Kernenergie

Kernenergie is energie opgewekt door kernreacties, de reacties waarbij atoomkernen zijn betrokken. Kernenergie komt in alle gevallen beschikbaar in de vorm van warmte, die in een kerncentrale op conventionele manier (via stoom, turbines en generators) in elektriciteit kan worden omgezet.

Kernsplijting

De atoomkernen met een massa overeenkomend met die van ijzer (ca 56 nucleonen) zijn energetisch bezien van alle kernen in het periodiek systeem het stabielst. Bij zwaardere of lichtere kernen is het theoretisch mogelijk energiewinst te halen door het samenvoegen van lichte (kernfusie) of het splijten van zware kernen (kernsplijting). De nieuwe atoomkernen die hierbij ontstaan, zijn samen wat lichter dan de som van de uitgangsmaterialen. De ontbrekende massa is omgezet in energie volgens de beroemde formule van Einstein:

  E = mc²  

Waarin:

• E = Energie
• m = Massa
• c² = Lichtsnelheid in het kwadraat (Uit het Latijn: Celeritas)

Omdat de term c² zo groot is, komt er bij kernreacties zeer veel energie vrij, ook als maar een klein gedeelte (een tiende procent) van de massa wordt omgezet. In de praktijk wordt vrijwel alleen gebruikgemaakt van de splijting van kernen van uranium- en plutonium-isotopen. Ook andere kernen, zoals van thorium zijn splijtbaar. Plutonium ontstaat vanzelf uit uranium tijdens de kernreacties in de reactorkern en wordt ook gedeeltelijk gespleten, waarbij natuurlijk ook energie vrijkomt. Gebruikte splijtstof kan voor circa 95% hergebruikt worden, men spreekt van recycling. De overige procenten, en de materialen die als verpakking hebben gediend van de splijtingsmaterialen en die ook in meerdere of mindere mate radioactief zijn geworden, vormen samen het zogenoemde kernafval.

Kerncentrale

De commerciële opwekking van elektriciteit door middel van kernenergie gebeurt in kerncentrales. De warmte van het kernsplijtingsproces wordt gebruikt om water te verhitten tot superkritische temperaturen, de stoom drijft een turbine (soort schoepenrad) aan die weer de generator aandrijft waarin elektriciteit wordt opgewekt.

België

Naast de proefreactoren in Mol BR-3 : 11 Mw(e) welke is stopgezet en wordt ontmanteld, zijn er in België twee kerncentraleparken voor elektriciteitsproductie:

• Doel, met vier reactoren
  • Doel 1: 392 MW(e)
  • Doel 2: 433 MW(e)
  • Doel 3: 1006 MW(e)
  • Doel 4: 1008 MW(e)
• Tihange, met drie reactoren
  • Tihange 1: 962 MW(e)
  • Tihange 2: 1008 MW(e)
  • Tihange 3: 1015 MW(e)

Samen zorgden zij in 2006 voor 54,4% van de Belgische elektriciteit.

Nederland

In Nederland zijn twee kerncentrales gebouwd, in Dodewaard (gesloten in 1997) en in Borssele. De laatste is nog in werking en is goed voor 4 procent van de Nederlandse productie van stroom .

2006- Volgens CDA en VVD zou er binnen 10 jaar een tweede reactor bij moeten komen voor nog eens 4% van de stroombehoefte , tegen zijn PvdA, Groenlinks en SP, de bouw zou enkele jaren uitgesteld kunnen worden volgens Van Geel .

Maatschappelijke discussie

Kernenergie riep veel discussie op en in de jaren 1970 en 1980 was er een brede anti-kernenergiebeweging in Nederland. Deze was het gevolg van de kritische kanttekeningen vanuit kerken, milieubeweging, vakbeweging en organisaties van kritische wetenschappers als het Verbond van Wetenschappelijke Onderzoekers. Als gevolg daarvan is er een Brede maatschappelijke discussie over kernenergie gevoerd in de periode 1981-1983 en ontstonden een paar organisaties (zoals Laka en WISE) die kernenergie bestrijden. Het onderwerp ligt nog steeds gevoelig. Daarvoor zijn een aantal redenen.

