Kernenergie in Nederland
Van alle elektriciteit die we in Nederland gebruiken, is ongeveer tien procent opgewekt met kerncentrales. In Borssele (Zeeland) staat de enige werkende kerncentrale van Nederland. Deze kerncentrale levert stroom aan het elektriciteitsnet. De centrale heeft een vermogen van 450 megawatt en levert jaarlijks ongeveer 4 miljard kWh kernenergie; genoeg voor ruim 1.1700.000 huishoudens. Daarnaast importeert Nederland ook elektriciteit (uit Frankrijk, België en Duitsland) die deels is opgewekt met kernenergie.
Verder zijn er in Nederland zes locaties waar onderzoek plaatsvindt met kernenergie (nucleair onderzoek). Het bekendste onderzoekscentrum staat bij ECN in Petten.
Wat is kernenergie?
Kernenergie is energie die vrijkomt als er atoomkernen van het erts uranium splijten. Uranium heeft een zware, onstabiele atoomkern en deelt zich bij kernsplijting in twee of meer lichtere atoomkernen. Tijdens die splitsing komt er een grote hoeveelheid energie vrij, dat zet andere uraniumatomen weer aan tot kernsplijting. Het is dus een kettingreactie. De kerncentrale houdt de kettingreactie onder controle in de kernreactor.
In de kerncentrale staan tienduizenden zogeheten splijtstofstaven in een met water gevuld reactorbad. De staven zijn gevuld met pellets van uraniumoxide; daarin vinden de kernsplijtingen plaats. Langs de splijtstofstaven stroomt water. De energie die vrijkomt bij kernsplijting is warmte. Het water neemt die warmte op, bereikt een temperatuur van enkele honderden graden Celsius en gaat over in stoom. Deze stoom drijft turbines aan die elektriciteit opwekken. Een kilogram uranium (U235) levert bijna 23 miljoen kWh elektriciteit op; dat is genoeg om bijna 7.000 huishoudens een jaar van stroom te voorzien.
De voor- en nadelen van kernenergie
Voordelen
Een voordeel van kernenergie is dat bij de opwekking relatief weinig CO2 en andere broeikasgassen vrijkomen. Bovendien is uranium een grondstof die relatief goedkoop te delven is. Het komt voor in rotsen, bodem en zeewater over de hele wereld. Dat maakt de energiewinning uit kernenergie ook minder afhankelijk van de politiek in instabiele regio's, dan het geval is voor gebruik van olie en gas.
Nadelen
Het afval van kernenergie kent risico’s: het afval van uraniumwinning, de resten na uraniumgebruik in de centrale, en het afval dat ontstaat na de sloop van een kerncentrale zijn allemaal radioactief. Omdat radioactieve straling een risico vormt voor de gezondheid, moet radioactief materiaal honderden jaren veilig opgeslagen worden. Daar is op dit moment geen goede definitieve opslag voor.
Een ander nadeel is dat het bouwen van een kerncentrale erg duur is, net als het slopen (ontmantelen). Kerncentrales en fabrieken die kernafval verwerken zijn bovendien gevoelig voor misbruik. Ze zijn namelijk geschikt voor de productie van kernwapens.
Ten slotte is kernenergie niet oneindig bruikbaar, want uranium raakt een keer op. De voorraad goedkoop te winnen uranium is voldoende om (met de huidige generatie kernreactoren) ongeveer honderd jaar lang elk jaar evenveel elektriciteit te maken, als er nu per jaar wereldwijd wordt opgemaakt. Als we ook het lastiger bereikbare (en daarom kostbaarder) uranium meewegen en uitgaan van veel efficiëntere centrales, dan is de voorraad uranium in theorie voldoende voor honderdduizend jaar.
Radioactief afval van kernenergie
Laag- en middelactief afval: bovengronds opslaan
Bij de opwekking van elektriciteit in een kerncentrale ontstaat radioactief afval. Daar zijn grofweg drie soorten van. Laagactief en middelactief afval bevatten maar een geringe hoeveel radioactiviteit. Daarom kunnen we deze twee afvalsoorten bovengronds opslaan, in betonnen of metalen vaten. Laagactief en middelactief afval zijn afkomstig uit ziekenhuizen, (nucleaire) laboratoria, van nucleaire energieopwekking en uit de olie- en gasindustrie. Volgens de huidige normen is het na zo’n 100 jaar officieel geen radioactief afval meer.
Hoogactief afval: afschermen en bewaren
Het derde type is hoogactief afval, dat meer radioactief is. Er zijn twee varianten: warmteproducerend en niet-warmte producerend hoogactief afval. Niet-warmte producerend hoogactief afval moet over langere periodes en goed afgeschermd bewaard worden om te voorkomen dat straling vrij komt. Dit afval wordt geperst, en in beton gegoten.
