Kernenergie: groene oplossing of gevaarlijk?

Wat is kernenergie en hoe werkt het?

Kernenergie is een vorm van energie die vrijkomt wanneer atoomkernen worden gespleten. Hierbij maakt men gebruik van uranium, dat een zware en onstabiele atoomkern heeft. Deze zware atoomkern wordt in twee of meer lichtere atoomkernen gespleten. Bij deze splitsing komt een grote hoeveelheid energie vrij die de andere uraniumatomen aanzetten tot het splitsen. Dit is de zogenaamde kettingreactie die optreedt. In een kernreactor wordt deze kettingreactie onder controle gehouden. In een atoombom vindt deze kettingreactie ongecontroleerd plaats.

In de praktijk liggen er tienduizenden splijtstofstaven in een reactorbad waarin water stroomt. Het zijn deze staven waarin de kernsplijtingen plaatsvinden. Bij deze splijtingen komt er ongelofelijk veel warmte vrij dat door het water wordt opgenomen. Het water warmt tot honderden graden op en verandert in stoom. Deze stoom drijft vervolgens turbines aan die zo elektriciteit opwekken. Met een enkele kilogram uranium kunnen 7.000 gezinnen een jaar lang van stroom worden voorzien.

Veiligheidsvoorzieningen

Omdat kernenergie een klein risico op ongevallen inhoudt, zijn er verschillende maatregelen getroffen. Zo is een kernreactor altijd in een stalen omhulsel geplaatst. Dit stalen omhulsel is bestand tegen de druk van een ontspoorde kernreactie. Bovendien wordt een betonnen koepel omheen dit stalen omhulsel geplaatst. Deze betonnen koepel kan zonder problemen een impact opvangen, zoals een vliegtuig dat zich in een kerncentrale boort.

Verder is een kerncentrale van een SCRAM voorzien, ook wel een noodstop genoemd. Dit zorgt ervoor dat de kernreactor bij een calamiteit, zoals een stroomuitval of een aardbeving, versneld wordt uitgeschakeld. Hoe dit gebeurt, verschilt per type reactor. In gasgekoelde reactoren voegt men bijvoorbeeld boorpoeder toe en bij lichtwaterreactoren worden er regelstaven in de reactorkern geschoven. Ook na het uitvoeren van een SCRAM wordt er nog steeds zo’n 10% warmte gegenereerd die moet worden afgevoerd. Wanneer deze warmte niet wordt afgevoerd, zou er alsnog een meltdown plaatsvinden. Daarom beschikt een kerncentrale ook over een noodkoelsysteem. De kernrampen van Tsjernobyl en Fukushima (kerncentrales van de tweede generatie) hebben bewezen dat dit een zwak punt in de beveiliging is. De nieuwste generatie kerncentrales heeft daarom geen koeling van buitenaf meer nodig.

Kernenergie in Nederland

Nederland telt een kerncentrale in Borssele (Zeeland). Deze kerncentrale levert ongeveer 4% van de in Nederland verbruikte elektriciteit op. De kerncentrale in Borssele heeft een elektrisch vermogen van 485 megawatt en is eigendom van EPZ, een joint venture van PZEM en Energy Resources Holding BV. Er zijn geen plannen voor de bouw van een nieuwe kerncentrale en de overheid heeft in 2006 besloten dat de kerncentrale uiterlijk eind 2033 de deuren zal sluiten. De overheid is echter niet van plan om kerncentrales te verbieden.

Ondanks het feit dat er nog geen plannen zijn voor nieuwe kerncentrales en dat de overheid geen nieuwe kerncentrale voor 2030 verwacht, heeft kernenergie volgens de overheid wel een belangrijk aandeel bij het behalen van de klimaatdoelen. Daarom blijft het voor bedrijven mogelijk om een vergunning aan te vragen bij de Autoriteit Nucleaire Veiligheid en Stralingsbescherming. Daarnaast vinden er op zes verschillende locaties onderzoek naar kernenergie plaats en neemt Nederland ook kernenergie af uit onder meer Duitsland, België en Frankrijk.