Argumenten

• Niet duurzaam - De grondstof voor kernsplijting, Uranium, is beperkt voorradig en daarmee niet duurzaam. Recente berekeningen van het Nuclear Energy Agency wijzen uit, dat er voor 100 jaar voorradig is, bij huidig (2006) energiegebruik. Met kweekreactoren zou de voorraad langer meegaan. Deze technologie is echter, net zoals kernfusie, niet uitontwikkeld en ver van economisch rendabel. Voorstanders van kernenergie wensen een 'transitieperiode' van fossiel naar volledig duurzame energie voorziening. Tegenstanders wensen deze periode over te slaan en gelijk duurzame energiebronnen te benutten.

• Ongelukken - De publieke houding tegenover kernenergie is beïnvloed door verschillende ongelukken met kerncentrales, waaronder die van Three Mile Island (28 maart 1979) en met name een groot ongeval met een kerncentrale in de voormalige Sovjet-Unie in Tsjernobyl op 26 april 1986. Al speelde bij de oorzaken van de laatste ramp vooral een combinatie van bureaucratie, verouderde techniek en een ongelukkig uitgevallen experiment een rol, dit ongeluk heeft het beeld van kernenergie blijvend veranderd. Bij de huidige Westerse centrales wordt het risico op ongevallen echter zeer laag geschat. De centrales zelf zijn qua constructie al veel veiliger, ze worden veel beter onderhouden en ook het personeel is goed opgeleid en goed betaald.

Naast ongelukken zijn opzettelijke ongevallen niet uit te sluiten. Kerncentrales zelf worden misschien technisch steeds veiliger, de wereld zelf wordt steeds onveiliger. Een kerncentrale is niet alleen vanwege het stilleggen van de energie voorziening een ideaal doelwit voor een aanslag: de mogelijke straling en radioactieve wolken die vrijkomen zorgen voor veel meer schade.

• Opslag afval - Het definitief opslaan van radioactief afval is alleen in theorie mogelijk: het is in de wereld nog nergens geregeld. Nucleair afval blijft nog langdurig (tot wel duizenden jaren) radioactief en er moet een speciale locatie gevonden worden waarvan gegarandeerd wordt dat deze gedurende die tijd niet wordt verstoord door bijvoorbeeld een aardbeving. In Finland, Zweden en de Verenigde Staten heeft men dergelijke locaties gevonden en worden ondergrondse bergplaatsen aangelegd. Bovendien wordt in diverse landen geëxperimenteerd met ondergrondse 'opbergmijnen' om later een echte bergplaats te kunnen aanleggen. Zo is in België in de Boomse Klei een proeftunnel gebouwd waar experimenten gedaan worden op de doorlaatbaarheid van de klei op lange termijn. De jaarlijkse geproduceerde hoeveelheid hoog radioactief kernafval per centrale is klein in vergelijking met andere industriële processen (1 m³ afval per reactor per jaar). Het laag radioactief afval vormt een groter probleem. Kweekreactoren van de vierde generatie kunnen het huidige kernafval van de centrales, alsook het uraniumafval dat vrijkomt bij de productie van kernbrandstof, hergebruiken. Deze reactoren zijn ook inherent veiliger doordat de kernreacties vanzelf stilvallen bij oververhitting. Een ontploffing zoals bij de reactor in Tsjernobyl is dan niet meer mogelijk. Nobelprijswinnaar Carlo Rubbia heeft laten zien, dat het mogelijk moet zijn om radioactief afval van kerncentrales te bestralen en zo de langlevende isotopen om te zetten in sneller vervallende isotopen. Niet voor de volle 100% maar dit is veelbelovend. Helaas kost dit proces weer een hoop energie. Dit bestralings proces kan overigens niet worden toegepast op verglaast radioactief afval. Verglazing van kernafval is bij de huidig afvalbehandeling wel gebruikelijk.

