandelingsinstallaties, riolen, voedingsmiddelenindustrie, enz.). De ernst van de

aanvallen houdt in het algemeen verband met de vorming van zwavelzuur (zwavelcyclus, een

combinatie van sulfaatreductie en zwavel-oxiderende bacteriën).

De specifieke omstandigheden die vereist zijn om dit type van degradatie te starten en te

onderhouden zullen zich niet voordoen op de site van Dessel. De geselecteerde materialen

(met name voor de afdekking) zullen moeten voldoen aan strikte specificaties voor wat betreft

de aanwezigheid van onzuiverheden in het bijzonder het zwavelgehalte [OD-187, paragraaf

2.2.6].

Biodegradatie lijkt geen potentieel kritisch proces te zijn dat de levensduur van de

kunstmatige barrières beperkt.

5.3.2.5 Ontkalking (uitlogingsproces).

In contact met extern water (bijvoorbeeld niet in evenwicht met de cementfasen) hetzij door

percolatie van water of door diffusie zullen het portlandiet en de C-S-H fasen in gehydrateerde

cementsystemen oplossen. Deze oplossing zal leiden tot:

een toename van de porositeit. Dit resulteert in een verandering van de permeabiliteit en de

diffusie van de opgeloste elementen of in nadelige mechanische invloeden.

veranderingen in de poriënwatersamenstelling en daling van de pH-waarden wat mogelijk

kan leiden tot de initiatie van actieve corrosie van het wapeningsijzer;

veranderingen in de sorptie van radionucliden (bijvoorbeeld oplossen van C-S-H-fasen

verlaagt de sorptie).

Dit langzame proces is zeer relevant voor de duurzaamheid van het beton en de

ontwikkeling van de betoneigenschappen in nucleaire bergingsinstallaties en wordt

verder beschreven in paragraaf 5.3.2.12.

10 In de afwezigheid van reactieve silica en kleimineraleninsluitsels 11 Bron AFGC (Franse vereniging voor burgerlijke bouwkunde).



A-afval te Dessel


5.3.2.6 Carbonatatie

In dit degradatieproces reageren de cementcomponenten portlandiet en C-S-H met opgeloste

carbonaten en dit resulteert in carbonaatneerslag zoals calciet. CO2 is aanwezig in de atmosfeer

maar wordt ook geproduceerd in de biologische laag van de aarden afdekking door

(micro)biologische processen. Carbonatatie is op zich niet schadelijk. Maar het zal als

voornaamste negatieve effect een daling van de pH veroorzaken dat leidt tot een depassivatie

van de wapening (en dus degradatie van gewapend beton).

Carbonatatie wordt beschouwd als een belangrijk degradatiemechanisme voor beton

voor de evaluatie van de levensduur van de kunstmatige barrières (corrosie van het

wapeningsijzer). Carbonatatie wordt verder beschreven in paragraaf 5.3.2.12.

5.3.2.7 Krimp

Cementgebonden materialen ondergaan een volumetrische verandering tijdens hun

uithardingsproces. Verlies van water aan het oppervlak van het cementhoudende materiaal dat

zich nog in plastische toestand bevindt, kan leiden tot een contractie dat plastisch krimpen

wordt genoemd. Scheuren door plastische krimp worden beperkt door het voorkomen van

evaporatie onmiddellijk na het storten van het cementhoudende materiaal. Volumetrische

krimp ten gevolge van chemische krimp (gehydrateerd cement is minder groot dan water en

ongehydrateerd cement) treedt ook op, maar is bij normale waarden voor de water/cement ratio

kleiner dan de krimp door droging.

Met krimp wordt rekening gehouden bij het ontwerp van de betonnen componenten en

bij de eisen van de bouwtechnieken [HS-8].

5.3.2.8 Thermische scheuren.

In een korte tijdsperiode geven cementhoudende materialen warmte af tijdens het hydrateren.

De resulterende thermische belasting en krimp kunnen scheuren veroorzaken. Het toepassen

van cementsoorten met een lage hydratatiewarmte (LH) garandeert een lage thermische

belasting en krimp voor de monolieten. Voor de modules met een grotere wanddikte is een

specifiek opvolgingsprogramma met betrekking tot de temperatuur gepland, zowel voor de

DEF als voor de thermische scheuren (bijvoorbeeld de demonstratietest). Door juiste

ontwerpmaatregelen kunnen thermische scheuren zoveel mogelijk worden vermeden

[HS-8].

5.3.2.9 Door corrosie geïnduceerde scheuren

Corrosie van het wapeningsijzer is één van de belangrijkste problemen die de duurzaamheid

van betonnen constructies kan aantasten. Bij corrosie van wapeningsijzer creëert de chemische

reactie corrosieproducten die meer volume innemen dan het oorspronkelijke wapeningsijzer.

Hierdoor ontstaan radiaal uitzettingsspanningen rondom de wapening. Dit resulteert in lokale

radiale scheuren die leiden tot splijten van het beton. De geometrie van de scheuren is

afhankelijk van de geometrie en de lokale mechanische eigenschappen van het beton en het

wapeningsijzer en van de bestaande scheuren en belastingen. Een eerste evaluatie van de

timing en geometrie van de scheuren binnenin de monolieten als gevolg van corrosie werd

uitgevoerd [OD-206]. Een belangrijke onzekerheid in deze evaluaties is de evolutie van de



A-afval te Dessel


mechanische eigenschappen van het gewapend beton dat processen zoals carbonatatie en

uitloging heeft ondergaan (welke de modulus van Young, de treksterkte, de Poisson factor, de

scheurenergie, de eigenschappen van de ijzer-beton-interface beïnvloeden).

Het ontstaan van actieve corrosie is het belangrijkste proces dat de levensduur van betonnen

componenten bepaalt (zie paragraaf 5.3.2.12). In de praktijk wordt de levensduur van de

betonnen componenten bepaald door het tijdstip waarop actieve corrosie van het

wapeningsijzer start.

5.3.2.10 Vorst/dooicycli.

Degradatiemechanismen van beton zijn gerelateerd aan herhaalde vorst/dooicycli. De kans op

schade is groter wanneer er een significante graad van waterverzadiging in het beton aanwezig

is. Er zijn twee soorten degradatie door vorst/dooi: microscheuren die over de hele betonmassa

zijn verdeeld en/of de afbrokkeling van het oppervlak (afschilferen).

Overeenkomstig de goede praktijk zal vers gestort beton, hetzij voor modules of caissons, niet

worden blootgesteld aan vorst tijdens de periode waarin het beton hiervoor gevoeliger is.

De omgevingsfactoren aan de binnenzijde van de modules [OD-233] zijn zodanig dat het

materiaal niet blootgesteld zal zijn aan vorst door de aanwezigheid van een isolerende dak [HS-

8; OD-187, paragraaf 2.2.4]. Het is echter niet uitgesloten dat de modules gedurende een korte

periode vóór de realisatie van de afdekking zullen worden blootgesteld aan vorst. Deze periode

moet echter relatief kort zijn. Het beton zal eveneens voldoen aan de vereisten vermeld in de

betreffende normen om resistent te zijn aan dergelijke omstandigheden. (Milieuklasse EE3 in

overeenstemming met de normen NBN EN 206-1 en NBN B15-001). Na de operationele fase

zullen de constructies beschermd worden door een aarden afdekking en zullen deze niet langer

blootgesteld zijn aan vorst.

Tot slot tonen de peeling testen aan dat het beton goed stand houdt onder de vorst/dooicycli

[OD-187, paragraaf 2.2.4].

Vorst/dooicycli lijken geen potentieel kritisch proces te zijn dat de levensduur van de

kunstmatige barrières beperkt.

5.3.2.11 Kruip

Kruip is de tijdsafhankelijke stijging van de spanning onder aanhoudende constante belasting

die plaatsvindt na de eerste ladingsbelasting. Kruip kan worden onderverdeeld in een drogende

en een niet-drogende component. De drogende component is een bijkomende kruip die

optreedt tijdens blootstelling aan een milieu met lagere relatieve vochtigheid tijdens het

uitharden. Niet-drogende kruip wordt de basiskruip genoemd en is de tijdsafhankelijke stijging

van de spanning onder aanhoudende constante belasting die plaatsvindt in een betonnen

proefstuk waarin vochtverlies of opname van vocht wordt voorkomen.

Mechanismen en theorieën die kruip bij beton beschrijven, zijn complex en niet volledig

ontwikkeld of begrepen.

Wij constateren echter dat als krimpen van beton spanningen veroorzaakt in het materiaal, de

trek-kruip de krimp tegengaat als een spanningsrelaxatie mechanisme (toekomstige O&O-



A-afval te Dessel


werkzaamheden naar het gedrag van beton op jonge leeftijd zal de onzekerheden nog verder

verminderen met betrekking tot dit mechanisme).

Omdat de belastingen die aan de kunstmatige barrières worden opgelegd, verwacht

worden beperkt te zijn (dit moet bevestigd worden door de demonstratietest) ten aanzien

van de mechanische eigenschappen van het beton gedurende zijn levensduur, blijkt kruip

geen potentieel kritisch proces te zijn dat de levensduur van de kunstmatige barrières

beperkt [OD-187, paragraaf 2.3.2].

5.3.2.12 Impact van klei- en zeolite-achtige materialen en silicaten

De potentiele vorming van klei- en zeolite-achtige materialen en de silicaten aanwezig in de

omgeving van de bergingssysteem worden op de volgende manier in acht genomen:

Voor silicaten werden er simulaties uitgevoerd met verschillende type van kleiwater (twee met

Si en twee zonder Si) [OD-039, Table 12]. Uit de simulatie [OD-039, Table 44] wordt er

aangetoond dat:

Silicium heeft geen significante impact op de degradatie-snelheid voor de betontoestanden

I en II (minder dan ~ 5%).

Silicium heeft een kleine invloed op de degradatie-snelheid voor de betontoestanden III (~

10%).

Voor chemisch gedrag van Si, afkomstig van C-S-H-fase, zie figuur 5.3.

Er wordt vastgesteld in deze simulaties [OD-039, Table 44] dat bodemwatersamenstellingen

meer aggresief zijn dan het kleiwater, en dus leiden ze tot een hogere degradatiesnelheid van

betontoestand (III).

Voor de veiligheidsstudies worden bijgevolg de bodemwatersamenstellingen gebruikt. Het

potentiel gunstig effect van de formatie van kleiachtige materialen op de sorptiecapaciteit

wordt buiten beschouwing gelaten in de veiligheidsevaluatie.