Onder meer de kerncentrale van Doel (België) en de kerncentrale van Emsland (Duitsland) bevinden zich vlakbij de Nederlandse grens. Ook de Belgische kerncentrale van Tihange bevindt zich in een straal van 100 kilometer van de Nederlandse grens. Als onderdeel van de Energiewende, de Duitse kernuitstap, zal de kerncentrale van Emsland ten laatste voor 2023 worden gesloten. De kerncentrales van Doel en Tihange zouden in 2025 de deuren moeten sluiten. Deze sluiting stond voorheen echter al voor 2015 gepland en werd keer op keer verschoven. Hier bestaat dus nog steeds veel onduidelijkheid over.

Het kernenergiedebat: groene stroom of levensgevaarlijk?

In Nederland, maar dit is in vrijwel ieder land het geval, zijn er voor- en tegenstanders van kernenergie. Zij baseren zich vrijwel altijd op dezelfde argumenten. Het is namelijk zo dat er aan kernenergie zowel voor- en nadelen verbonden zijn. Het is echter niet juist om zich enkel op deze voor- of nadelen te baseren: bij het maken van beleidsbeslissingen moeten alle argumenten in rekening worden gebracht. Hieronder zijn de argumenten weergegeven die het vaakst worden gebruikt.

Voorstanders van kernenergie

Wanneer uit uranium elektriciteit wordt gemaakt, komt er netto zo’n tien tot honderd keer minder CO2 vrij dan wanneer fossiele brandstoffen worden aangewend. Op dit punt is het zelfs vergelijkbaar met hoe wind- en zonne-energie presteren. De geringe uitstoot is onder meer afhankelijk van het vervoer van grondstoffen en de bouw en het onderhoud van een kerncentrale, net zoals ook een windpark om soortgelijke redenen een geringe hoeveelheid CO2-uitstoot veroorzaakt.

Desondanks wordt kernenergie meestal niet tot groene energie gerekend, hoewel voorstanders dat graag anders zouden zien. Dit komt omdat de hoeveelheid uranium niet hernieuwbaar is. Al is dit eerder louter theoretisch. Er is namelijk zo weinig uranium nodig en er is zoveel uranium te vinden dat de voorraad uranium de komende 100.000 jaar niet uitgeput zal raken. Bovendien kan er vervolgens op andere grondstoffen worden overgestapt, zoals thorium. Wel is het zo dat het eenvoudig toegankelijke uranium langzaam wordt uitgeput, wat in de toekomst extra uitdagingen met zich mee zal brengen.

Daarnaast is kernenergie relatief goedkoop. Uranium is een voordelige grondstof en er kan ongelofelijk veel energie uit worden gehaald.

Vaak wordt ook aangehaald dat kernenergie een ideale aanvulling is op duurzame energiebronnen zoals wind- en zonne-energie. Deze energiebronnen zijn namelijk afhankelijk van de natuur en de hoeveelheid opgewekte energie is dan ook onvoorspelbaar. Daarom zouden meer voorspelbare energiebronnen als kernenergie wenselijk zijn.

Ten slotte maakt kernenergie ons minder afhankelijk van politiek instabiele regio’s, in tegenstelling tot wat bijvoorbeeld wel het geval is bij het gebruik van olie en gas. Dit komt omdat uranium overal ter wereld te vinden is, van in de rotsen en de bodem tot in zeewater. Vooral tijdens de oliecrisis heeft dit argument de ontwikkeling van kerncentrales drastisch versneld.

Tegenstanders van kernenergie

Een belangrijk minpunt van kernenergie heeft te maken met wat er met het radioactief afval moet gebeuren. Dit radioactief afval houdt namelijk milieu- en gezondheidsrisico’s in en is gevaarlijk voor alle levende wezens. Radioactiviteit zorgt voor erfelijke aandoeningen, afwijkingen bij baby’s en verhoogt de kans op leukemie. In grote hoeveelheden kan stralingsziekte en de dood optreden.

Daarom moet het langdurig en veilig worden opgeslagen. Hoogradioactief afval zal zelfs tienduizenden jaren straling blijven afgeven. Het niet-warmteproducerend radioactief afval wordt samengeperst en in beton gegoten. Warmteproducerend radioactief afval wordt momenteel verglaasd in een soort stabiele glasvorm. Dit wordt momenteel gecontroleerd opgeslagen in een speciaal opslaggebouw in Vlissingen. Dit is een tijdelijke opslagplaats omdat we met de huidige kennis nog geen idee hebben hoe we dit afval op lange termijn definitief veilig kunnen opslaan. De kerncentrale in Borssele levert ongeveer 1 m³ warmteproducerend radioactief afval per jaar op. Op dit moment worden de problemen en dus ook de factuur gewoon doorgeschoven naar de volgende generaties die zullen moeten opdraaien voor de opslagkosten van steeds grotere hoeveelheden radioactief afval.

