Je leest:

Nederlandse atoomstroom

Nederlandse atoomstroom

Auteur: | 15 februari 2005

Proefballonnetje in Buitenhof van 12 februari: staatssecretaris Van Geel acht het niet onmogelijk dat er een tweede kerncentrale komt in Nederland. Wat kost dat en wat krijgen we ervoor terug? Tien vragen over kernenergie.

De V.S., ’s werelds grootste CO2-producent, willen een nieuw Kyoto-verdrag op vrijwillige basis. Ondertussen houdt Nederland zich nog aan de bestaande uitstoot-regelingen voor het broeikasgas. De uitstoot moet omlaag, bijvoorbeeld door een tweede kerncentrale te bouwen. Staatssecretaris Van Geel opperde dat in het programma Buitenhof. Ondertussen heeft de bewindsman overigens aangegeven dat een kerncentrale voor hem pas een optie wordt als alle andere maatregelen tegen klimaatverandering falen.

De kerncentrale van 480 MW in het Zeeuwse Borssele.

1. Hoeveel?

Kost wat, kernenergie. Hoeveel precies, dat is onduidelijk. Duidelijk is, dat de bouw van een kerncentrale duurder is dan een kolen- of gascentrale met hetzelfde vermogen. De kernreactie mag nooit uit de hand lopen, net zoals er nooit radioactief materiaal vrij mag komen. Die veiligheidseisen jagen de prijs omhoog: tegen de drie miljard euro voor de nieuwe 1600 MW-centrale in het Finse Olkiluoto. Ter vergelijking: in Wales is een gasgestookte centrale van 800 MW gepland die maar een half miljard euro kost. Per megawatt bijna drie keer goedkoper.

Kerncentrales maken de hoge bouwkosten later weer goed. Naast het startbedrag bepalen namelijk ook de bedrijfskosten de prijs van de geleverde energie. Nucleaire bedrijfskosten liggen juist lager dan die van fossiele centrales. Daardoor komen de kilowattuur-prijzen van de twee opties weer in elkaars buurt te liggen. Fossiele energievoorziening gaat ook nog eens gepaard met CO2-uitstoot en levert daarom indirecte kosten op door de milieuvervuiling. Worden die in rekening gebracht, dan is een centrale op fossiele brandstof zelfs duurder dan kernenergie.

Kerncentrale in het Finse Olkiluoto.

2. Weet iemand hoe het moet?

Nederland heeft door de reactoren in Borssele en Petten en de uraniumverrijker Urenco in Almelo wel ervaring met kernenergie, maar voor een compleet nieuwe centrale zijn ook buitenlandse experts nodig. Bijvoorbeeld uit Frankrijk, dat voor 75% van zijn elektriciteitsvoorziening afhankelijk is van kernenergie. Het Belgische bedrijf ElectraBel liet in 2005 al weten dat het in Nederland een kerncentrale neer kan zetten.

3. Wanneer is zo’n centrale klaar?

Tussen eerste schep in de grond en lintje knippen voor de nieuwe kerncentrale zit minstens vier jaar. Dat kan nogal eens uitlopen als vergunningen en regelgeving telkens veranderen. Ook druk van groene partijen, die via rechtzaken de bouw proberen tegen te houden, zorgt regelmatig voor vertraging.

Hét record voor bouwvertraging van een kerncentrale moet wel gezet zijn door de Watts Bar-centrale in Tennessee. Pas 23 jaar na de start van het project in 1973 ging de centrale open.

In de praktijk kost het tussen de vijf en tien jaar om centrale te bouwen. Snel een kernreactor bouwen om in 2012 de eerste Kyoto-deadline te halen is dus geen haalbare kaart. De bouwtijd kán omlaag, al gaat de prijs van de centrale dan weer omhoog.