• Verband met kernwapens - De technologie om kernenergie op te wekken is verwant met de technologie om kernwapens te maken. Enerzijds maakt dat de beschikking over vreedzame kerntechnologie aantrekkelijk voor veel landen, anderzijds worden landen die zelf kerntechnologie ontwikkelen voor naar hun zeggen vreedzame doeleinden, vaak beschuldigd van andere bedoelingen. In landen zoals België en Nederland is dit aspect geen probleem. Landen in minder stabiele regio's beschikken tegenwoordig echter ook over de technologie voor kernenergie en kernwapens: alleen grote druk vanuit de VN kan de ontwikkeling daarvan afremmen. Het non-proliferatieverdrag kent ieder land het recht toe kerntechnologie voor vreedzame doeleinden te gebruiken. Een potentieel probleem dat ook speelt in landen waarop niet de verdenking rust dat ze zelf kernwapens willen maken, is dat terroristen zouden kunnen proberen door een aanslag splijtbaar materiaal te verwerven om daaruit kernwapens te maken of eventueel zelfs zogenaamde 'vuile bommen': conventionele explosieve ladingen die radioactief materiaal verspreiden in de omgeving. Hierdoor zouden potentieel grote gebieden gevaarlijk radioactief kunnen worden besmet met alle fysieke gevolgen van dien, en daarnaast nog grote onrust onder de bevolking. Alleen al om deze reden dienen transporten van nucleair materiaal zwaar bewaakt te worden.

• Kosten en bouw - Kerncentrales hebben relatief hoge initiële kosten ten opzichte van conventionele centrales en er is een levertijd van ongeveer 13-15 jaar. Wanneer ze gebouwd zijn produceren ze, relatief goedkope elektriciteit en vormen ze een stabiele en betrouwbare energiebron, onafhankelijk van onvoorspelbare factoren zoals weer of leveranciers in politiek instabiele regio's, waarbij wel dient opgemerkt te worden dat België en Nederland alle kernbrandstof dienen te importeren.

• Politieke onafhankelijkheid - Het uranium, nodig voor het opwekken van de elektriciteit, is afkomstig uit veel stabielere landen dan bijvoorbeeld aardolie en gas. Door gebruik te maken van kernenergie kan de onafhankelijkheid van Rusland (gas) en het Midden-Oosten (olie) vergroot worden.

• Onbegrip- Kernenergie en radioactiviteit zijn zaken die moeilijk inzichtelijk zijn te maken en waarbij radioactiviteit een onzichtbaar gevaar lijkt.

• Aansprakelijkheid bij Kernongevallen - Iedere aansprakelijkheidsverzekering bevat een clausule waarin gemeld wordt dat er niet wordt uitgekeerd bij schade door een nucleaire reactie. Kerncentrales opereren echter niet onverzekerd: een kerncentrale exploitant moet tot 700 miljoen Euro verzekerd zijn. Daarboven zijn de Nederlandse overheid samen met andere overheden in Europa moeten garant staan in geval van een ramp. De betreffende elektriciteitsproducenten slagen er niet in een verzekering af te sluiten die de risico's van ongevallen dekt. De gevolgen van een ongeval in een kerncentrale kunnen immers zo catastrofaal zijn (zoals bij de kernramp van Tsjernobyl) dat kerncentrales volgens de verzekeringsmaatschappijen gewoonweg onverzekerbaar zijn. Vanaf de jaren 1950 is speciale wetgeving hiervoor (Wet Aansprakelijkheid Kernongevallen of: WAKO) erop gericht de ontwikkeling van deze (toen) veelbelovende technologie te beschermen. Tot op heden, dus in de geliberaliseerde energiemarkt, is deze wetgeving van kracht. De sterk gereduceerde verzekeringspremie wordt doorberekend in de energieprijs. In onder meer Frankrijk de wetgeving op dit gebied gunstiger dan in Nederland. In Duitsland is het veel ongunstiger. Overigens is in geval van een grensoverschrijdende kernramp de aansprakelijkheid nog steeds niet goed geregeld.

Milieuaspecten

Een belangrijk deel van de milieubeweging wijst gebruik en ontwikkeling van kernenergie af. Wel is er de laatste tijd meer belangstelling voor kernenergie vanwege de dreigende tekorten aan fossiele brandstoffen en de afhankelijkheid van leveranciers van olie uit instabiele regio's. De in de loop van 2005 sterk gestegen olieprijs op de wereldmarkt heeft tot een duidelijke verhoging van de belangstelling voor kernenergie in de media en bij regeringen geleid. De tijdelijke afsluiting van de gastoevoer vanuit Rusland naar landen als de Oekraïne, heeft nog meer zorgen m.b.t. de energievoorziening veroorzaakt. Ook zorgen over het klimaat dragen bij aan de hernieuwde interesse voor kernenergie. Kernenergie draagt vrijwel niet bij aan het broeikaseffect; er komt uit kerncentrales geen CO₂ vrij. Wel is de winning van uraanerts een kostbaar, vervuilend en energievretend proces, zoals ook de productie van staal en aluminium, nodig voor het bouwen van bijvoorbeeld windmolens, enorm energieïntensief is. De brandstof voor kernenergie vormt een veel kleiner deel van de totale kosten ervan dan bij conventionele centrales; er gaat daarentegen meer geld naar beveiliging, afvalverwerking en ontmanteling van verouderde centrales. Kernenergie is echter uiteindelijk geen alternatief voor fossiele brandstof, in die zin dat kerncentrales worden gevoed door splijtstof, die (vóór opwerking) wordt ontgonnen op een beperkt aantal locaties en de facto ook een eindige grondstof is. Verwacht wordt dat binnen enkele decennia de vraag naar uranium groter zal worden dan het aanbod, met sterk stijgende prijzen tot gevolg.