5.3.2.13 Compatibileit van het afval met de cementgebaseerde barrières [OD-187,

paragraaf 3]

Deze paragraaf geeft een eerste overzicht van de compatibiliteit tussen het afval en de

cementgebaseerde barriers. Voor een beschrijving van het afval [HS-6, paragraaf 6.2.2]. De

compatibiliteit van het afval met de cementgebaseerde barrieres zal aangetoond worden in de

conformiteitsdossier, familie per familie [HS-6, paragraaf 6.3.4].

De impact van de temperatuur en van de bestraling worden niet beschouwd als een potentiële

oorzaak van degradatie van de cementgebaseerde barrières wegens hun heel lage niveaus [OD-

187, paragraaf 3.1].

Impact van het zwellen van het afval

De betreffende geconditioneerde afvalfamilies zijn:

Slib (Codering SLUDGE) geconditioneerd in bitumen (codering B).

Harsen (Codering RESIN) geconditioneerd in een standaard cementmatrix;



A-afval te Dessel


Aangezien dat bariumsulfaat het gros uit maakt van de zouten aanwezig in bitumenafval

(codering SLUDGE) wordt er geen zwellingsproces voor bitumenafval verwacht. [OD-187,

paragraaf 3.3]. Bariumsulfaat heeft immers een lage oplosbaarheid en heeft geen

hygroscopische eigenschappen. Door het gebruik van een hoogovencement (equivalent CEM

III B) voor het conditioneeren van harsen, wordt er geen zwellingsprocessen verwacht.

Uitloogtesten uitgevoerd op stalen van verschillende verwerking- en

conditioneeringscampagnes van Doel tonen het goede gedrag van dit type afval in contact met

water aan [OD-187, paragraaf 3.4].

Als resultaat hiervan werd het zwellen van bitumen of harsen niet beschouwd als een potentiële

oorzaak van degradatie van de cementgebaseerde barrières.

Impact van de aanwezigheid van chloriden

Geconditioneerde afvalfamilies met mogelijk hoge chlorideconcentraties zijn de evaporator-

concentraten (codering CONCT) met als mogelijke impact:

een depassivatie van de wapening. Deze impact kan vandaag niet uitgesloten worden en

specifieke oplossingen zullen hiervoor ontwikkeld worden.

Een impact op de sorptie van radionucliden (verstoring van de veiligheidsfunctie R3) door

complexatie of alteratie van de C-S-H-fase. Deze impact is beschouwd door rekening te

houden met correctiefactoren [HS-15, paragraaf 15.4.2].

Impact van de aanwezigheid van cellulosehoudende stoffen

De betreffende geconditioneerd afvalfamilies zijn de families met cellulosehoudende stoffen.

Het degradatieproduct, ISA, van de cellulosehoudende stoffen is een complexerend agens met

als mogelijke impact een complexatie van radionucliden (verhoging van hun mobiliteit,

verstoring van de veiligheidsfunctie R3). Deze impact is beschouwd door rekening te houden

met correctiefactoren [HS-15, paragraaf 15.4.1].

Impact van de aanwezigheid van PVC

De betreffende geconditioneerde afvalfamilies zijn de families (codering NCOMP en SCOMP)

die PVC kunnen bevatten. De degradatieproducten van PVC (phtalaten in het bijzonder)

kunnen leiden tot een mogelijke complexatie van radionucliden (verhoging van hun mobiliteit,

verstoring van de veiligheidsfunctie R3). Uit literaatuuronderzoek blijkt er dat geen

significante impact wordt verwacht op de sorptiecapaciteit van cement door de aanwezigheid

van PVC [OD-187, paragraaf 3.6]. Voor deze speciefieke afvalfamilies, deze aspecten zullen

verder behandeld worden in het conformiteitsdossier [HS-6, paragraaf 6.3.4].

Impact van de corrosie van metalen

Wegens de zeer lage corrosiesnelheid van staal in een gecementeerde omgeving, wordt er geen

impact verwacht op de cementgebonden barrieres [OD-187, paragraaf 3.5.1]. Deze lage

corrosiesnelheid van staal impliceert dat ook de verpakking van de primaire collo, zelf als ze

niet volledig waterdicht zijn, een belangrijke bijdrage zullen leveren aan het beperken van het

uitlogen van radionucliden en aggresieve species (veiligheidsfunctie R1) [OD-187, paragraaf

3.7].



A-afval te Dessel


Voor aluminium wordt er geen impact verwacht [OD-187, paragraaf 3.5.2]:

ofwel wordt er lithiumnitraat toegevoegd tijdens het conditioneren van aluminiumhoudend

afval in een gecementeerde matrix,

ofwel is het aluminium in de supergecompacteerde persschijven en is er dus geen

rechtsreeks contact tussen aluminium en cementgebonden materiaal.

Impact van de biodegradatie van het afval

Voor de evaluatie van de initiatiefase van de corrosie van het wapeningsijzer wordt er alleen

rekening houden met atmosferische carbonatatie. Om deze hypothese te valideren wordt er een

evaluatie gedaan van de buffercapaciteit van de monolieten voor CO2 afkomstig van

biodegradatie van organische componenten in het geconditioneerd afval.

De betreffende geconditioneerde afvalfamilies zijn de families die belangrijke hoeveelheden

van organische stoffen kunnen bevatten:

De supergecompacteerde persschijven van niet-brandbaar afval (Codering SCOMP) die

PVC kunnen bevatten;

De harsen (Codering RESIN) geconditioneerd in een standaard cementmatrix of in een

polymeermatrix (codering R);

Het slib (Codering SLUDGE) geconditioneerd in bitumen (codering B).

Gebaseerd op penaliserende hypothesen voor de productie van CO2 bij biodegradatie van

organische componenten in het afval [OD-187, paragraaf 4] wordt er aangetoond dat de

buffercapaciteit van de monolieten groot genoeg is voor de supergecompacteerde persschijven

van niet-brandbaar afval en de harsen geconditioneerd in een standaard cementmatrix.

Voor de harsen geconditioneerd in een polymeermatrix en bitumenafval moet de impact van

deze interne carbonatatie bestudeerd worden. Voor deze specifieke afvalfamilies zullen deze

aspecten verder behandeld worden in het conformiteitsdossier [HS-6, paragraaf 6.3.4].

5.3.2.14 Evaluatie van de levensduur van de gewapend betonnen barrières

De voorziene levensduur van de betonnen barrières is belangrijk voor zowel het ontwerp als de

langetermijnveiligheidsevaluatie van de bergingsinrichting.

In deze paragraaf wordt ingegaan op de mogelijke impact van de verschillende chemische

degradatieverschijnselen van cementmatrices op de kunstmatige barrières. Dit hoofdstuk is een

samenvatting van rapport [OD-187] waarnaar wordt verwezen voor een uitgebreide

bespreking.

De twee fenomenen die werden geselecteerd om een evaluatie te maken van de levensduur12

van de betonnen constructies zijn uitloging (ontkalking) en carbonatatie. Deze processen,

naast hun impact (indien aanwezig) op de eigenschappen van het beton, leiden tot een

geleidelijke daling van de pH in het materiaal dat uiteindelijk op min of meer lange termijn,

12 De levensduur komt overeen met het beginperiode van de corrosie van de wapening (passieve corrosie modus).



A-afval te Dessel


afhankelijk van het scenario, leidt tot een depassivatie van de wapening. Wapeningscorrosie is

een van de voornaamste oorzaken van degradatie van gewapend beton en is bepalend voor zijn

levensduur.

De doelstelling is om de elementen en de kwalitatieve (zelfs semi-kwantitatieve) argumenten13

te geven die gebruikt kunnen worden om de grootte-orde te bepalen.

Aannames en randvoorwaarden toegepast om de levensduur van de barrières te

evalueren

Om de mogelijke gevolgen van uitloging en carbonatatie op de levensduur van de kunstmatige

barrières te evalueren worden de volgende aannames en randvoorwaarden toegepast [OD-187,

paragraaf 2.3.2]:

de toegelaten verschillen in de betonformule tijdens de uitvoering in vergelijking met de

referentiesamenstelling zijn zodanig dat deze geen significante invloed hebben op de

eigenschappen en kenmerken (en dus ook op het langetermijngedrag),

de constructies hebben geen scheurtjes die het chemische degradatieproces in belangrijke

mate kunnen beïnvloeden, bijvoorbeeld door het transport van agressieve elementen te

stimuleren (geen chemo-transport-mechanische koppeling),

een homogene structuur wordt beschouwd (de relevantie van deze veronderstelling zal

onderwerp zijn van een adequaat toezichts- en onderzoeksprogramma),

er is waarschijnlijk geen kruip die de langetermijnintegriteit van de constructies aantast

[OD-187, paragraaf 2.3.2],

de afdekking handhaaft haar beschermende rol voor de betonconstructies tot op het einde

van de nucleaire reglementaire controlefase en blijft deze functie gedeeltelijk vervullen na

deze periode (geleidelijke degradatie),

de toegepaste materialen, in het bijzonder die van de afdekking, bevatten geen agressieve

elementen (zoals chloriden en/of sulfaten) in hoeveelheden die een potentiële bron van

degradatie kunnen zijn.

Alleen de eerste twee punten worden in dit hoofdstuk behandeld (de andere punten met

betrekking tot de multi-lagen afdekking worden behandeld in [OD-065]).

Formulespreiding voor de aanmaak van het beton

Een gedetailleerde gevoeligheidsstudie werd uitgevoerd om het toegelaten

samenstellingsgebied voor de aanmaak van beton te bepalen [OD-134]. Aggregaten en cement

van verschillende productiesites werden gebruikt voor deze studie. Vers en uitgehard beton

werden gekarakteriseerd om de invloed van de verschillende parameters op de

betoneigenschappen te evalueren. De resultaten tonen duidelijk aan dat voor de ingestelde

samenstelling, het beton grotendeels ongevoelig is voor variaties op de formule. In dit

samenstellingsgebied wordt de toegepaste aanname derhalve geverifieerd, namelijk dat om de

13 "Meerdere lijnen van het bewijs"



A-afval te Dessel


duurzaamheid van het beton te evalueren, een goede approximatieve waarde van de

betoneigenschappen kan gebaseerd worden op de eigenschappen van de

referentiesamenstelling. De naleving van het samenstellingsgebied, dewelke opgelegd zal

worden voor de aanmaak van beton, zal gegarandeerd worden door een strikt

kwaliteitsborgingsprogramma (QA) dat alle productiefasen zal omvatten met inbegrip van het

implementeren van de kwalificatiefase [HS-7, HS-8].

