Het opruimen van het gebied waar Amerika ooit plutonium maakte voor kernbommen, is de grootste schoonmaakklus ooit: kosten 528 miljard dollar.
Radioactieve pindakaas
De Hanford Site in de westelijke staat Washington is een onbewoond, woestijnachtig gebied met een oppervlakte van 1740 vierkante kilometer. Hier produceerde de VS tussen 1943 en 1987 75 ton plutonium voor 60.000 kernkoppen. Anno 2023 zijn de milieuproblemen er nauwelijks te overzien. Het Amerikaanse atoomprogramma – het Manhattan Project – werd in WO2 onder enorme druk en in een geweldig tempo uit de grond gestampt. De Amerikanen wilden per se eerder dan Duitsland een atoombom hebben. Men had wel oog voor het veilig opslaan en verwerken van giftig en radioactief afval, maar het was geen prioriteit. Anno 2023, lijkt het opruimen van al het radioactieve materiaal een vrijwel onmogelijke opgave.
Glenn Seaborg had in 1941 als eerste plutonium geïsoleerd. Het was de wetenschappers van het Manhattan project zoals Robert Oppenheimer (inderdaad, van die kaskraker) en Edward Teller snel duidelijk dat met plutonium veel krachtigere bommen gemaakt konden worden dan met verrijkt uranium. En dus begonnen de Amerikanen in 1943 op de ontruimde Hanford Site met de bouw van een door Enrico Fermi ontworpen B-reactor. In deze reactor werden staven uranium-238 gebombardeerd met neutronen waarbij plutonium-239 ontstond. Het product werd vervolgens per trein over een afstand van 16 kilometer naar een 250 lang en hermetisch afgesloten gebouw vervoerd waar plutonium en uranium via verschillende chemische baden van elkaar werden gescheiden.
Op 16 juli 1945 werd plutonium van de Hanford Site in New Mexico gebruikt voor de Trinity Nuclear Test, de eerste kernbom die ooit tot ontploffing is gebracht. Op 6 augustus 1945 ontplofte een uraniumbom met de naam Little Boy boven Hiroshima. Drie dagen later ontplofte Fat Man boven Nagasaki. Het plutonium voor deze bom kwam ook van de Hanford Site. Na het einde van WO2 en het begin van de koude oorlog werd het hele complex in hoog tempo uitgebreid. In het midden van de jaren zestig omvatte het 900 gebouwen waaronder negen kernreactoren en vijf enorme installaties voor het separeren van plutonium.
Toen het ministerie van energie in de jaren tachtig begon met een gedeeltelijke ontmanteling van de Hanford Site, ontdekte men dat vrijwel alle gebouwen, de grond en het grondwater verontreinigd waren met radioactief afval. Het grootste probleem werd echter gevormd door 177 ondergrondse, enkelwandige betonnen tanks waarin in totaal zo’n 200.000 ton radioactief afval was gedumpt. Een mens zou een verblijf van een minuut in zo’n tank niet overleven. Robots die in de tanks werden neergelaten observeerden daarin een pindakaasachtige, radioactieve cocktail van verschillende stoffen die ontstaan waren bij het maken van de kernkoppen. De slurry bevatte – en bevat nog steeds – plutonium, uranium, cesium, aluminium, jodium, kwik en honderden andere stoffen.
Verglazing
Een deel van de 177 tanks lekten radioactief materiaal in de grond en een ondergrondse pluim van 4 miljoen liter radioactieve smurrie stroomde langzaam over een afstand van tien kilometer in de richting van de Colombia rivier. In afwachting van een permanente oplossing werd het afval uit de meest beschadigde tanks overgeheveld in nieuwe stalen tanks. Vervolgens bogen deskundigen van de ministeries van energie en milieu zich over de vraag wat te doen met al dat radioactieve afval. Hun oplossing? Verglazing.
In 2002 begon bouwbedrijf Bechtel met de bouw van de grootste en meest geavanceerde verglazingsinstallatie van de wereld. De kosten werden destijds begroot op 4.3 miljard dollar. De samenstelling van de radioactieve slurry in ieder tank was anders wat een standaardbehandeling moeilijk maakte. Men besloot daarom een pre-treatment te bouwen waarin een deel van de radioactieve isotopen uit de slurry zou worden verwijderd. Daarna zou het afval worden opgesplitst in twee stromen: hoogradioactief afval (ongeveer 10 procent) en laagradioactief afval (ongeveer 90 procent). Voor iedere stroom zou een aparte verglazingsinstallatie verrijzen waarin alle werkzaamheden uitgevoerd worden door robots.
Het hoogradioactieve afval zou over een periode van vier dagen in een hermetisch afgesloten ‘black-cell’ bij een temperatuur van 1150 Celsius worden versmolten met silica en andere glasvormende materialen. Het idee was om het vloeibare mengsel daarna door robots in vier meter hoge stalen containers te laten gieten waarna het kon afkoelen en stollen. Daarna – zo was het plan – zouden deze containers gedurende duizenden jaren veilig worden opgeslagen in een speciaal voor hoogradioactief afval gebouwde ondergrondse opslag in de staat Nevada. Het verglaasde laagradioactieve zou ook in cilinders worden gegoten die daarna op de Hanford Site konden worden opgeslagen.