Belgische kernuitstapwet

De Belgische regering nam in 2002 een kernuitstapwet aan die stimuleert dat "De nucleaire centrales bestemd voor de industriële elektriciteitsproductie door splijting van kernbrandstoffen, worden gedesactiveerd veertig jaar na datum van hun industriële ingebruikname en kunnen geen elektriciteit meer produceren". Hierdoor zullen wellicht tussen 2015 en 2025 alle Belgische kerncentrales sluiten. Om het verlies aan energieproductie op te vangen worden onder meer windturbines geplaatst op een zandbank,de Thorntonbank in de Noordzee. De kernuitstapwet biedt echter mogelijkheden om de uitstap niet te effectueren, indien er niet voldoende vervangende capaciteit is voor de te sluiten centrales. Aangezien België 55 procent van zijn elektriciteit nucleair opwekt, is het niet ondenkbaar dat deze 'escape' in de wet nog gebruikt gaat worden.

Sluiting Borssele

De regering Balkenende-II heeft in mei 2003 aangekondigd - door vastlegging in het regeerakkoord - dat de kerncentrale in Borssele in 2013 moest sluiten. Deze kerncentrale zou dan 40 jaar in bedrijf zijn geweest. Begin 2006 besloot een meerderheid van de Kamer echter om een convenant (overeenkomst) tussen de eigenaren van de centrale en de overheid te sluiten. In het convenant wordt geregeld dat de centrale tot 2033 in bedrijf kan blijven, mits er voldaan blijft aan criteria van veiligheid en milieu. Tevens beloven de eigenaren van de centrale om samen met de overheid te investeren in projecten en onderzoek ten behoeve van duurzame energie. Op het breken van deze belofte staan overigens geen duidelijke sancties. De voorgenomen sluiting van de centrale in 2013 zou enkele honderden miljoenen euro's kosten. Hoewel D66 gekozen was met in het verkiezingsprogramma de belofte Borssele te zullen sluiten, wilde de partij de afkoopsom in 2005 liever geïnvesteerd zien in duurzame energie. De discussie rond de kerncentrale Borssele tekent de volgens sommigen 'minder dogmatische en meer praktische' atmosfeer rond kernenergie in Nederland. In eigen kring is D66 het opgeven van de verkiezingsbelofte ('Borssele moet dicht') flink verweten.

Nieuwe centrales internationaal

De meeste nieuwe kerncentrales zijn in aanbouw in Azië, met name in Japan, China, en Taiwan. In Europa worden nieuwe kerncentrales momenteel alleen door Finland en Frankrijk gebouwd. Voorts worden er in de VS veel vergunningen van centrales verlengd, terwijl dit ook in diverse Europese landen in toenemende mate als (goedkope) mogelijkheid wordt beschouwd.

Kosten van kernenergie

Een exacte kostenvergelijking met andere energiebronnen is moeilijk te maken omdat hierbij veel factoren een rol spelen. Onder meer de kostprijs van fossiele brandstoffen is hierbij van invloed. Deze kostprijs blijkt in de loop der jaren sterk te variëren, met de laatste jaren een tendens tot sterke stijging. In Nederland waar aardgas op grote schaal beschikbaar is, levert een gasgestookte centrale tot nog toe goedkopere stroom dan een nieuw te bouwen kerncentrale. Maar aangezien de gasprijs is gekoppeld aan de olieprijs, welke steeds verder stijgt, begint dit te veranderen.