De initiële toestand van de scheuren in het beton

Er zijn verschillende processen die scheurvorming in het beton kunnen veroorzaken. Voor

zowel de modules als de monolieten is het beperken van krimp een belangrijk element voor het

garanderen van een optimale duurzaamheid van het beton. Als we een geschikte samenstelling

voor het beton definiëren (e.g. lage hydratatie warme, kalksteenagregaten [OD-187, paragraaf

2.3.2.2]) en de goede praktijken met betrekking tot het realiseren van de constructies en de

uithardingsomstandigheden naleven (nabehandeling [HS-7 paragraaf 7.5; HS-8, paragraaf 8.6

en 8.8]), dan zijn er twee verschijnselen die kunnen bijdragen tot scheurvorming van het beton

op jonge leeftijd: endogene en thermische krimp. In de praktijk zijn de scheuren als gevolg van

verhinderde krimp de meest verontrustende voor de kwaliteit en de duurzaamheid van het

beton. De belangrijkste oorzaken van scheurvorming zijn, met uitzondering van de

degradatiefenomenen gekoppeld aan de omgeving, meestal het gevolg van uitdrogingskrimp

en/of overmatige mechanische beperkingen. Zelfs indien er geen scheurvorming optreedt in het

jonge beton, dan kunnen de spanningen die veroorzaakt worden door autogene of thermische

krimp vervolgens bijdragen tot scheurvorming van het beton veroorzaakt door andere

mechanismen.

Onzekerheden met betrekking tot scheurvorming

De normen en voorschriften met betrekking tot de beperking van scheurvorming kan

aanleiding geven tot een aantal vragen [OD-187, paragraaf 2.3.2.2]. Bijvoorbeeld, terwijl de

breedte van de scheuropening in functie van het structuurtype en de omgevingsomstandigheden

wordt vermeld, blijven de aspecten met betrekking tot de diepte van de scheuren nagenoeg

steeds onvermeld. De scheuren dienen als preferentiële transportwegen voor agressieve stoffen

(chloriden, koolstofdioxide) en zijn in staat om vroegtijdige corrosie van de wapening te

veroorzaken. In de literatuur [OD-187, paragraaf 2.3.2.2] variëren de waarden voor de

maximaal toelaatbare opening van oppervlaktescheuren tussen ongeveer tien en enkele

honderden micrometer (µm). Het effect van scheurvorming op corrosie van de wapening staat

nog steeds ter discussie. Het ontbreken van een consensus over dit onderwerp wordt verklaard

door het feit dat vele andere parameters (en hun synergie) het gedrag bepalen met betrekking

tot de corrosie van de wapening, zoals de kwaliteit, dikte en samenstelling van het beton, de

kwaliteit van het raakvlak tussen beton en wapeningsijzer, omgevingstoestand, de aard van de

scheuren, mechanische beperkingen, verschijnselen die scheurvorming veroorzaken (en de

ontwikkeling ervan in tijd), de levensduur van de constructies, enzovoort. Dwarse scheuren

kunnen leiden tot corrosie van het wapeningsijzer door het bevorderen van uitwisseling met de

externe omgeving (met inbegrip van het transport van agressieve agens naar de wapening). De

uitgeoefende druk door corrosieproducten op het beton kan eveneens scheurvorming in de



A-afval te Dessel


lengterichting veroorzaken. Deze scheuren langs de wapening vergroten het oppervlak

toegankelijk voor agressieve elementen waardoor de corrosie over een groter segment wordt

uitgespreid. Al lijkt er in de literatuur geen algemene consensus te zijn over een kritische

drempelwaarde voor de maximaal toelaatbare opening van scheuren, er mag niet worden

geconcludeerd dat de gerapporteerde gegevens tegenstrijdig zijn. Deze verscheidenheid van

bevindingen weerspiegelt de complexiteit van de processen en in het bijzonder het specifieke

karakter dat inherent is voor elk geval. Een waarde voor de scheuropening kan niet worden

bepaald zonder inachtneming van de context waarin deze is bepaald, in het bijzonder het

toegepaste experimentele protocol. Als gevolg hiervan heeft de absolute vergelijking van deze

parameter zonder rekening te houden met de context, geen belangrijke betekenis. En aantal

auterus benadrukken dat het niet zozeer de scheuropening is die de bepalende factor is, maar of

deze wel of niet doorgaand is, op voorwaarde althans dat de scheurbreedte minder dan ~ 300

µm bedraagt. Indien een niet-doorgaande scheur de wapening bereikt, dan ontstaat corrosie van

de wapening onderaan de scheur en dit wordt snel gevolgd door een inactieve fase. Deze fase

resulteert in een zelfdichtend fenomeen. De belangrijkste mechanismen die gebruikt worden

om zelfdichting uit te leggen zijn:

de vorming van corrosieproducten onderaan de scheur die een verstopping veroorzaken;

afzetting van verschillende vaste deeltjes;

neerslag van calciet;

hydratatie door watervrije cementkorrels die aanwezig zijn gedurende verschillende jaren.

De zwelling van de hydraterende fasen in contact met water kan eveneens bijdragen tot de

zelfdichting. Hoewel de zelfdichting van ouder beton voornamelijk het gevolg lijkt van

neerslag van calciet, blijkt de hydratatie van watervrije cement het proces te zijn dat

hoofdzakelijk verantwoordelijk is voor de zelfdichting van jong beton (en dit zolang geschikte

hydratie-omstandigheden worden gehandhaafd). We zien dus dat het effect (of het gebrek aan

effect) van scheuren op wapeningscorrosie in verband staat met zelfdichtende fenomenen. Dit

fenomeen regelt zichzelf door een aantal parameters eigen aan de intrinsieke eigenschappen

van het beton en de omgevingsomstandigheden. Hierdoor is het niet verwonderlijk dat ook in

dit geval het interval voor de waarden die gerapporteerd worden in de literatuur voor de

maximum toelaatbare opening waarvoor ‘gegarandeerde’ zelfdichting van scheuren optreedt,

varieert tussen ongeveer tien micrometer en enkele honderden micrometer.

Het zelfdichtend proces beperkt de toegankelijkheid, niet alleen voor de agressieve agens maar

eveneens, tot op een bepaalde hoogte, voor zuurstof. Indien, zoals vaak het geval is, de scheur

onderaan verzadigd is met water, dan is er een repassivatie van de aangetaste zone (basische-

oplossing). Deze waarnemingen werden gemaakt op verschillende constructies die tientallen

jaren oud zijn. De extrapolatie en de relevantie van de mechanismen verklaard over periodes

van enkele honderden jaren is nog onzeker.

Hoewel de vele onderzoeken die reeds werden uitgevoerd er niet in slagen een consensus te

bereiken over de maximaal toegestane opening voor scheuren, leiden ze echter wel naar

sommige trends:



A-afval te Dessel


De zelfdichting kan blijkbaar plaatsvinden in heel variërende omgevingen, van

omstandigheden zoals deze die zich voordoen bij ondergedompelde constructies of deze

die blootgesteld worden aan droog/natcycli. De aanwezigheid van water is echter een

dominante factor voor zelfdichting.

Het blijkt dat er een drempel is voor de maximaal toelaatbare opening voor scheuren

waarvoor geen significant effect wordt waargenomen bij de corrosie van wapeningsijzer,

althans voor niet-doorgaande scheuren. De maximaal toelaatbare opening is onder andere

afhankelijk van het structuurtype en de blootstellingsomstandigheden.

Om deze onzekerheden te verminderen worden specifieke ontwerpmaatregelen en

uitvoeringsprocedures voorzien om de breedte van de scheuren te beperken:

het ontwerp wordt zo gemaakt om de opening van de scheuren te beperken tot de 200 µm

voor de caisson [HS-7] en tot de 300 µm voor de modules [HS-8];

passende uithardingsomstandigheden tijdens de constructie worden toegepast;

een specifieke volgorde bij de constructie is voorzien om de opening van de scheuren te

beperken [HS-8].

De realisatie van prototypes (voor de monolieten) en van een demonstratietest (voor de

modules) zal de validatie van deze keuzes mogelijk maken.

Recente studies tonen aan dat de scheuropeningen aan het oppervlak slechts in zeer geringe

mate verband houden met de blootstellingsvoorwaarden die gelden voor de wapening. Dit kan,

althans gedeeltelijk, de afwezigheid verklaren van een sterke correlatie tussen corrosie en de

openingen van scheuren (aan het oppervlak) in vele studies. De scheuropeningen ter hoogte

van de wapening worden in hoofdzaak bepaald door de spanning op deze wapening. De

scheuropeningen zullen aanzienlijk verminderen van het betonoppervlak tot wapening. Deze

resultaten kunnen ook de schijnbare tegenstelling van de gegevens in de literatuur verklaren

met betrekking tot de invloed van de scheuropeningen bij wapeningscorrosie. De

aanbevelingen voor de ‘ontwerpcodes’ die momenteel worden gebruikt, worden ter discussie

gesteld voor zover de scheuropeningen bij de wapening een relevantere indicator zijn voor de

beoordeling van corrosierisico's. Ander recent gepubliceerd werk richt zich eveneens op vroege

scheuren in beton en toont aan dat het toepassen van een kleine druk (> 0,2 N/mm2) in de

aanwezigheid van water resulteert in de zelfdichting van scheuren14

. Zelfdichting van scheuren

is waarschijnlijker wanneer er een lage hydratatiesnelheid is in de cement. Bij afwezigheid van

druk heeft zelfdichting meer tijd nodig. Zoals reeds vermeld door vele auteurs kunnen de

toegepaste uithardingsomstandigheden de duurzaamheid van het beton significant beïnvloeden

(in dit geval altijd de optimale uithardingsomstandigheden aanhouden voor de hydratatie van

de watervrije cementkorrels).

Wanneer aan het einde van de hydratatieproces de temperatuur begint te dalen, zullen de

zijkanten van de buitenwanden van de modules worden gecomprimeerd. Elke scheur die

14 Niet-doorgaande scheuren tot een opening van 150 µm



A-afval te Dessel


tijdens deze periode wordt gevormd, wordt hierdoor zelf gecomprimeerd. Dit is een gunstige

situatie voor zelfdichting (indien aan de noodzakelijke hydratatievoorwaarden is voldaan).