Het duurde 23 jaar voor de Watts Bar kernreactor in de Amerikaanse staat Tennessee af was. De bouw startte in 1973 en de centrale was door allerlei vertraging pas klaar in 1996. bron: Tennessee Valley Authority

4. Waar komt de centrale?

Kerntechnologie draagt risico’s met zich mee en in de loop der jaren heeft de publieke opinie zich door grote en kleine problemen bij kerncentrales tegen de techniek gekeerd. Het ongeluk met de Harrisburg-reactor op het Amerikaanse Three Mile Island, kleinere incidenten zoals de lozing van radioactief materiaal in zee bij de Britse opwerkingsfabriek Sellafied en vooral de explosie van de Russische reactor in Tsjernobyl maken de slogan NIMBY populair: not in my back yard!

Als er al een nieuwe centrale komt in Nederland, dan is buiten de Randstad plaatsen het aardigst voor de bevolking. Zo min mogelijk mensen wonen dan onder de witte, ongevaarlijke, maar volgens veel mensen toch enge rook van de centrale.

Een betere lokatie uit economisch én milieu-oogpunt is midden op de Maasvlakte, tussen de industrie. Een kernreactor produceert namelijk niet alleen elektriciteit, maar ook sloten aan warm afvalwater. Zulke restwarmte van energiecentrales (ook fossiele) hoeft niet per se geloosd te worden in de Maas. Lozing van afvalwarmte kan schade toebrengen aan microorganismen in het water, met nadelige gevolgen voor het ecosysteem in een rivier. Met warmte/kracht-koppeling is er nog een restje energie uit het koelwater te persen en de afvalwarmte zelf is zonder bewerking ook bruikbaar in chemische technologie – of stadsverwarming.

Centrale voor warmtekrachtkoppeling bij het Groningse Martini-ziekenhuis.

5. Wat moet erin?

Een kerncentrale haalt zijn energie uit instabiele atoomkernen. Die zijn opgebouwd uit tientallen protonen (positief geladen) en neutronen (geen lading). Atoomsoorten zijn er in allerlei mengsels; varianten met hetzelfde aantal protonen maar verschillende aantallen neutronen heten isotopen. Sommige isotopen zijn instabieler dan andere en vallen na verloop van tijd uit elkaar. Bij dat verval komt energie vrij in de vorm van weggeschoten fragmenten.

De brandstofstaven in een kerncentrale bestaan voor 4% uit de echte brandstof, de uranium-variant U-235 (235 kerndeeltjes: 92 protonen en 143 neutronen). In natuurlijk gedolven erts ligt het percentage U-235 rond de 0,7%; de rest van het erts bestaat uit het voor kernreactoren onbruikbare U-238. Om de grondstof te verrijken laat een bedrijf als Urenco in Almelo het materiaal eerst reageren met fluor; daarbij ontstaat het gas uraniumhexafluoride. Dat gas stroomt door ultracentrifuges, die een molecuul met U-238 erin iets sneller wegslingeren dan eentje met het drie neutronen lichtere U-235.

Hoe vaker het gas door de ultracentrifuge gaat, hoe hoger het gehalte U-235 wordt. Urenco kan in principe weapons grade uranium produceren van maar liefst 98% U-235, maar zal dat uiteraard niet doen. Dat Iran, met zijn natuurlijke voorraden van uraniumerts, de hele nucleaire brandstofcyclus in eigen hand wil krijgen is zorgwekkender. Met zijn eigen ultracentrifuges (via de Pakistaan Abdul Qadeer Khan van Urenco afgekeken!) zou Iran zonder materiaal in te hoeven voeren kernwapens kunnen produceren.

