Toen in 2009 de plannen voor de Yucca Mountain-opslag voor kernafval werden geschrapt, maakten sommigen zich zorgen dat de uitbreiding van de Amerikaanse kernenergie daarmee zou kunnen oplossen. Zonder een veilige, permanente locatie om de 70.000 ton nucleair afval van het land op te slaan - momenteel opgeslagen in tijdelijke pools en droge vaten op 75 locaties in het hele land - leek het erop dat een krachtige uitbreiding van kernenergie wellicht op een laag pitje moest worden gezet .
Maar een haalbare optie kan aan de horizon liggen; in een artikel (pdf) dat deze week is gepubliceerd in Eos, de krant van de American Geophysical Union (AGU), suggereert de US Geological Survey hydroloog Christopher Neuzil dat schalie - een mineraal gesteente dat in overvloed in de Verenigde Staten wordt gevonden - de sleutel tot een toekomst van veilige verwijdering voor kernafval.
Leisteen en andere rottige formaties (alle klei-rijke media zoals mudrocks) bezitten bepaalde unieke eigenschappen waardoor ze uitstekende kandidaten voor de verwijdering van kernafval zouden zijn, betoogt Neuzil. Argilla-achtige formaties hebben een extreem lage permeabiliteit, wat betekent dat het risico op giftige afvoer van afvalopslag sterk zou worden verminderd. Nucleaire afvoer is een van de grootste zorgen voor afvalopslag, afkomstig van het oplossen van afval in grondwater dat door het opslaggebied stroomt. Omdat water met een extreem lage snelheid door schalie stroomt, zegt Neuzil dat het materiaal een duidelijke barrière zou vormen tussen nucleair afval en potentiële afvoer. Schalie kan in feite als een spons werken en water absorberen zonder iets vrij te geven; hierdoor zou nucleair afval veilig kunnen worden opgeslagen, waardoor de afvalstoffen binnen de formaties blijven.
Bovendien noemt Neuzil de natuurlijke overvloed aan schalie in de Verenigde Staten als een duidelijk voordeel. "De Verenigde Staten bevinden zich in een benijdenswaardige positie met betrekking tot de schaal en de enorme diversiteit in leeftijd, geschiedenis, samenstelling en dikte van ruzieachtige formaties binnen hun grenzen, " schrijft Neuzil. "Geologisch en geografisch zijn er veel keuzes voor een repository." Bovendien vormen de locaties van deze formaties een ander voordeel voor afvalopslag; omdat de formaties vaak worden gevonden in relatief oude en geologisch stabiele gebieden, zou het risico op tektonische verstoring aanzienlijk worden verminderd.
De lage permeabiliteit van schalie is iets waar Amerikanen bekend mee worden - het is wat schaliegas en olie, die ontstaat wanneer organische componenten in de rotsen afbreken, kan verzamelen zonder te ontsnappen. Fracking om schaliegas te extraheren wordt in feite uitgevoerd om de ondoordringbare aard van schalie te overwinnen. Maar in plaats van te proberen om wat er in de schalie zit te extraheren om energie te produceren, zien wetenschappers zoals Neuzil schalie als een medium om de bijproducten van energie die al zijn geproduceerd te huisvesten. En met kernenergie die verantwoordelijk is voor bijna 20 procent van de energieproductie van het land, groeit onze behoefte om verbruikte splijtstof permanent te verwijderen elk jaar.
Kan schalie, hierboven gezien, permanent nucleair afval huisvesten in rotsen ver onder de grond? (Foto door Flickr-gebruiker zelden scènefotografie) De Verenigde Staten zijn pas onlangs begonnen met het onderzoeken van het potentieel voor de verwijdering van schalie, maar Neuzil haalt meerdere onderzoeken aan die zijn uitgevoerd - of in uitvoering zijn - in Europa en daarbuiten, van het Verenigd Koninkrijk tot Japan. Frankrijk, België en Zwitserland zijn verder gegaan dan het onderzoeksproces en werken momenteel plannen uit om schalieopslag van hun kernafval te implementeren (pdf). Hoewel er bezorgdheid is dat emplacement mogelijk de integriteit van schalie als een barrière voor afval zou verstoren, suggereren studies in Europa dat de formaties, zelfs met holtes gemaakt voor opslag van afval, hun vermogen behouden om te voorkomen dat grondwater elke meetbare afstand vervuilt.
Schalie is echter niet zonder beperkingen. Neuzil merkt op dat het onderzoek naar het potentieel van schalie voor nucleaire opslag meestal moet worden geëxtrapoleerd van andere mineralen, omdat de lage waterstroming van schalie het bestuderen van het fenomeen ook moeilijk maakt. In plaats van de permeabiliteit van schalie op de lange termijn te bestuderen, gebruiken wetenschappers rotsen met snellere stroomsnelheden, die sneller en gemakkelijker te bestuderen zijn op korte termijn, en passen de eigenschappen op schalie toe. Dit kan een bedreiging vormen voor het langetermijnsucces van schalieopslag, omdat er geen gegevens beschikbaar zijn over de werkelijke mogelijkheid om langdurige opslagsituaties te doorstaan.
Dus hoe krijg je eigenlijk uitgegeven splijtstof in deze kleiachtige rotsen? Neuzil suggereert dat het afval meestal in vaste vorm zou worden geplaatst. “Sommige afvalstoffen kunnen worden verglaasd of gemengd met gesmolten glas dat vervolgens stolt. Dit kan het voor het afval moeilijker maken om het grondwater dat ermee in contact komt te vervuilen, "verklaarde hij in een interview, toevoegend dat elk afval ook in bussen (roestvrij staal of koper) zou worden geplaatst om de verontreiniging van de omgeving verder te belemmeren.
In april van dit jaar kondigde het ministerie van Energie plannen aan om een nieuw onderzoeks- en ontwikkelingsproject te starten onder leiding van het Electric Power Research Institute (EPRI), een investering van 15, 8 miljoen dollar die zich zal concentreren op het ontwerp en de implementatie van opslag voor droge vaten voor nucleair afval. . Het initiatief vermeldt niets over het uitbreiden van onderzoek naar andere opties - geologisch of anderszins - hoewel een woordvoerder van het ministerie van Energie opmerkt dat ze momenteel “de mogelijkheden analyseren van verschillende geologische media, waaronder klei, zout, kristallijn gesteente en schalie, voor verwijdering van opslagplaatsen in de Verenigde Staten, 'en profiteer van bestaand onderzoek dat door andere landen is uitgevoerd.