Tot slot vermelden we een experiment dat momenteel wordt uitgevoerd op de El Cabril site in

Spanje. Een geïnstrumenteerde monoliet werd geïnstalleerd op de bergingssite, half-begraven

en wordt gemonitord sinds 1995. De resultaten tonen aan dat de wapening nog steeds is

gepassiveerd; er werd geen teken van actieve corrosie waargenomen.

In het perspectief van de omstandigheden waaraan de betonnen constructies (modules,

monolieten) zullen onderworpen worden, namelijk:

handhaven van gepaste uithardingsomstandigheden;

niet-beperkende spanning uitgeoefend op de wapening in normale werkomstandigheden

(geen dynamisch systeem dat mogelijkerwijs kan tussenkomen in het zelfdichtingsproces

en/of kan leiden tot een heropening van de scheuren).

is de conclusie dat de verwachte scheuren relatief beperkt en ondiep zullen blijven

(waarschijnlijk geen penetrerende scheuren die tot aan de wapening reiken).

Na de realisatie van de afdekking moet het beton gekenmerkt zijn door een hoge graad van

verzadiging wat het zelfdichten van scheuren bevordert. Gezien de verwachte kleine

scheuropeningen in de wapening15

moet de zelfdichting gepaard gaan met repassivatie van het

potentieel gedepassiveerd ijzer (door de diffusie van hydroxylionen onderaan de scheur). Het

systeem moet derhalve snel overgaan naar een zogenaamde slapende fase (inactieve scheuren).

Tot slot willen we benadrukken dat scheuropeningen van respectievelijk 300 µm en 200 µm

opgegeven zijn voor de modules [HS-8] en de caissons [HS-7]. Deze ‘ontwerpwaarden’ zijn

zeer conservatief. Het zijn afgeleide codewaarden die conservatief moeten zijn om een

omhulling te vormen voor de onzekerheden die inherent zijn aan dit soort berekeningen

(benadering van het ontwerp, grote veiligheidsmarge). Zoals reeds vermeld voor de

bergingsinrichting verwachten we scheuropeningen die onmiskenbaar kleiner zijn dan deze

waarden en ondiep zijn indien ze voorkomen. Dit wordt in ieder geval bevestigd door het

onderzoek op de prototypes (monolieten) die reeds werden geproduceerd. De huidige

demonstratietest (module) zal eveneens informatie over dit onderwerp verschaffen.

Specifieke onzekerheden met betrekking tot de carbonatatieprocessen

De carbonatatie van cementmatrices kan vergezeld gaan van een krimpfenomeen dat

mogelijkerwijs kan leiden tot scheuren. Deze carbonatatiekrimp is gedeeltelijk te wijten aan

ontkalking van gehydrateerd calciumsilicaten (C-S-H)16

. Significante effecten zullen alleen

optreden als de Ca/Si verhouding van de C-S-H een waarde bereikt kleiner dan 1,2. Bij

gemengde cementsoorten (met het toevoegen van bijvoorbeeld slakken en/of vliegas) worden

de meest duidelijke effecten gerapporteerd. Dit lijkt de overheersende rol van C-S-H bij dit

15 Mechanische beperkingen beperken zich tot de wapening (scheuropeningen zijn duidelijk kleiner dan diegene die

aanwezig zijn aan de oppervlakte). 16 Andere mechanismen kunnen ook bijdragen tot dit krimpfenomeen, zoals krimp door hydratatie gekoppeld aan de

productie van water door bijvoorbeeld carbonatatie.



A-afval te Dessel


fenomeen te bevestigen. Bovendien toont recent gepubliceerde gegevens17

aan dat de scheuren

zich beperken tot het gecarbonateerd gedeelte (afwezigheid van scheuren in het solide gedeelte

van het materiaal). Type CEM I-cement wordt gekenmerkt door een hogere concentratie

portlandiet dat hoofdzakelijk verantwoordelijk is voor het chemisch bufferend vermogen van

het beton. Bovendien blijken literatuurgegevens de aanname van primaire carbonatatie van het

portlandiet voor dat van de C-S-H te bevestigen. Voor een op CEM I gebaseerde beton zullen

de gevolgen van scheuren op de corrosie dus alleen optreden na depassivatie van de wapening.

Het carbonatatiefront dat de depassivatie veroorzaakt zal de wapening bereiken vooraleer een

vergaande ontkalking van de C-S-H optreedt.

Gezien enerzijds de literatuurgegevens (tenminste voor op CEM I gebaseerde beton) en

anderzijds van de intrinsieke kenmerken van het geselecteerde beton (de concentratie aan

portlandiet in het beton ligt tussen 4,8% en 4,3% in gewicht18

), zal het krimpfenoneem dat

gerelateerd is met de carbonatatie geen invloed hebben op de levensduur van de

kunstmatige barrières.

Uitloging - ontkalking van cementgebonden materialen [OD-187, paragraaf 2.3.3]

De ontkalking van cementgebonden materialen is bijzonder ernstig in contact met relatief

neutrale of zure oplossingen. Dit proces combineert dat diffusie (transport van materiaal) met

chemische reacties als oplossen-neerslag van mineralen. Portlandiet en gehydrateerde

calciumsilicaten (C-S-H) zijn de verbindingen die de evolutie van het systeem bepalen. De

omvang van dit degradatieproces is afhankelijk van vele parameters die verband houden met

zowel de intrinsieke eigenschappen van het cementmateriaal (type cement en aggregaten,

water/cement verhouding, snelheid van optreden van scheuren, ...) en omgevingsfactoren

(samenstelling van de waterfase, temperatuur, dynamische of statische voorwaarden ...).

Aangezien dit proces gestuurd wordt door diffusie, wordt het gekenmerkt door een zeer

langzame kinetiek.

In verband met dit fenomeen is de vraag of dit kan leiden tot een depassivatie van de wapening

binnen een termijn van enkele honderden jaren. In dit verband zijn de in situ-studies op

constructies, die een natuurlijke degradatie ondergaan in soortgelijke omstandigheden als deze

die zullen heersen tijdens de oppervlakteberging, van bijzonder belang. Naast andere zaken

linken deze studies testen (vaak versneld) uitgevoerd in het lab en de mechanistische modellen

die hiervan zijn afgeleid.

De eerste studie heeft betrekking op constructies (waterreservoirs en bruggen) variërend van

enkele tientallen jaren tot ongeveer honderd jaar oud in de gebieden rond Stockholm. De

uitloogdiepten bevinden zich op intervallen tussen 4 mm en 10 mm afhankelijk van het type

beton en de blootstellingstijd. De extrapolatie van deze gegevens over een periode van 1 000

jaar geeft een penetratiediepte van het uitloogfront tussen 8 mm en 20 mm. Ook werd

vastgesteld dat de C-S-H in staat was om een aanzienlijke hoeveelheid calcium te verliezen

zonder dat deze ontkalking gepaard ging met krimp.

17 Versnelde testen (hoge CO2 concentraties). 18 Tussen 27% en 32% in gewicht vergeleken met het cement



A-afval te Dessel


In de tweede studie onderzochten de auteurs ook stalen van in gebruik zijnde constructies,

eveneens met een leeftijd variërend van enkele tientallen jaren tot een eeuw. De stalen komen

van waterdistributie- en waterzuiveringsinstallaties, funderingen en stuwdammen uit

verschillende plaatsen in Japan.

We stellen een brede spreiding van de resultaten vast afhankelijk van het type beton en de

blootstellingsomstandigheden. Geschat wordt dat de ontkalkingsdiepte, die verband houdt met

het portlandiet, zich bevindt in het interval 10 mm tot 100 mm. De uitloging van C-S-H blijft

echter zeer beperkt en bedraagt in alle gevallen minder dan 5 mm. De ontwikkelde modellen,

die een onderdeel zijn van deze studie, voorspellen ontkalkingsdieptes tussen 20 mm en 70 mm

over een periode van 1 000 jaar (niettegenstaande de overweging van belangrijke

randvoorwaarden, zoals een met water verzadigde omgeving en een Ca-concentratie op het

betonoppervlak gelijk aan nul).

Het is belangrijk op te merken dat het ontkalkingsfront verbonden met de C-S-H, slechts een

diepte bereikt in grootteorde van 20 mm na 1 000 jaar, steeds afhankelijk van de toegepaste

modellen. Dit betekent dat voor een betondekking van 4 cm de pH ter hoogte van de wapening,

die wordt opgelegd door de drempelwaarden van de C-S-H (in de veronderstelling van een

uitloging van portlandiet), ten minste ongeveer 11,5 zal bedragen. Deze waarde is nog steeds

groter dan de drempelwaarde19

(pH ~ 10,5) waaronder een depassivatie van de wapening

mogelijks kan optreden.

De derde studie is bijzonder relevant omdat het gaat om de oppervlaktebergingsinstallatie die

in El Cabril door ENRESA werd gerealiseerd. Een belangrijke O&O- en toezichtsprogramma

werd geïmplementeerd op deze site. Deze experimentele processen worden gecombineerd met

belangrijk modelleerwerk. Dit voorbeeld is des te meer relevant omdat het ontwerp

vergelijkbaar is met dat wat ontwikkeld werd in het kader van het Belgische project de Dessel.

Huidige schattingen resulteren in een uitlogingsdiepte van 2 mm over een periode van 80 jaar.

Uitloogtesten werden uitgevoerd op het geselecteerde beton voor de monolieten als onderdeel

van het karakterisatieprogramma. De verkregen resultaten tonen aan dat het beton een goede

weerstand heeft tegen uitloging.

Gebaseerd op de gegevens in de literatuur en de resultaten van de uitlogingsproeven blijkt dat

het uitlogingsproces niet het bepalend fenomeen is voor de levensduur van de constructies

binnen de eerste eeuwen en zelfs gedurende een periode van ongeveer duizend jaar. Het

uitlogingsfenomeen zal gedurende deze periode niet leiden tot een depassivatie van de

wapening. Het SCK CEN heeft ook de chemische degradatie van beton als gevolg van

uitloging gemodelleerd [OD-063]. De verkregen resultaten bevestigen deze conclusies en tonen

aan dat dit degradatiemechanisme de levensduur van de kunstmatige barrières niet aantast.

Over een langere termijn is het uitlogingsfenomeen duidelijk een zeer belangrijk fenomeen dat

de evolutie van het systeem regelt. Onder andere bepaalt het de verandering van de pH van het

19 De pH waarden voor depassivatie zijn afhankelijk van de samenstelling van de oplossing (10,5 heeft betrekking op

de bovenste limiet).



