Kerncentrale

Een kerncentrale is een elektriciteitscentrale die elektriciteit opwekt met behulp van kernsplijting in een of meer kernreactoren.

Algemeen

In een kerncentrale maakt men gebruik van de 'brandstof' uranium om warmte te genereren. Hiermee produceert men stoom om via een turbine een elektrische generator aan te drijven. Bij het splijten van uranium komt een grote hoeveelheid warmte vrij. Dit splijtingsproces vindt plaats in de kernreactor van de centrale. Voor het splijtingsproces in een kernreactor is een specifieke isotoop van uranium nodig: uranium-235. In natuurlijk uranium zit gemiddeld 0,7% van dit uranium-235. De meeste kernreactoren hebben uranium nodig waarin minstens drie procent uranium-235 aanwezig is. De tussenstap die hiervoor nodig is, heet verrijking.

Het verrijkte uranium, waarin veelal nog meer dan 95 procent uranium-238 zit, komt in dichtgelaste staven in de reactor. Dit zijn de zogenoemde splijtstofstaven. De atoomkern van uranium-235 kan gemakkelijk worden gespleten wanneer het een neutron absorbeert. Het atoom valt uit elkaar in brokstukken (splijtingsproducten) en zendt daarbij ook neutronen uit. De neutronen kunnen bij een ander atoom uranium-235 een nieuwe kernsplijting veroorzaken. Daarbij ontstaan opnieuw warmte en enkele neutronen, die elk weer een nieuw atoom kunnen raken. Zo ontstaat een kettingreactie. Alle splijtingen samen zorgen ervoor dat een kerncentrale kan draaien.

De term 'thermische' centrale of 'thermische' reactor slaat niet op het feit dat elektriciteit uit warmte wordt geproduceerd. Deze term impliceert dat de neutronen in de reactor worden afgeremd totdat ze kunnen worden opgevangen door de U-235 atoomkernen in de brandstofstaven. Dit afremmen gebeurt door een zogenaamde moderator. Een moderator is bij voorkeur een stof die bestaat uit lichte atomen, zoals water, zwaar water of koolstof (grafiet). Doordat de neutronen tegen deze lichte atomen botsen, remmen ze af van ongeveer 10% van de lichtsnelheid tot een paar kilometer per seconde. Deze 'langzame' neutronen hebben een snelheidsverdeling die meer lijkt op de 'thermische' Maxwellverdeling. De U-235 atoomkernen kunnen de snelle neutronen niet opvangen; de langzame worden wel opgevangen, en zorgen dat de U-235 atomen splijten. Een thermische reactor draait dus voornamelijk op direct splijtbare atomen als brandstof. Om ook U-238 als brandstof te gebruiken is een 'snelle' reactor nodig, waarbij de snelle neutronen worden ingevangen in het U-238 om de eveneens splijtbare isotoop plutonium-239 te vormen.

Kernenergie

Met de warmte die vrijkomt door kernsplijting wordt water verhit tot stoom. Deze stoom drijft een turbine aan. Die is gekoppeld aan een grote generator. Deze levert op zijn beurt de elektriciteit aan het elektriciteitsnet.

Geschiedenis

In een experimentele reactor in Idaho (Verenigde Staten van Amerika) werd op 20 december 1951 voor het eerst elektriciteit opgewekt met kernenergie. De eerste commerciële kerncentrale werd op 27 juni 1954 in dienst genomen in Obninsk in de toenmalige RSFSR van de Sovjet-Unie.

Ioniserende straling

Bij de splijtingsreactie in een kernreactor ontstaan verschillende radioactieve stoffen. Via de ventilatieschacht van het reactorgebouw en het koelwater worden minieme hoeveelheden radioactieve stoffen in het milieu geloosd. Nadat een lading kernbrandstof "op" is gebrand, is ze nog langere tijd "heet" (hoog radioactief). De brandstof wordt daarom eerst een periode - meestal een aantal jaar - in een grote waterbak opgeslagen. Daar wordt de straling geabsorbeerd en de warmte die door het radioactieve verval wordt geproduceerd, afgevoerd. Na verloop van tijd neemt de activiteit van de oude brandstofelementen af, zodat ze droog kunnen worden opgeslagen. Deze brandstofelementen zijn dan echter nog steeds hoog radioactief, en moeten dan ook voor vele duizenden jaren uit het milieu gehouden worden. In verschillende landen worden dergelijke gebruikte splijtstofelementen opgewerkt: de bruikbare isotopen worden eruit gehaald om nieuwe splijtstofelementen te fabriceren. Wat overblijft, zijn verschillende soorten radioactief afval. In veel landen is er nog geen definitieve opslagplaats voor dit radioactieve afval.

Nucleaire installaties

België

België is zeer performant op kernenergiegebied omwille van Belgisch Kongo waar uraniummijnen waren. Het uranium voor de eerste atoombom was afkomstig uit Belgisch Kongo.

• Kerncentrale van Doel (4 reactoren)
• Kerncentrale van Tihange (gemeente Hoei) (3 reactoren)
• Studiecentrum voor Kernenergie SCK•CEN te Mol
• Onderzoeksreactor in Gent (INW). Werd in 2003 buiten werking gesteld en zou na een koelperiode van ongeveer drie jaar ontmanteld worden. Het afbraakproces zal mogelijk in 2010 afgerond zijn.
• Op grondgebied Mol/Dessel ligt de nationale nucleair afvalverwerker Belgoprocess.
• In Dessel staan twee fabrieken voor productie van nucleaire brandstof, namelijk FBFC en Belgonucleaire.

(Waren er voorheen plannen om een achtste reactor te bouwen, dan werden deze in de jaren tachtig afgevoerd. Electrabel en SPE namen samen een belang van 25% in de centrale van Chooz, gelegen net over de Franse grens)

Nederland

In Nederland staan in 2003 zes nucleaire installaties waarvan er één buiten gebruik gesteld is.

• De kerncentrale in Borssele (Zeeland). Goed voor ongeveer 4 procent van de Nederlandse vraag naar stroom .
• De Kernenergiecentrale Dodewaard (buiten gebruik).
• Almelo (Overijssel), verrijkingsfabriek van uranium. Eigenaar is het Engels/Duits/Nederlandse consortium Urenco. Hier wordt uit natuurlijk uranium door middel van ultracentrifuge zogeheten 'verrijkt' uranium geproduceerd.
• Het onderzoekscentrum in Petten (Noord-Holland). Zie: Kernreactor Petten.
• Onderzoeksreactor in Delft (Zuid-Holland). Bedoeld voor onderzoek, levert geen elektriciteit. Ook wel bekend als de HOR, de hoger onderwijs reactor, omdat ze eigendom is van de Delftse technische universiteit. De reactor werd in 1963 in gebruik genomen en heeft een vermogen van 2 MW.
• Centrale organisatie voor radioactief afval (Covra), gevestigd in de gemeente Borssele in Zeeland. Hier wordt hoogradioactief afval voor langere tijd opgeslagen.

In 1985 waren er vergevorderde plannen voor de bouw van nog drie nieuwe kerncentrales. Deze zouden worden gebouwd op de Maasvlakte, de Eemshaven en nog een tweede reactor in Borssele. Na de ramp in Tsjernobyl zijn deze plannen bevroren.

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, SP, de bouw zou enkele jaren uitgesteld kunnen worden volgens staatssecretaris Pieter van Geel..

Zie ook

• Kernenergie
• Tsjernobyl
• Ignalina, Litouwen
• SCK•CEN, het Belgische Studiecentrum voor kernenergie

Referenties