Een van de vervalsprocessen van U-235. Een kern vangt een neutron in en verandert daardoor in het iets zwaardere U-236. Die isotoop is niet stabiel en valt dus uit elkaar; in dit geval in barium, krypton en twee neutronen. Die kunnen weer op andere kernen U-235 botsen. Tijdens het proces komt ook gammastraling vrij (blauwe golfjes). bron: HyperPhysics

6. Is het veilig?

U-235 spat uiteen als er een neutron op botst. Bij dat verval komen weer extra neutronen vrij, die naburige kernen aanstoten: een kettingreactie. In een moderne reactor kan die reactie niet meer uit de hand lopen zoals in het verouderde reactor-model in Tsjernobyl. Zonder tussenkomst van mens of computer zorgen drukkleppen, automatisch uit de reactor glijdende brandstofstaven en andere maatregelen ervoor dat de reactor niet kritisch wordt. Perfect veilig is onmogelijk: in elk slim ontwerp is een zwakke plek te vinden. Ontwerpers schatten dat moderne kerncentrales maar eens in de 10.000 jaar of meer een zwaar ongeluk veroorzaken.

7. Hoeveel energie levert het op?

Een beetje kerncentrale levert tussen de 1000 en 1500 megawatt aan vermogen. Het Nederlandse elektriciteitsnet wordt gevoed met ongeveer 17.000 MW. Dat is het opgestelde vermogen; het verbruikte vermogen ligt lager en schommelt afhankelijk van de tijd op de dag en de dag in het jaar. Gemiddeld is het verbruik de helft van het opgestelde vermogen en zelfs piekbelasting komt maar tot twee derde van de maximum belasting. De overcapaciteit is nodig om uitval van een centrale zonder problemen op te vangen. Centrales kunnen door de overcapaciteit tijdelijk stilliggen voor bijvoorbeeld onderhoud.

Voordeel van een kerncentrale is, dat er alleen warmte, elektriciteit en radioactief materiaal uitkomen: geen grammetje broeikasgas. Kerncentrales zijn op hun best als ze door kunnen buffelen. Lange tijd doordraaien op meer dan 90% van het maximaal vermogen levert namelijk het beste rendement, onder andere omdat opvoeren en afzwakken van de output een langzame en omvangrijke klus is. Daarom is kernenergie geschikt voor levering van de base load, een vaste, onveranderlijke basis van energie te leveren.

Een nieuwe kerncentrale van 1500 MW zou samen met de centrale in Borssele (met 480 MW vermogen geen grote jongen) 30 tot 40% van de gemiddelde elektriciteitsvraag leveren. Ook energiecentrales op fossiele brandstof leveren mee aan de base load. Elektriciteitvoorziening is zeker niet de enige energiebron in Nederland. Transport, industrie, tuinbouw en woningen verstoken bijvoorbeeld fossiele brandstoffen om warmte en beweging op te wekken. Wie de CO2-uitstoot terug wil dringen, doet er goed aan alle energieverbruikers daarop aan te spreken.

Ultracentrifuges van Urenco in het Duitse Jülich. Het Nederlands-Duits-Britse bedrijf slingert in deze centrifuges het gas uraniumfluoride rond en scheidt daarmee de verschillende isotopen uranium. Eindproduct is een mengsel met 3,5 tot 4 procent U-235, bruikbaar voor versplijting in kerncentrales, maar niet voor kernwapens. bron: Urenco.

8. Geen bijdrage aan het broeikaseffect?

Kernsplitsing levert zelf geen CO2 op, maar bij delven, vervoeren en opwerken van uraniumerts is machinerie op fossiele brandstof nodig. Ook kerncentrales zorgen dus, zij het indirect, voor CO2-uitstoot.

Hoe puurder het gedolven uranium-erts, hoe lager de indirecte CO2-uitstoot. Een lagere concentratie U-235 betekent dat er meer energie nodig is om het erts om te vormen tot brandstofstaven. Mijnen moeten meer erts naar boven halen, trucks vaker rijden om het erts te vervoeren en de ultracentrifuges langer draaien om de concentratie U-235 naar 4% te tillen.