A-afval te Dessel


systeem. Dit is een belangrijke parameter waarmee rekening moet worden gehouden om de

sorptie van radionucliden te kwantificeren. Dit werd reeds besproken in parragraaf 5.3.1.3.

Carbonatatie van beton

Gezien het bovenstaande blijkt dat het vaststaat dat carbonatatie van beton het bepalende

fenomeen is voor de levensduur van de constructies.

Atmosferische carbonatatie (bij onverzadigde omstandigheden) zal voor ons bijna uitsluitend

van belang zijn omdat de diffusie van CO2 10 000 keer sneller gaat in de gasfase dan in

oplossing. Deze keuze (onverzadigde beton) is gebaseerd op de meest nadelige omstandigheid

voor de evaluatie van de levensduur van het gewapend beton in de kunstmatige barrières die

onderhevig zijn aan carbonatatie.

Om de langetermijnsevolutie en de veiligheid van het bergingssysteem te evalueren worden,

indien nodig, andere omstandigheden geselecteerd die overeenkomen met het meest nadelige

geval voor het fenomeen dat in rekening wordt gebracht. Derhalve wordt om de invloed van

ontkalking op de eigenschappen van het beton en het uitlogen van radionucliden te evalueren,

een verzadigde of een bijna verzadigde omgeving beschouwd. Er is geen tegenstelling in

vergelijking met de aanpak die hier wordt toegepast voor carbonatatie maar worden de meest

nadelige omstandigheden in rekening gebracht afhankelijk van het fenomeen in kwestie (de

conservatieve voorwaarden worden voor elk geval beschouwd).

Atmosferische carbonatatie

Koolstofdioxide uit de omgeving dringt het beton in gasvorm binnen en lost op in de

interstitiële waterfase in de matrixporiën. Het reageert vervolgens met de hydratatieproducten

van het cement. Deze reacties resulteren in de vorming van calciumcarbonaat. Portlandiet en

gehydrateerde calciumsilicaten (C-S-H) vormen het grootste deel van het carbonateerbaar

materiaal. Bovendien is het portlandiet hoofdzakelijk verantwoordelijk voor het bufferend

vermogen van de cementmaterialen. De portlandiet/(C-S-H) verhouding en de hoeveelheid

portland-klinker in het materiaal zijn de belangrijkste parameters die de carbonatatie van

cementgebonden materialen bepalen.

De carbonatatie van portlandiet kan in een vereenvoudigde manier worden beschreven volgens

de globale heterogene reactie:

Ca(OH)2(s) + CO2(g) CaCO3(s) + H2O

Deze reactie geeft duidelijk weer, dat de carbonatatie samengaat met het vrijkomen van water.

De carbonatatie van het portlandiet resulteert in de vorming van calciet (niet van instabiele

polymorfe tussenproducten). Hoewel portlandiet wordt beschouwd als het meest gevoelige

hydraat (het carbonatiseert als eerste), reageert de C-S-H eveneens met koolstofdioxide volgens

een gelijkaardig reactieschema:

C-S-H(s) + CO2(g) CaCO3(s) + SiO2.xH2O(s)

De carbonatatie van C-S-H resulteert uiteindelijk in de vorming van een silicagel

(gehydrateerde siliciumachtig materiaal) en calciumcarbonaat.



A-afval te Dessel


De vorming van calciet, vateriet en aragoniet wordt waargenomen bij de carbonatatieprocessen

van cementmaterialen. De vorming van de twee minst stabiele polymorfen (vateriet, aragoniet)

wordt toegeschreven aan de carbonatatie van de C-S-H. Het vateriet en het aragoniet

veranderen geleidelijk aan in calciet door oplos-/neerslagreacties.

Het carbonatatiefront is niet duidelijk en perfect gedefinieerd. De carbonatatiediepte wordt

traditioneel geschat met behulp van een pH-indicator. In dit geval fenolftaleïne waarbij de pH-

curve ongeveer 9 bedraagt. Drie zones worden gedefinieerd:

de zone met het niet-gecarbonateerd materiaal,

een overgangszone waar de hoeveelheid Ca(OH)2 geleidelijk toeneemt met de afstand tot

het oppervlak van het materiaal en ten slotte ;

een zone arm aan portlandiet (maar waar Ca(OH)2 toch overblijft).

De resterende aanwezigheid van portlandiet in het gecarbonateerde gebied wordt verklaard

door de vorming van een dichte beschermlaag van calciumcarbonaat rond de

portlandietkristallen die de uitwisselingen beperken en bijgevolg de carbonatatiereactie van

portlandiet.

Factoren die carbonatatie beïnvloeden

Deze kunnen worden ingedeeld in twee categorieën: de omgevingsfactoren en de samenstelling

van het beton. Twee parametertypes hebben een bijzondere invloed op de

carbonatatiemechanismen: parameters die het transport (toegankelijkheid) van koolstofdioxide

in het beton bepalen en de hoeveelheid carbonateerbaar materiaal.

Naast de koolstofdioxideconcentratie, die een belangrijke parameter is om de voortgang van

carbonatatie te bepalen, is er de verzadigingsgraad van het materiaal, die bepaald wordt door de

relatieve vochtigheid van de buitenomgeving. Een relatieve vochtigheid (RV) van ongeveer

50% tot 70% (afhankelijk van de betonformule20

) geeft de maximale carbonatatiesnelheid.

Voor lagere RV-waarden is de kinetiek van de chemische reacties beperkt, terwijl het transport

van koolstofdioxide in de gasfase aanzienlijk wordt beïnvloed bij een hogere RV (de

diffusiecoëfficiënt wordt zeer klein).

Externe oppervlakken (direct blootgesteld aan de elementen) zijn minder gecarboneerd dan

deze die onder een afdak staan. De verklaring hiervoor is dat regen het uitdrogen van het

betonoppervlak beperkt. Droog/natcycli verhogen de carbonatatie. De bevochtigingstijd, de

frequentie en de duur van de cycli zijn belangrijke factoren. Minder frequente en langere

bevochtigingsperioden leiden tot minder carbonatatie.

Bij constante temperatuur en vochtigheid (voor een gegeven betonsoort) is de voortgang van

carbonatatie evenredig met de vierkantswortel van de tijd (carbonatatie is een

difussiegecontroleerd proces - er wordt geen initiatiefase beschouwd). Logischerwijs neemt de

20 Voor dezelfde relatieve vochtigheid kunnen twee materialen worden gekarakteriseerd door een verschillende mate

van verzadiging



A-afval te Dessel


carbonatatiesnelheid toe met de CO2 concentratie van de externe omgeving (grotere

concentratiegradiënt).

Na het ontkisten kan het beton, dicht bij het oppervlak, snel zijn water verliezen door

uitdroging waardoor de hydratatie van deze laag beperkt wordt. De mate van hydratatie is

hierdoor kleiner en de porositeit hoger, wat de carbonatatie in deze zone vergemakkelijkt.

Bovendien worden tijdens het storten van het beton sommige aggregaten geïmmobiliseerd

tegen de bekistingswanden. Dit verschijnsel bepaalt gedeeltelijk de microstructuur van het

beton, dicht bij het oppervlak, dewelke rijker is aan fijne deeltjes en cementpasta. Dit gebied is

meer poreus, waardoor de penetratie van koolstofdioxide vergemakkelijkt wordt, maar is

eveneens rijk aan hydraten, die de neiging hebben om de voortgang van carbonatatie te

vertragen en het behouden van een hogere pH voor een langere tijd te ondersteunen. Deze

verschijnselen spelen een belangrijke rol in de duurzaamheid van beton, maar deze in rekening

brengen bij rekenmodellen is moeilijk. Om schadelijke gevolgen aan de muur te voorkomen en

de carbonatatie van de betonnen afdekking te beperken, zullen we bijzondere aandacht

besteden aan de uithardingsvoorwaarden.

De formuleparameters die waarschijnlijk het transport van koolstofdioxide (micro-structuur,

porositeit) en de reactiviteit van de gevormde hydraten beïnvloeden, hebben een effect op de

kinetiek van de carbonatatie.

Het is algemeen aanvaard dat het gebruik van een CEM I type cement in beton gunstig is

omdat de hydratatie van dit cementtype aanzienlijke hoeveelheden zeer reactieve portlandiet,

met betrekking tot de koolstofdioxide, genereert. Naast de de water/cement (W/C) verhouding

bepalen de uithardingsvoorwaarden (uitharding) in belangrijke mate de eigenschappen van het

uitgeharde beton. De water-/cementverhouding beïnvloedt in belangrijke mate de carbonatatie.

Carbonatatie vergemakkelijkt wanneer de water/cement verhouding vergroot.

De gevolgen van carbonatatie op de betoneigenschappen

Carbonatatie heeft geen negatieve invloed op de eigenschappen van de cementmatrices.

Carbonatatie beinvloed negatief de duurzaamheid van gewapend beton, niet zo zeer dat van het

cementgebonden materiaal zelf. Aangezien calciet wordt gekenmerkt door een groter molair

volume dan dat van portlandiet, leidt carbonatatie tot een lagere porositeit. Voor op CEM I

gebaseerde materialen geldt dat als er een volumevermindering van microporiën wordt

waargenomen, er een toename in macroporositeit genoteerd wordt (die echter onvoldoende is

om te leiden tot een algemene verhoging van de totale porositeit). Carbonatatiekrimp is één van

de oorzaken die naar voor wordt geschoven om de vorming van deze macroporositeit te

verklaren. De extrapolatie van deze resultaten (vorming van macroporositeit) moet nog worden

bevestigd als onderdeel van carbonatatie in natuurlijke omstandigheden. Gecarbonateerd beton

droogt sneller dan zijn niet-gecarbonateerde tegenhanger. De omvang van de

poriënverstoppingen van op CEM I gebaseerde beton is zodanig dat dit proces moet worden

opgenomen in alle mechanistische modellen. Bovendien helpt het water dat vrijkomt tijdens

carbonatatie om dit verstoppingseffect te vergroten (door het lokaal verhogen van de

verzadigingsgraad in de poriën).



A-afval te Dessel


Op CEM I cement gebaseerde gecarbonateerde cementmaterialen zien hun mechanische

eigenschappen verbeteren (verhoging van de druk- en treksterkte na consolidatie van de

microstructuur van calciet). We herhalen dat calciumcarbonaat een goed bindmiddel is dat

hoofdzakelijk de druksterkte levert in kalkmortels. Naast deze toename in druksterkte wordt

het gecarbonateerde materiaal gekenmerkt door een zwakkere plasticiteit (ductiliteit). De

breukenergie van gecarbonateerd beton ligt ongeveer 30% lager in vergelijking met deze van

goed beton, wat een hogere broosheid van het materiaal aangeeft. Ook de elasticiteitsmodulus

vergroot voor gecarbonateerd beton.