Warmteproducerend hoogactief afval is het restproduct van de splijtstof van kerncentrales en heeft eveneens veel radioactiviteit. Zo’n 96 procent van het warmteproducerend hoogactief afval is herbruikbaar, en wordt (in fabrieken buiten Nederland) eruit gehaald. Dat heet opwerking. Wat overblijft mengt de opwerkingsfabriek met een soort stabiele glasvorm; daarna wordt het in speciale containers gegoten. Dat heet verglazen. Het verglaasde afval dat na opwerking terugkomt naar Nederland, wordt opgeslagen in een opslaggebouw in Vlissingen (HABOG); het afval blijft lang radioactief (100.000 jaar of langer) en produceert lange tijd nog warmte (vooral de eerste 100 jaar). Een kerncentrale vergelijkbaar met die in Borssele levert per jaar een kubieke meter van dit afval. Hoewel het maar een klein deel van het totale afvalvolume beslaat, bevat het een groot deel van de radioactiviteit.
Radioactiviteit en gezondheid
Als een mens of dier (of andere levende have) radioactieve straling opvangt, dan kan dit ernstige gezondheidsproblemen veroorzaken. Bij mensen verhoogt radioactiviteit de kans op leukemie, erfelijke aandoeningen, en afwijkingen bij baby’s die in de baarmoeder aan straling zijn blootgesteld. Aangezien radioactief materiaal uit de kerncentrale nog duizenden jaren straling kan afgeven, moeten we die hele periode voorkomen dat straling vrij komt.
Veiligheid: lekkage voorkomen
Het uranium dat naar de kerncentrale komt, is nauwelijks radioactief. Tijdens het proces van kernsplijting in de reactor neemt die radioactiviteit echter sterk toe. De radioactiviteit in de kernreactor, tijdens het transport en (het bergen van) afval moet daarom goed worden afgeschermd van de buitenwereld.
Om lekkage van radioactief materiaal naar buiten tegen te gaan, heeft de kernreactor in de kerncentrale een stalen omhulsel. Dit is bestand tegen de druk die in de kernreactor kan ontstaan in het geval van de meest ernstige ontsporing van de kernreactie. De kerncentrale is ook beschermd tegen calamiteiten van buitenaf, bijvoorbeeld een neerstortend vliegtuig, door een betonnen koepel die om het stalen omhulsel zit.
Melt-down: Tjsernobyl
Het meest angstaanjagende scenario is dat van een zogeheten complete melt-down, oftewel: volledig wegsmelten. Dat gebeurde in 1986 bij het ongeluk in Tsjernobyl. Kernreactoren zijn zo ontworpen dat de kernreactie automatisch stopt bij een ernstige calamiteit, zoals het uitvallen van de koeling. Maar na zo’n calamiteit ontstaat er nog veel extra warmte in de reactor, aangezien de reeds geproduceerde splijtingsproducten warmte blijven produceren. Het risico op volledig wegsmelten ontstaat als er niet binnen een aantal dagen of weken koelwater wordt gespoten op de gehavende reactor. Bij de modernste ontwerpen is koeling van buitenaf niet meer nodig.
De kosten van kernenergie
Uranium, de grondstof van kernenergie, is goedkoop. De grondstofkosten en de kosten van de bewerking (voorbewerking in de centrale, splijting, opwerking en opslag) bepalen mede de prijs, maar de grootste kostenpost van kernenergie is de bouw van een nieuwe centrale. Een centrale (met een vermogen van 1.600 megawatt) kost ongeveer 3 miljard euro. Als je de kosten voor de bouw en het onderhoud meerekent, komen de elektriciteitskosten op 0,04 tot 0,06 euro per kWh.
Discussie over kosten
Volgens critici zijn de werkelijke kosten hoger dan vaak wordt aangenomen, omdat de opslagkosten langzaam stijgen, en omdat de kosten voor het ontmantelen van de onbruikbare centrales niet wordt meegerekend bij de prijs per kWh.
Toekomst van kernenergie
Kernfusie
Naast kernsplijting is er nog een andere techniek die energie opwekt door de kern van atomen te veranderen. Dat is kernfusie. De reacties die plaatsvinden bij kernfusie zijn dezelfde als de chemische reacties in de zon. Bij kernfusie splijten de atoomkernen niet, maar smelten de atoomkernen van twee stoffen (deuterium en tritium) samen. Daardoor ontstaat helium (een andere stof), een kerndeeltje (neutron) en heel veel energie. De grondstof deuterium is ruim beschikbaar. Tritium wordt gemaakt in de centrale.
Er is echter een technisch struikelblok voor kernfusie. Een bron van energie is pas nuttig als er meer energie vrijkomt, dan je er in moet stoppen om de reactie op gang te helpen. Dat is voor kernfusie nog niet het geval.
ITER
Een aantal landen bouwen momenteel gezamenlijk aan de eerste (experimentele) kernfusiereactor, de International Tokamak Experimental Reactor (ITER). De ITER-reactor komt in Zuid-Frankrijk te staan en is waarschijnlijk in 2016 klaar. Uit onderzoek moet vervolgens blijken of een kernfusiereactor meer vermogen oplevert, dan erin wordt gestopt. Op basis van de ervaringen met ITER kan dan over een jaar of dertig de volgende demonstratiecentrale worden gebouwd.
Meer informatie
Naar boven