Kernenergie

Voordelen

• Bij de opwekking van kernenergie komen nagenoeg geen CO2 en andere broeikasgassen vrij.
• Als grondstof is uranium relatief goedkoop.
• Voor kernenergie zijn we minder afhankelijk van politiek instabiele regio's, dan voor gebruik van olie en gas. Uranium komt over de hele wereld voor in rotsen, bodem en zeewater (het meeste in Australië, Kazachstan en Canada, maar ook in de VS, Zuid-Afrika, Rusland, Namibië, Niger, Brazilië, Mongolië en Oezbekistan).

Nadelen

• Het grootste nadeel van kernenergie is het radioactieve afval uit een centrale, maar ook het afval van uraniumwinning en het sloopafval na sluiting van een kerncentrale zijn radioactief. Radioactieve straling vormt een groot risico voor de gezondheid. Hoogactief radioactief afval blijft tienduizenden jaren straling afgeven en vormt zo een risico voor duizenden generaties na de onze. Daar is op dit moment geen goede definitieve opslag voor.
• De kans op een ernstig ongeval is weliswaar klein, maar de mogelijke gevolgen zijn groot. Het gaat dan vooral om nadelige gevolgen op lange termijn door verhoogde stralingsniveaus.
• De bouw van een kerncentrale is erg duur (miljarden euro’s), net als het slopen (ontmantelen).
• Kerncentrales en fabrieken die kernafval verwerken vormen een risico voor misbruik. Ze kunnen geschikt worden gemaakt voor de productie van kernwapens.

Ongeveer tien procent van de elektriciteit die we in Nederland gebruiken, is opgewekt door een kerncentrale. In Borssele (Zeeland) staat de enige werkende kerncentrale van Nederland. De centrale heeft een vermogen van 450 megawatt en levert jaarlijks ongeveer 4 miljard kWh kernenergie; genoeg voor ruim een miljoen huishoudens of om 11 miljoen koelkasten een jaar te gebruiken. Daarnaast importeert Nederland ook elektriciteit (onder meer uit Frankrijk, België en Duitsland) die deels is opgewekt met kernenergie.

In Nederland vindt op zes locaties ook onderzoek plaats met kernenergie (nucleair onderzoek). Het bekendste onderzoekscentrum staat bij ECN in Petten.

Kernenergie is energie die vrijkomt door atoomkernen van het erts uranium te 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, die andere uraniumatomen weer aanzet tot kernsplijting. Dat heet een kettingreactie. In een kernreactor houdt een kerncentrale deze kettingreactie onder controle.

In een kerncentrale liggen tienduizenden zogeheten splijtstofstaven van uraniumoxide in een met water gevuld reactorbad. In de staven vinden kernsplijtingen plaats, terwijl er water langs stroomt. De energie die vrijkomt bij kernsplijting is warmte. Het water neemt die warmte op, bereikt een temperatuur van honderden graden Celsius en gaat dan over in stoom. Deze stoom drijft turbines aan die elektriciteit opwekken.

Eén kilogram uranium (U235) levert bijna 23 miljoen kWh elektriciteit op: genoeg om bijna zeven duizend huishoudens een jaar van stroom te voorzien. De energie die uranium in zich heeft, wordt voor ongeveer 30 procent omgezet in elektriciteit (rendement).

Uranium is niet hernieuwbaar, dus op = op, maar de voorraad is groot. De voorraad goedkoop te winnen uranium is voldoende om (met de nieuwste generatie kernreactoren) ongeveer 100 jaar lang elk jaar evenveel elektriciteit te maken, als er nu per jaar wereldwijd wordt opgemaakt.

Als we ook het lastiger bereikbare uranium meewegen en uitgaan van veel efficiëntere centrales, zou de voorraad uranium volstaan voor 100.000 jaar. Daarnaast kunnen ook andere radioactieve elementen gebruikt worden, zoals Thorium.

Als een levend wezen radioactieve straling opvangt, dan kan dit ernstige gezondheidsproblemen veroorzaken. Radioactiviteit verhoogt de kans op leukemie (bloedkanker), erfelijke aandoeningen, en afwijkingen bij baby’s die in de baarmoeder aan straling zijn blootgesteld. Hoogradioactief afval blijft tienduizenden jaren straling afgeven en vormt zo een verantwoordelijkheid en risico voor duizenden generaties na de onze.