Hoewel veel microstructurele veranderingen in de gecarbonateerde materialen zichtbaar zijn, is

het niet eenvoudig om de gevolgen van deze veranderingen te evalueren op de

transporteigenschappen. Afhankelijk van het geval en de formule van de cementmatrices,

neemt de gasdoorlaatbaarheid toe of af, of blijft zelfs vergelijkbaar voor gecarbonateerde en

niet-gecarbonaterde materialen. De doorlaatbaarheid voor vloeibaar water lijkt slechts in

geringe mate beïnvloed te worden door carbonatatie. De verandering in de

transporteigenschappen volgend op de carbonatatie varieert in het bijzonder met de grootte van

de poriën in het materiaal.

Evaluatie van de levensduur van het gewapend beton van de kunstmatige barrières [OD

187, paragraaf 5]

Er is momenteel geen gevalideerd model dat het mogelijk maakt om de levensduur van een

gewapende betonnen constructie te kwantificeren over periodes van enkele honderden jaren.

Rekening houdend met de vooruitgang met betrekking tot dit onderwerp, moeten we dan ook

meer aandacht besteden aan het ‘opbouwen van vertrouwen’ dan aan het aantonen in de strikte

zin van het woord. Het vertrouwen in het bergingssysteem mag niet enkel op modellen worden

gebaseerd, maar moet worden ondersteund door robuuste oplossingen en voldoende kennis van

de potentiële degradatiemechanismen in kwestie. Het doel is niet om de levensduur met grote

nauwkeurigheid in te schatten, maar op basis van argumentatie, rekeninghoudend met

hypothesen en randvoorwaarden dewelke weerhouden zijn, de grootte-orde van levensduur in

te schatten. Om de carbonatatie van beton te evalueren is het proces als volgt:

Het gebruik van de vereenvoudigde uitdrukking tKtx =)( met x(t): gecarbonateerde

dikte op tijdstip t, K: carbonatiesnelheidsconstante (deze constante dekt de eigenschappen

van het beton, afhankelijk van de samenstelling en de blootstellingsomstandigheden aan de

omgeving. Deze waarde wordt bepaald, gebaseerd op empirische vergelijkingen of op

basis van theorie.), t: tijd.

Het toepassen van conservatieve omhullende K-waarden, die kenmerkend zijn voor

generieke blootstellingsclassificaties en de kwaliteiten van het beton. Tot op zekere hoogte

omvatten deze conservatieve omhullende waarden variaties in omgevingsomstandigheden.

Twee scenario's worden beschouwd: met en zonder initiatieperiode (een latente periode die

overeenkomt met de nodige tijd om, door carbonatatie, een pH van 9 te bereiken in de buitenste

betonschil). De vereenvoudigde formule die hierboven werd weergegeven, wordt vaak gebruikt

voor een eerste evaluatie en is een goede benadering van de carbonatatiediepte in de

cementmatrices. Zoals eerder vermeld is de kinetiek van de carbonatatie evenredig met de



A-afval te Dessel


vierkantswortel van de tijd wanneer dit proces wordt gestuurd door diffusie van

koolstofdioxide. De diffusie van CO2 is de snelheidsbepalende stap (de chemische reacties

worden verondersteld sneller te zijn dan de diffusie van CO2). In principe geldt deze

uitdrukking voor een specifiek beton en milieu (met een constante relatieve vochtigheid21

in

het bijzonder). Tijdens de operationele fase zullen de modules beschut staan (geplaatst onder

een vaste structuur). Vervolgens zullen de modules beschermd worden door een afdekking van

verschillende meters dik. De modules (en monolieten) zullen daarom aan relatief

gelijkblijvende omstandigheden blootgesteld worden, die verder het gebruik van een

vereenvoudigde uitdrukking zoals hier voorgesteld, rechtvaardigt (evenals het toepassen van

specifieke K-waarden voor de operationele fase en voor na de installatie van de afdekking).

Om de K-waarden te bepalen, baseren we ons op de in situ-metingen van de El Cabril site en

een database die werd opgesteld in het kader van een project met als doel de totale

koolstofbalans gedurende de volledige levenscyclus van een betonconstructie te bepalen.

Tevens werd ook gebruik gemaakt van een benadering gebaseerd op de equivalente chemische

bufferende capaciteit teneinde de carbonatatiesnelheid in te schatten. Bovendien heeft het CEA

modellen ontwikkeld voor NIRAS met als doel een inschatting te maken van de voortgang van

het carbonatatiefront [OD-104]. De eigenschappen van het beton werden bepaald als onderdeel

van het karakteriseringsprogramma dat werd toevertrouwd aan het IETcc en werden gebruikt

als invoergegevens voor het model. In het kader van deze werken heeft het CEA ook een

gevoeligheidsstudie uitgevoerd door bepaalde belangrijke parameters te variëren, zoals de

relatieve vochtigheid en partiële koolstofdioxidedruk. Gezien de verwachte

blootstellingsomstandigheden op de bergingssite helpt de modellering van het CEA, naast

andere zaken, om de geselecteerde K-waarden te valideren en om het niveau van conservatisme

erin te beoordelen. De blootstellingsclassificaties, zoals gedefinieerd in de normen NBN EN

206-1 en NBN B15-001 met betrekking tot carbonatatie werden ook in rekening gebracht

samen met de beschikbare meteorologische gegevens (relevant voor de site te Dessel).

De geselecteerde K-waarden zijn de volgende:

in afwezigheid van de afdekking: 2,5 mm/jaar0,5

,

in aanwezigheid van de afdekking: 0,75 mm/jaar0,5

(zeer conservatieve waarde om

verschillende onzekerheden in te dekken).

De potentiële toename van de koolstofdioxideconcentratie in de atmosfeer werd niet

onmiddellijk in rekening gebracht in deze benadering (K-waarden constant in de tijd). De

modules zullen alleen gedurende een korte tijd worden blootgesteld aan de open lucht 22

. De

realisatie van een afdekking na de operationele fase dient in belangrijke mate de potentiële

effecten van een stijging van de CO2 partiële druk te beperken (verhoogde mate van

verzadiging van het beton). Bovendien zijn de onzekerheden in verband met de verandering in

21 Verschillen met deze vereenvoudigde regel worden waargenomen wanneer het beton onderworpen wordt aan

droge/natcycli. 22 De operationele fase duurt ongeveer 50 jaar



A-afval te Dessel


de CO2 partiële druk in principe ingedekt door de keuze van een voorzichtige omhullende (en

conservatieve) K-waarden.

De carbonatatiediepte na 350 jaar valt binnen het interval van 15 mm tot 30 mm, afhankelijk of

de initiatiefase van de carbonatatie wel of niet in rekening werd genomen.

De carbonatatiediepte voor de monolieten en de binnenwanden van de modules moet

beduidend lager zijn dan deze waarden. Inderdaad, de aanwezige koostofdioxide in de modules

zal stapsgewijs geconsumeerd worden na de sluiting en plaatsing van de afdekking. Dit zal

leiden tot een atmosfeer arm aan CO2 in de module. De modellering die door het CEA werd

uitgevoerd, illustreert duidelijk de belangrijke invloed van de CO2 partiële druk op de

carbonatatiediepte. De CO2 partiële druk in de modules moet daarom, op relatief korte termijn,

de belangrijkste factor zijn die de carbonatatie van het beton regelt.

Naast de studie op carbonatatie heeft het CEA ook de mechanische schade aan de monolieten,

veroorzaakt door corrosie23

, gemodelleerd [OD-206]. Niettegenstaande de conservatieve

aannames geven de resultaten aan dat, voor een passieve corrosie-modus, het beton geen

schade (scheurvorming) lijdt in de eerste honderden jaren. Zoals eerder vermeld, ligt een

onzekerheid voor deze evaluaties in de mechanische eigenschappen van het gewapend ouder

beton (modulus van Young, treksterkte, Poisson-factor, scheurenergie, eigenschappen van de

ijzer-beton-interface).

Gebaseerd op de verkregen gegevens en de ontwikkelde argumenten blijkt dat de initiatiefase

voor wapeningscorrosie, en daarmee de levensduur van de constructies, tenminste een periode

van 350 jaar moeten overbruggen. Een minder conservatief geval is één dat overeenkomt met

een initiatietijd voor de carbonatatie van 50 jaar gevolgd door de plaatsing van de afdekking

(verzadigingsgraad van de afdekking > 80%). In dit scenario zal de carbonatatiediepte na 350

jaar ten hoogste rond een centimeter schommelen.

5.3.3 Resterende onzekerheden

De levensduur van de kunstmatige barrières uit gewapend beton werd conservatief

gedefinieerd als de period die overeenkomt met de initiatieperiode voor wapeningscorrosie

(periode waarin de wapening passief corrodeert). De propagatiefase (actieve corrosie) wordt

niet in rekening gebracht omwille van de hoge graad van onzekerheid die de evolutie van het

systeem gedurende deze periode kenmerkt.

Voor de tijdschaal hier in kwestie (verschillende eeuwen) zijn er geen gevalideerde modellen

die gebruikt kunnen worden om de levensduur van de installaties te voorspellen. Enkel grootte-

ordes worden gegeven, gebaseerd op basis van een robuust argument dat vooruitgang op de

betrokken gebieden in rekening brengt. Diverse aannames en randvoorwaarden werden

toegepast om deze evaluatie te bereiken.

Gebaseerd op de eigenschappen van het Desselse milieu enerzijds en de geselecteerde

betonformule anderzijds, konden bepaalde degradatieprocessen worden geëlimineerd omdat ze

23 Actieve en passieve mode



A-afval te Dessel


als irrelevant worden beschouwd. Deze omvatten sulfaataantasting (extern en intern), alkali-

silica reactie (ASR), biodegradatie en mechanische schade door vorst/dooicycli. Bovendien

tonen de gegevens in de literatuur aan dat voor de beschouwde periode (<1 000 jaar) het

fenomeen van ontkalking (uitloging) geen aantastingsmechanisme is dat waarschijnlijk leidt

naar een depassivatie van de wapening.