Windenergie, de belangrijkste vorm van hernieuwbare energie levert een zeer sterk fluctuerende hoeveelheid elektriciteit. Dit vraagt dan ook aanzienlijke investeringen in het hoogspanningsnet. Kerncentrales daarentegen leveren een constante hoeveelheid elektriciteit.

Het voornaamste obstakel voor investeerders om geld te steken in een nieuwe Nederlandse kerncentrale is het veranderlijke politieke beleid. Een kerncentrale, zoals in Finland en Frankrijk in aanbouw is, vereist een afschrijvingstijd van 30 tot 40 jaar, in Finland gaat men zelfs uit van 60 jaar. Dat komt doordat de bouw veel duurder is dan van een gewone, gasgestookte of kolengestookte centrale. Om zolang te kunnen afschrijven op een investering is echter stabiele politieke steun nodig. In Nederland verandert het beleid de laatste decennia om de paar jaar, zodat een kerncentrale voor particuliere investeerders een riskante investering lijkt.

De werkelijke kostprijs van een kilowattuur elektriciteit uit een kerncentrale is lastig te bepalen; niet alle kosten worden namelijk meegerekend in de prijs die men nu voor de elektriciteit betaalt.

• Wanneer een kerncentrale is afgeschreven blijft er een hoop radioactief materiaal over. De kosten voor het opruimen zijn groot en worden naar de toekomst geschoven.
• Hetzelfde gebeurt met het geproduceerde radioactieve afval dat voor duizenden jaren veilig opgeslagen en continue beheerd, gecontroleerd en beveiligd moet worden. Het afval kan namelijk worden verwerkt in munitie en 'vuile bommen'.
• Daarnaast worden in Europa de verzekeringspremies in het geval van een kernongeval kunstmatig laag gehouden. Hiervoor is vanaf het begin van de ontwikkeling van kernenergie speciale wetgeving gemaakt. In Nederland: Wet Aansprakelijkheid Kernongevallen (WAKO). Er is namelijk geen verzekeringsmaatschappij die de schade kan dekken. Overigens is de wetgeving in Frankrijk gunstiger voor exploitanten.

Kernfusie

Er wordt al tientallen jaren onderzoek gedaan naar kernfusie, vooral omdat de hierbij gebruikte grondstoffen (zware waterstof, of deuterium) in nagenoeg onbeperkte hoeveelheden uit zeewater kunnen worden gewonnen. Het blijkt echter niet makkelijk om omstandigheden te scheppen waaronder waterstofkernen zo dicht bij elkaar worden gebracht en gehouden dat er een waarneembare hoeveelheid fusie-energie ontstaat. Er wordt onder andere gewerkt aan tokamak-reactors en laser-implosie reactors.

Problemen zijn de grote benodigde energie-input voor er netto energieproductie op gaat treden, en de materialen waaruit de reactor moet bestaan. Deze moeten extreem sterk zijn en bestand zijn tegen hoge temperaturen. Bovendien worden ze na gebruik zelf radioactief wat weer een afvalprobleem schept. Echter zal dit afval redelijk snel zijn radioactiviteit verliezen (de helft minder radioactief na 12 jaar) zodat opslag maar voor beperkte periodes nodig is. Tevens wordt er gewerkt aan materialen die niet of minder radioactief worden door bestraling.

Zie ook

• Lijst van reactortypen
• Generatie I reaktor
• Generatie II reaktor (doorontwikkeling van type I, maar zonder vaste grens tussen beide reactors)
• Generatie III reaktor
• Generatie IV reaktor

Referenties

Externe links

• Kernenergie.nl Webportaal met veel links naar nuttige informatie over kernenergie en nucleaire technologie.
• kernenergieinnederland.nl De geschiedenis kernenergie in Nederland
• NRG-Publieksinformatie Toegankelijke informatie van onderzoeksgroep NRG over kernenergie, nucleaire technologie en straling.
• SCK.CEN Studiecentrum voor Kernenergie.
• World Information Service on Energy, een (anti-nucleaire) organisatie, die o.a. 20x per jaar een tijdschrift uitgeeft met recent nieuws over kernenergie.
• Stichting LAKA, Documentatie en onderzoekscentrum kernenergie. De stichting is tegen het gebruik van kernenergie.
• Stichting Kernvisie, deze stichting is voor het gebruik van kernenergie
• (fr) (nl) Website door Electrabel over de voor- en nadelen van kernenergie