Wereldwijd is er maar genoeg uranium-erts om tot het jaar 2100 milieuvriendelijk energie te winnen uit kernsplitsing; rond de 5 miljoen ton. Per jaar blaast de mensheid zo’n 20 miljoen ton CO2 de lucht in en inzet van de voorraad uranium-erts brengt de uitstoot van CO2 met 100 tot 140 miljoen ton omlaag.

Overigens is een kerncentrale maar een van de manieren om de CO2-uitstoot in te perken. Ondergrondse opslag van het gas en beter isoleren van gebouwen zorgen er ook voor dat de Nederlandse uitstoot daalt. De techniek van afvangen en in halflege aardgasvelden injecteren is helaas nog ‘in ontwikkeling’; met energiebesparing kan in principe al worden gestart. Volgens berekeningen van het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) en het Milieu- en Natuurplanbureau (MNP) kan de CO2-uitstoot door toepassing van alledrie de maatregelen samen met 15% omlaag. Aan de reductie hangt een prijskaartje van 1,4 miljard euro, meldt NRC Handelsblad.

De kerncentrale op het Amerikaanse Three Mile Island, tegen een ietwat dreigende lucht gefotografeerd. De witte pluimen uit de koeltorens bestaan overigens uit water en bevatten geen broeikasgas. bron: Greenpeace.co.uk.

9. Is kernafval nog ergens goed voor?

Gingen de brandstofstaven van een kernreactor maar schoon op, dan was er niemand die de bouw tegenhield. Het grootste probleem van kernenergie is het afval. Na gebruik in de centrale zijn de brandstofstaven sterk radioactief en bevatten ze allerlei splijtingsproducten. Door neutronen in te vangen is een deel van het U-238 bovendien omgezet in radioactief plutonium-239: de grondstof voor kernwapens! De afvalstoffen blijven 10.000 tot 125.000 jaar gevaarlijk radioactief. Pas daarna is de radioactiviteit terug op het niveau van het originele uraniumerts.

Natuurkundigen experimenteren op kleine schaal met truuks om het afval sneller onschadelijk te maken. Beschieten met snelle neutronen zorgt er bijvoorbeeld voor dat het afval veel sneller vervalt. De verschillende atoomsoorten – uranium, neptunium, curium – moeten ieder op een eigen manier worden ‘verbrand’. Bij bedrijven als het Britse Sellafield of het Franse La Hague worden de afvalproducten uit de brandstofstaven gehaald. Zulke opwerking kan belastend zijn voor het milieu; land en zee rond Sellafield zijn in de jaren ’60 zwaar vervuild.

Een tweede probleem: een van de opwerkingsproducten is puur plutonium. Dat wordt zelden gebruikt in reactoren en moet dus in opslag…waar het risico bestaat dat terroristen het stelen en gebruiken in een verwoestende aanslag.

Luchtfoto van de Britse opwerkingsintallatie voor brandstofstaven in Sellafield. De centrale heeft zijn omgeving enkele malen vervuild met radioactief afval. bron: Simon Ledingham.

10. Hoe slaan we kernafval op?

Tot er een betere oplossing voorhanden komt wordt opgewerkt afval uit uitgebrande brandstofstaven in glas of beton gegoten en daarna in stalen vaten gelast. Het radioactief afval van de centrales in Borssele en Petten komt terecht bij de COVRA (Centrale Organisatie Voor Radioactief Afval). Daar staan gekoelde bunkers die gebouwd zijn op een leven van minstens honderd jaar.

In Nederland is opslag onder stabiele zoutkoepels in de bodem een optie. De V.S. hebben plannen de berg Yucca Mountain in Nevada vol te stoppen met hun eigen kernafval. Die plannen staan voorlopig in de wacht omdat nog niet duidelijk is hoe aardbevingsvrij het gebied is. Ook mogelijke vervuiling van het grondwater is een probleem. Ondanks de mogelijke problemen is diep begraven van het afval het beste idee. We kunnen niet verwachten dat onze nakomelingen de komende kwart miljoen jaar op ons afval passen.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 15 februari 2005

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.