Het blijkt dus duidelijk uit de analyse van de verschillende mogelijke chemische

degradatiemodi dat het atmosferische carbonatatieproces de levensduur van de kunstmatige

barrières bepaalt. De basismechanismen zijn de factoren die de carbonatatie beïnvloeden en de

gevolgen van dit proces op de eigenschappen van het beton werden beoordeeld.

Uit de analyse blijkt dat de levensduur van de kunstmatige barrières een periode van tenminste

350 jaar moet kunnen overbruggen.

Een aanpak gebaseerd op het gebruik van duurzaamheidsindicatoren werd onlangs voorgesteld.

Als we de eigenschappen van het beton vergelijken met de duurzaamheidsindicatoren voor

wapeningscorrosie, veroorzaakt door carbonatatie, blijkt dat het beton behoort tot de hoogste

duurzaamheidsklasse.

Aangezien er momenteel geen gevalideerd voorspellend model voor de beschouwde tijdschaal

bestaat, wordt een aanpak, gebaseerd op continue (her)evaluatie voorgesteld. Het gaat over het

toepassen van bewijsbare waarden en testobjecten op de site. Dit is de gevolgde strategie in

Spanje (El Cabril site). Het wordt ook toegepast als onderdeel van de performantieaanpak

gebaseerd op het gebruik van duurzaamheidsindicatoren.

Het voorziene O&O programma en in situ-metingen zijn gericht om een bevestiging van de

hypothesen te krijgen voor het beoordelen van de levensduur van gewapende betonnen

constructies. De studies zullen zich in eerste instantie richten op het mechanisme van

scheurvorming in beton24

en hun potentiële impact op de carbonatatie en wapeningscorrosie.

De fenomenologie van het beton in de propagatiefase van de corrosie zal ook het onderwerp

van O&O-programma's zijn [OD-187].

Uit de voorgaande subparagrafen volgen grote onzekerheden voor de langetermijnevolutie van

de betonnen componenten met betrekking tot:

de initiële omstandigheden van de cementgebonden kunstmatige barrières bepaald door de

bouw- en de sluitingsactiviteiten ;

de mate van verzadiging van de cementgebonden kunstmatige barrières en de evolutie

ervan in de tijd ;

de effecten van een BDBE die eerder optreedt dan verwacht, op de betonnen

componenten ;

tijdsduur voor het ontstaan van grote scheuren die de performantie van de kunstmatige

barrières beïnvloeden ;

24 Thermische belasting, het voorkomen van krimp op jonge leeftijd (endogene en droge krimp)



A-afval te Dessel


kenmerken van de scheuren (breedte, patroon) en de evolutie van de scheuren in de tijd ;

effect van de scheuren op de waterstroming in de cementgebonden componenten ;

effect van scheuren op de heterogeniteit van de chemische omstandigheden in

cementgebonden componenten ;

invloed van de fysische eigenschappen van cementgebonden componenten op de

uitloogsnelheid ;

de fysische eigenschappen porositeit, tortuositeit, diffusie, dispersie, permeabiliteit van

gedeeltelijk gedegradeerde cementgebonden barrières ;

de hoeveelheid water die nodig is om degradatietoestand III uit te logen en de evolutie van

de pH en Ca-concentraties gedurende degradatietoestand III ;

het verband tussen de evolutie van de waterstroming en de chemische evolutie van

cementgebonden barrières ;

de waarden voor radionuclidesorptie op cementgebonden barrières, met name de

sorptiewaarden voor toestand III, de invloed van chloride en van cellulose ;

de effecten van chloriden in een aantal specifieke afvalstromen op de retentie van

radionucliden en op de performantie van gewapende betonnen barrières ;

de effecten van cellulose op de retentie van radionucliden in cementgebonden kunstmatige

barrières.

Het effect van sommige van deze onzekerheden wordt verder geanalyseerd aan de hand van

specifieke veiligheidsanalyses, andere worden benaderd met conservatieve aannames in de

veiligheidsanalyses en worden geanalyseerd in termen van toekomstige werkzaamheden om de

onzekerheden te verkleinen. [HS-14 paragraaf 2].

5.3.4 Performantie-indicatoren

Recentelijk werd een aanpak, gebaseerd op het concept van duurzaamheidsindicatoren,

ontwikkeld. Deze levert zeer nuttige richtlijnen. Hierdoor is de identificatie mogelijk van

kritische duurzaamheidsparameters voor beton, afhankelijk van het soort milieu en potentiële

degradatiemodes. De strategie die naar voor wordt geschoven om dit onderwerp in verband met

de levensduur van constructies aan te pakken, is een bijzonder nuttige illustratie van wat we

aan het monitoren zijn en is tevens de aanpak die werd geïmplementeerd in Spanje voor de

bergingsinrichting voor laagactief radioactief afval op de El Cabril-site.

5.3.4.1 Betonsamenstelling

Om de samenstelling van het beton voor de caissons en modules vast te leggen, gebruiken we

ten dele de ontwikkelingen uit de studies van de betonbuffer voor het ontwerp van de

supercontainer (hoogradioactief verglaasd afval (HLW) en bestraalde splijtstof). De keuze van

de materialen en de samenstelling van dit beton werden aanbevolen door een groep van

internationale experts. De gerapporteerde kenmerken voor dit beton getuigen van een zeer hoge



A-afval te Dessel


kwaliteit. Het was dan ook logisch om het voorbeeld van deze werken te volgen bij het bepalen

van de betonsamenstelling voor de caissons en modules. Daarnaast deed NIRAS, gezien de

gelijkenis tussen de Belgische en de Spaanse concepten (El Cabril site) aan de ene kant, en de

ruime ervaring opgedaan door ENRESA en het IETcc aan de andere kant, in belangrijke mate

beroep op hun expertise voor de ontwikkeling en optimalisatie van de betonformule [OD-187,

paragraaf 2.3.2].

In overeenstemming met de huidige beste praktijken en een eerder gedefinieerd QA-plan [OD-

249] (wat een essentieel en fundamenteel element is voor het waarborgen van een consistente

kwaliteit in de tijd voor de productie van beton), zullen enkel bewezen materialen en

technieken worden ingezet. Een karakteriseringsprogramma werd opgesteld door de IETcc

(fase 1 [OD-124]) die momenteel wordt voortgezet (fase 2). Naast het bepalen van de

fundamentele parameters richt deze studie zich ook op duurzaamheidsaspecten van het beton.

De keuze van materialen beoogt het beperken, zelfs in sommige gevallen het uitsluiten, van

enige mogelijke degradatiemechanismen. Een van de functies die wordt toegekend aan het

beton is de bescherming van de wapening tegen corrosie.

De volgende materialen werden geselecteerd voor het beton, de caissons en de modules:

Cement:

CEM I: dit type van cement garandeert een maximale pH-buffercapaciteit

(carbonatatie, wapeningscorrosie). Er is een betrouwbare thermodynamische database

voor dit type cement (data als onderdeel van de geochemische modellen voor de

ontwikkeling van kunstmatige barrières).

HSR High Sulfate Resistant om elk risico van een sulfaataantasting te verminderen.

LH (lage hydratatiewarmte) om de thermische effecten veroorzaakt door de binding

van de cement (met name voor de modules) te beperken.

LA (laag alkali-gehalte) om de hoeveelheid alkali te verminderen.

Het gebruik van HSR LA LH cement helpt ook bij het verminderen van de risico's van

DEF Delayed Ettringite Formation.

NS type superplastificeerder: door zijn chemische aard, heeft dit type plastificeerder niet

de mogelijkheid tot complexatie van radionucliden om hun mobiliteit te vergroten.

Kalksteenaggregaten: de belangrijkste redenen voor het gebruik van gebroken

kalkhoudende aggregaten zijn:

ze worden gebruikt als alternatief voor siliciumachtige aggregaten om het risico op

alkali-silica reacties (ASR) te vermijden. Specifieke specificaties met betrekking tot

hun chemische samenstelling worden vastgelegd;

de treksterkte van het beton op basis van gebroken aggregaten is in het algemeen

hoger dan deze van beton op basis van afgeronde aggregaten;

kalkhoudende aggregaten hebben een thermische uitzettingscoëfficiënt die lager is dan

hun siliciumachtige tegenhangers, wat helpt bij het beperken van thermische krimp;



A-afval te Dessel


hoekige (of langwerpige) aggregaten genieten de voorkeur omdat zij helpen bij de

vorming van een stabieler skelet in de zone die degenereert door uitloging. Het

gebruik van gebroken kalksteen aggregaten is hiervoor een voordeel.

Conventionele wapening: de beslissing werd genomen om geen gebruik te maken van

metaalvezels omwille van het gebrek aan ervaring met het langetermijngedrag van dit type

beton.

Naast het karakteriseringsprogramma werd een gevoeligheidsonderzoek uitgevoerd om het

samenstellingsgebied, dat toegelaten is voor de realisatie van het beton (maximaal toelaatbare

afwijkingen vergeleken met de referentieformule), te bepalen. De resultaten tonen duidelijk aan

dat voor de geteste samenstellingen (en gedefinieerd volgens de geldende normen) het beton

vrij ongevoelig is voor formulevariaties.

5.3.4.2 Duurzaamheidsindicatoren

Deze paragraaf beschrijft de belangrijkste punten van een performantiegerelateerde,

uitgebreide en voorspellende benadering van de duurzaamheid van gewapend betonnen

constructies gebaseerd op het concept van duurzaamheidsindicatoren en het combineren van

laboratoriummetingen met rekencodes (modellen). Het is gebaseerd op eenvoudige, maar

vooral relevante parameters om de fenomenen te kwantificeren en door gebruik te maken van

voorspellende hulpmiddelen. Dit zijn parameters met betrekking tot (goede) beton, die van

fundamenteel belang lijken voor de evaluatie en voorspelling van de duurzaamheid van het

materiaal en de constructie met betrekking tot één of meerdere degradatieprocessen. Deze

parameters zijn gemakkelijk kwantificeerbaar met laboratoriumproeven op stalen, volgens

duidelijk omschreven en gevalideerde operationele procedures. Er zijn twee verschillende

categorieën van indicatoren:

vooreerst de universele duurzaamheidsindicatoren die geldig zijn voor een groot aantal

verschillende soorten degradatie,

als tweede de complementaire duurzaamheidsindicatoren, specifiek voor één of

meerdere gegeven degradatieprocessen.

De universele duurzaamheidsindicatoren zijn de volgende:

watertoegankelijke porositeit;

de diffusiecoëfficiënt (schijnbare of effectieve) van chloride-ionen;

gaspermeabiliteit;

permeabiliteit voor vloeibaar water;

initiële concentratie portlandiet.