Mottenballen en klokkenluiders
Het probleem met grootschalige Amerikaanse projecten is niet zelden dat politici het startsein geven voor een project met een onbewezen technologie waarbij cruciale details van het design op de lange baan zijn geschoven. Ingenieurs, wetenschappers en bouwbedrijven gaan dan aan de slag met de bekende ‘we zien wel waar het schip strandt’ mentaliteit. Dit leidt soms tot briljante ontwikkelingen, zoals het Manhattan project en het Apollo project, en soms tot gigantische mislukkingen. Het laatste is het geval met de verglazingsinstallatie op de Hanford Site. In 2011, nadat er al meer dan vier miljard dollar was uitgegeven, deed het ministerie van energie de hele installatie in de mottenballen. Er zaten te veel fouten in het oorspronkelijke ontwerp om de installatie af te kunnen maken.
Volgens Brian Vance, een gewezen duikbootkapitein die momenteel namens het ministerie van energie, de manager is van de Hanford Site, zijn de problemen van het verglazen van de zeer heterogene smurrie in de jaren negentig onderschat. Hij zegt tegen de New York Times dat de ingenieurs en bouwers op onoverkomelijke wetenschappelijke, technische en financiële problemen botsten. Klokkenluiders binnen het project spanden in 2013 een rechtszaak aan tegen Bechtel. De grootste bouwonderneming van Amerika zou ernstige fouten hebben gemaakt en deze vervolgens hebben verdonkeremaand. Bechtel werd van het project gehaald en schikte de zaak voor 125 miljoen dollar.
Een groot probleem bij het verwerken van de radioactieve slurry is het risico dat er bij het oppompen van het materiaal uit de ondergrondse tanks gassen ontstaan, zoals waterstof, die kunnen ontbranden en explosies veroorzaken. Ook is het een grote technisch uitdaging om te voorkomen dat het zware plutonium zich tijdens het proces gaat clusteren waarbij dan mogelijk een kernreactie zal plaatsvinden. Tenslotte zou een groot deel van de behandeling plaatsvinden in ‘black-cells’ die gedurende de verwerking van alle slurry – een periode die men schat op 40 jaar – hermetisch gesloten blijven voor mensen. Mochten er ooit problemen zijn met de machines, dan was repareren uitgesloten.
Ook de permanente opslag van de stalen cilinders is een probleem. Er is nog steeds geen permanente opslag voor hoogradioactief afval in Nevada. Het ministerie van energie begon in 1987 met de aanleg van de Yucca Mountain Nuclear Waste Repository onder een berg in de staat Nevada. Hier zou al het hoogradioactieve afval van kernwapenprogramma’s en kerncentrales voor duizenden jaren veilig worden opgeslagen. Nadat reeds zo’n 19 miljard dollar was uitgegeven besloot het Amerikaanse congres in 2011 geen geld meer beschikbaar te stellen voor dit project. Dit betekent ook dat inmiddels verspreid over locaties bij 77 kerncentrales 88.000 ton opgebruikte kernstaven in tijdelijke opslag zitten.
Goedkoper?
In 2019 publiceerde het ministerie van energie een cijfer dat verborgen zat in een honderden pagina’s dik document. Het ministerie concludeerde dat een volledige sanering van de Hanford Site, inclusief het veilig verwerken van alle radioactieve afval, 528 miljard dollar zou kosten en niet voor het einde van deze eeuw klaar kan zijn. Geen wonder dat de federale overheid samen met politici van de staat Washington proberen een goedkopere oplossing te vinden. Onder het bewind van president Trump kwam het ministerie van energie met het voorstel het grootste deel van het hoogradioactieve afval niet langer te classificeren als ‘high-level radioactive’ maar als ‘middle-level radioactive’.
Het reclassificeren van het radioactieve afval zou betekenen dat het niet langer in glas hoeft te worden gegoten. Volgens de New York Times overweegt het ministerie van energie nu het plan de slurry uit de ondergrondse tanks op te pompen en, na een voorbehandeling, op te sluiten in dikke lagen beton. Veel lokale politici zijn hier fel op tegen omdat het geen veilige opslag is voor een periode van duizenden jaren. Ook de nakomelingen van de indiaanse bevolking die in 1942 van de site moesten verdwijnen accepteren deze oplossing niet. De regering beloofde toen dat ze ooit hun jacht-, vis- en woongebieden geheel intact terug zouden krijgen. Het is inmiddels wel duidelijk dat daar nooit sprake van zal zijn.
Er zijn momenteel op de Hanford site zo’n 8000 mensen bezig vervuilde grond af te graven, grondwater te verschonen en installaties af te breken. Het is echter zeer de vraag of het Amerikaanse congres ooit genoeg geld beschikbaar zal stellen om het gebied grondig te saneren. En dat is nog niet alles. Hanford mag de meest vervuilde locatie in de VS zijn, ook in Tennessee, Idaho en Ohio stonden ooit installaties die een rol speelden bij de productie van de Amerikaanse kernbommen. Ook daar zal de overheid veel moeten investeren in bodemsanering en het vinden van een veilige opslag van achtergebleven radioactieve afval. De Amerikaanse belastingbetaler zal nog flink moeten dokken voor de erfenis van de koude oorlog.