Hoogactief afval: afschermen en bewaren

Bij de opwekking van elektriciteit in een kerncentrale ontstaat radioactief afval. Hoogactief afval is letterlijk levensgevaarlijk. Het moet wel 100.000 jaar goed afgeschermd bewaard worden om te voorkomen dat straling vrijkomt. Er zijn twee varianten: warmteproducerend en niet-warmte producerend hoogactief afval. Niet-warmte producerend hoogactief afval wordt geperst en in beton gegoten.

Warmteproducerend hoogactief afval is het restproduct van de splijtstof uranium. Zo'n 96 procent hiervan is opnieuw als grondstof herbruikbaar, en wordt (in fabrieken buiten Nederland) ‘gerecycled’. Dat heet opwerking. De onbruikbare resten 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 tijdelijk opgeslagen in een opslaggebouw in Vlissingen (HABOG). Een veilige definitieve opslag moet nog gevonden worden.

Een kerncentrale van een omvang als die in Borssele levert per jaar 1 kubieke meter van dit afval.

Laag- en middelactief afval: bovengronds opslaan

Laag- en middelactief afval uit ziekenhuizen, (nucleaire) laboratoria, van nucleaire energieopwekking en uit de olie- en gasindustrie bevat weinig radioactiviteit. Het is ook schadelijk voor de gezondheid. Het wordt bovengronds opgeslagen en heeft na 100 jaar zijn radioactiviteit verloren.

Om lekkage van radioactief materiaal te voorkomen 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. Door een betonnen koepel om het stalen omhulsel wordt de kerncentrale beschermd tegen calamiteiten van buitenaf, zoals een neerstortend vliegtuig.

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.

Melt-down: Tsjernobyl en Fukushima

Het angstaanjagendste scenario is dat van een zogeheten complete melt-down, oftewel: volledige kernsmelting. Dit risico bestaat als er niet binnen een aantal dagen of weken koelwater wordt gespoten op de gehavende reactor. Zo'n melt-down gebeurde in 1986 bij het ongeluk in Tsjernobyl, en in Fukushima (Japan) als gevolg van de zeebeving en tsunami van 11 maart 2011. De kerncentrales in Tsjernobyl en Fukushima zijn in dezelfde tijd gebouwd, de zogenaamde tweede generatie kerncentrales. Bij de modernste ontwerpen is koeling van buitenaf niet meer nodig.

Uranium (de grondstof van kernenergie) is goedkoop, net als het ‘draaiend houden’ van een kerncentrale. De bouw van een nieuwe grote centrale (met een vermogen van 1.600 megawatt, ofwel 3,5 keer zoveel als Borssele) kost echter 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. Dat is ongeveer evenveel als elektriciteitsproductie uit aardgas. Windenergie is op dit moment ongeveer twee keer zo duur; zonne-energie tien keer zo duur.

Volgens critici zijn de werkelijke kosten van kernenergie hoger, omdat de hoge kosten voor het ontmantelen van centrales, afvaltransport en -opslag niet zijn meegerekend.

Type centrales

De hedendaagse kerncentrales horen bij de ‘derde generatie’ centrales. Naar een ‘vierde generatie’ wordt wereldwijd onderzoek gedaan. Hierbij zouden wezenlijk nieuwe concepten de reactorveiligheid verhogen en de hoeveelheid en levensduur van radioactief afval verminderen. Zo zou de zogeheten transmutatie van radioactief afval, langlevend radioactief materiaal omzetten in kortlevend materiaal. De ontwikkeling van deze techniek vergt waarschijnlijk nog tientallen jaren.

Kernfusie

Naast kernsplijting is er nog een andere techniek die in de toekomst mogelijk energie kan opwekken door de kern van atomen te veranderen: kernfusie. De chemische reacties in de zon vormen het bekendste voorbeeld van kernfusie. Bij kernfusie 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.

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. Een experimentele kernfusiereactor (ITER) wordt in Zuid-Frankrijk gebouwd 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 een volgende demonstratiecentrale worden gebouwd.

• Wikipedia heeft uitgebreide informatie over het kernongeluk in Fukushima, Japan: http://nl.wikipedia.org.
• Meer uitleg over kernenergie en nucleair onderzoek staat op www.kernenergie.nl.
• Het compendium voor de leefomgeving heeft cijfers over de hoeveelheid straling die vrijkomt in Nederland. Zie www.compendiumvoordeleefomgeving.nl.