De bepaling van alle duurzaamheidsindicatoren is niet automatisch vereist. De parameters die

bepaald moeten worden, zijn afhankelijk van de voorspelde degradatiemodi, de omgeving en

het praktijkgeval dat wordt onderzocht.

Er zijn geen ‘geldige’ voorspellende modellen waarmee de duurzaamheid van gewapend

betonnen constructies kunnen ingeschat worden over perioden groter dan enkele decennia (of



A-afval te Dessel


zelfs over een periode van honderd jaar), laat staan over de voorliggende tijdschaal voor een

oppervlaktebergingsinrichting. Een stapsgewijze aanpak zal worden gevolgd gebaseerd op drie

pijlers, net zoals bij de El Cabril-site:

O&O in het laboratorium (studie van de mechanismen van voorspelbare degradatie);

programma voor metingen op het terrein (in situ);

modellering.

Het programma en de belangrijkste prioriteiten worden nader beschreven in [OD-187].

Dit is een vergelijkbare benadering die ook wordt gecontroleerd als onderdeel van het proces

dat gebaseerd is op duurzaamheidsindicatoren:

Proces 1: voorspelling van de levensduur van een constructie in de ontwerpfase;

Proces 2: diagnose van een bestaande constructie;

Proces 3: validatie van het model (of potentieel bijwerken) en voorspelling van de

resterende levensduur van een bestaande constructie.

De vergelijking van de bewijskrachtig gemeten waarden voor de levensduur van de betrokken

constructie, samen met de theoretische voorspellingen, wordt gebruikt om het model te

valideren en mogelijk het te herberekenen om vervolgens de resterende levensduur van de

constructie te evalueren. De validatie van gemaakte voorspellende berekeningen, met behulp

van modellen via versnelde testen, is noodzakelijk, maar onvoldoende. Een tweede

valideringsfase voor de modellen die de levensduur voorspellen, naast deze gebaseerd op het

laboratoriumonderzoek, bestaat uit de analyse van betonmonsters van bouwelementen of

constructies die onderworpen worden aan de penetratie van agressieve stoffen in reële

omgevingsomstandigheden.

Gezien de waarden van de duurzaamheidsindicatoren voor het beton van de monolieten, zijn

deze gelijk aan de hoogste duurzaamheidsclassificaties, vooral met betrekking tot carbonatatie

[OD-124]. De gevoeligheidsstudie toont aan dat voor het samenstellingsgebied, dat zal worden

toegestaan voor de industriële toepassing van het beton, de waarden voor de belangrijkste

duurzaamheidsindicatoren zullen voldoen aan de eisen voor de hoogste

duurzaamheidsclassificaties net als voor de referentieformule [OD-134].



A-afval te Dessel


5.4.1 Specifieke hoofdstukken van het veiligheidsrapport

[HS-1] Hoofdstuk 1 – Organisatie van het dossier en algemene informatie, NIROND-TR 2011-01 N V2,

30 september 2012

[HS-2] Hoofdstuk 2 – Veiligheidsbeleid, veiligheidsstrategie en veiligheidsconcept, NIROND-TR 2011-02

N V2, 30 september 2012

[HS-4] Hoofdstuk 4 – Karakteristieken van de site en haar omgeving, NIROND-TR 2011-04 N V2, 30

september 2012

[HS-6] Hoofdstuk 6 – Afval, NIROND-TR 2011-06 B V2, 30 september 2012

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

september 2012

[HS-8] Hoofdstuk 8 – Ontwerp en constructie van de berging, NIROND-TR 2011-08 N V2, 30 september

2012

[HS-10] Hoofdstuk 10 – Sluiting van de berging, NIROND-TR 2011-10 N V2, 30 september 2012

[HS-11] Hoofdstuk 11 – Maatregelen na sluiting (controlefase), NIROND-TR 2011-10 N V2, 30 september

2012

[HS-16] Hoofdstuk 16 – Monitoring, NIROND-TR 16 N V2, 30 september 2012

5.4.2 Referenties

[R5-1] Palaban et al., Review of Literature and Assessment of Factors Relevant to Performance of

Grouted Systems for Radioactive Waste Disposal, CNWRA-2009-001, Center for Nuclear Waste

Regulatory Analyses, San Antonio, TX

[R5-2] Review of Mechanistic Understanding and Modeling and Uncertainty Analysis Methods for

Predicting Cementitious Barrier Performance, Cementitious Barriers Partnerschip, CPB-TR-2009-

002 rev. 0, November 2009

[R5-3] NBN EN 206-1 :2001, Beton- Deel 1: Specificatie, prestatie, productie en conformiteit

[R5-4] NBN B15-001 :2004, Aanvulling bij NBN EN 206-1 volgens NBN EN 206-1 - Beton - Specificatie,

prestatie, productie en conformiteit

5.4.3 Ondersteunde documenten

[OD-011] ONDRAF/NIRAS, Formulation of the concrete for the modules, concrete containers and

cementitious backfill, Note 2007-1876 (1) (12/03/2012)

[OD-038] ONDRAF/NIRAS, Review of sorption values for the cementitious near field of a near surface

radioactive waste disposal facility, NIROND-TR 2008–23 E V1 (01/04/2009)



A-afval te Dessel


[OD-039] ONDRAF/NIRAS, Evolution of concrete pore water and solid phase composition during leaching

with different types of water, NIROND-TR 2008-24 E V2 (19/09/2011)

[OD-040] ONDRAF/NIRAS, Modelling potential and actual evapotranspiration and drainage at the nuclear

zone Mol-Dessel, NIROND-TR 2008-25 E V2 (16/09/2011)

[OD-050] ONDRAF/NIRAS, Benchmarking of the cement model and detrimental chemical reactions

including temperature dependent parameters, NIROND-TR 2008–30 E V1 (01/06/2009)

[OD-063] ONDRAF/NIRAS, Long-term evolution of the repository, NIROND-TR 2010-04 E V1 (01/01/2010)

[OD-065] ONDRAF/NIRAS, Long-term evolution of the multi-layer cover, NIROND-TR 2010–03 E V1

(01/09/2010)

[OD-104] ONDRAF/NIRAS, Estimation of concrete carbonation in the modules and monoliths, NIROND-TR

2011-19 E V2 (06/06/2011)

[OD-107] ONDRAF/NIRAS, Additional sorption parameters for thecementitious barriers of a near-surface

repository, NIROND-TR 2010–06 E V1 (09/03/2011)

[OD-108] ONDRAF/NIRAS, Selection of near field parameters for the Dessel near surface repository,

NIROND-TR 2010-07 E V1 (02/12/2011)

[OD-124] ONDRAF/NIRAS, Characterisation of cementitious matrices for a surface disposal of LLW,

NIROND-TR 2009-17 E V1 (20/11/2009)

[OD-134] ONDRAF/NIRAS, Gevoeligheidsstudie van beton NIROND-TR 2011-74 N V1 (21/01/2011)

[OD-158] ONDRAF/NIRAS, Final cover and Test cover - Principles, Design and Implementation, NIROND-

TR 2011-79 E V1 (01/09/2011)

[OD-161] ONDRAF/NIRAS, FLAC model for stability evaluation under seismic loading of the disposal

facility, NIROND-TR 2011–77 E V1 (11/03/2011)

[OD-179] ONDRAF/NIRAS, Liquefaction analysis & settlements due to earthquakes, NIROND-TR 2011–23

E V1 (23/11/2011)

[OD-181] ONDRAF/NIRAS, Permeability assessment of the concrete C-15-A, NIROND-TR 2011–18 E V1

(01/02/2011)

[OD-186] ONDRAF/NIRAS, Instruction notice on conditions and input data for estimating mechanical

damages to repository barriers due to the corrosion of reinforcement systems, NIROND-TR 2011–

28 E V1 (30/03/2011)

[OD-187] ONDRAF/NIRAS, Aspects phénoménologiques realtifs aux processus de dégradation chimiques

des barrières ouvragées à base de liant hydraulique, NIROND-TR 2011-58 F V1 (31 August

2012)

[OD-206] ONDRAF/NIRAS, Estimation of the damage induced by corrosion, NIROND-TR 2011–71 E V1

(30/06/2011)

[OD-233] ONDRAF/NIRAS, Climatic Design Loads, NIROND-TR 2011-82 E V1 (08/11/2011)

[OD-249] ONDRAF/NIRAS, Ontwikkeling van het QA/QC-programma voor de productie van caissons en

modules NIROND-TR 2012-14 N V1 (20/09/2012



A-afval te Dessel


ASR Alkali Silica Reactie

BDBE Beyond Design Basis Earthquake (Krachtiger dan het

basisontwerp voor aardbevingen)

CEA Commissariaat voor atoomenergie (Frankrijk) (Commissariat à

l'énergie atomique (France))

C-S-H Cementchemische notatie voor calciumsilicaathydraat. C=CaO,

S=SiO2, H=H2O

DBE Basisontwerp voor aardbeving

DEF Vertraagde ettringiet vorming (Delayed Ettringite Formation)

ENRESA Nationale instelling voor radioactief afval (Spanje) (Empresa

Nacional de RESiduos Radiactivos (Spain))

FANC Federaal Agentschap voor Nucleaire Controle

HLW Hoogradioactief afval (High Level Waste)

HSR Sterk bestand tegen sulfaat (High Sulphate Resistance)

IETcc Wetenschappelijk centrum voor de bouw Eduardo Torroja

(Spanje) (Instituto de Ciencias de la Construccion Eduardo Torroja

(Spain))

ISA Iso-saccharinezuur (Isosaccharinic acid)

LA Laag alkali-gehalte (Low Alkali)

LH Lage hydratatiewarmte (Low Heat)

NPP Kerncentrale (Nuclear Power Plant)

NS Gesulfoneerd naftaleenformaldehyde condensaat (Sulfonated

naphtaleneformaldehyde condensate)

PGA Piek Grondversnelling (Peak Ground Acceleration)

QA Kwaliteitsborging (Quality Assurance)

R&D Onderzoek en Ontwikkeling (Research & Development)

RH Relatieve vochtigheid (Relative Humidity)

SCK • CEN StudieCentrum voor Kernenergie – Centre d’Etudes d’énergie

Nucléaire (Belgium)

SSC Systemen, Structuren en Componenten (Systems, Structures and

Components) belangrijk voor de veiligheid

hs 05 fenomenologie nirond-tr 2011-05 n v2

Documents