Daarnaast houdt kernenergie misbruikrisico’s in. Zowel de kerncentrales als de fabrieken die het kernafval verwerken, zouden kunnen worden gebruikt voor de vervaardiging van kernwapens of een vuile bom. Wanneer terroristische groeperingen de hand zou kunnen leggen op radioactief materiaal, kunnen ze grote rampen veroorzaken.

Als tegenargument voor het voordelige karakter van de grondstoffen haalt men vaak aan dat de bouw en de ontmanteling van een kerncentrale erg duur is. Ook haalt men aan dat uraniummijnen waardevol natuurgebied vernielen en kwetsbare bevolkingsgroepen treffen, zoals de Canadese Inuït.

Tegenstanders halen ten slotte ook de constante productie van kernenergie aan. Kerncentrales laten zich namelijk niet zomaar uitschakelen. Zelfs na het stilvallen van de kettingreactie door een SCRAM blijft een kernreactor namelijk nog lang warmte produceren. Hierdoor kan kernenergie onvoldoende flexibel inspelen op de energiebehoefte en moet het energieverbruik ’s nachts worden aangemoedigd, omdat er dan een overproductie is. Groene energiebronnen zouden beter aansluiten bij de werkelijke noden en geen kunstgrepen nodig hebben.

Tot slot haalt men ook vaak aan dat kernongevallen grote gevolgen kunnen hebben en dat, hoewel de kans statistisch gezien heel klein is, de wereld toch al twee grote kernrampen heeft gekend met desastreuse gevolgen voor de lokale bewoning en toekomstige generaties. Voorstanders counteren dit dan weer door te stellen dat het risico op kernongevallen bij de derde generatie kerncentrales kleiner is omdat deze centrales geen koeling van buitenaf nodig hebben, wat bij de kerncentrales van Tsjernobyl en Fukushima (tweede generatie) wel het geval was. De kerncentrale in Borssele, net zoals de centrales in Emsland en Doel, behoort tot de tweede generatie.

Kernrampen die het kernenergiedebat aanwakkerden

In het verleden zijn er twee grote kernrampen geweest die resulteerden in dodelijke slachtoffers en verboden gebieden. De kernramp van Tsjernobyl en de recentere kernramp van Fukushima schudden telkens het kernenergiedebat wakker. In de praktijk zorgde dit niet voor een wereldwijde ommekeer bij beleidsmakers.

Kernramp van Tsjernobyl

Op 26 april 1986 vond een test plaats in de kerncentrale van Tsjernobyl. Bij deze test, uitgevoerd door medewerkers die zich onvoldoende hadden kunnen voorbereiden, ging men na of de generator bij het uitschakelen voldoende vermogen had om de koelinstallatie te doen werken. Deze koelinstallatie dient om de tijd te overbruggen tot de noodaggregaten zijn opgestart, deze zijn nodig voor de koeling na de uitschakeling. Bij de test werd een technische of menselijke fout gemaakt. Voor het veilig uitvoeren van de test was 700 MW nodig, maar na verschillende ingrepen bedroeg deze nog steeds slechts 200 MW. Desondanks werd de test toch doorgezet. Dit liep verkeerd en de noodstop werd geactiveerd. Door een ontwerpfout in de regelstaven die een grafietpunt hadden, nam het reactorvermogen echter snel toe. Enkele seconden nadat er op de noodstop was gedrukt, was het reactorvermogen toegenomen tot tien keer het normale vermogen. Hierdoor ontstond een stoomontploffing die het dak van 2.000 ton wegblies en er een radioactieve rookwolk in de atmosfeer werd geblazen. Na de explosie was de reactor vernietigd en stond de reactorkern in brand.

Ten gevolge van het ongeval werd een gebied van 150.000 km² in Oekraïne, Rusland en Wit-Rusland besmet met radioactief cesium. Op het moment van de explosie waren ongeveer 600 personeelsleden en leden van de hulpdiensten aanwezig. Velen van hen liepen een stralingsziekte op. In de periode die daarop volgde werden 600.000 mensen opgetrommeld voor opruimings- en beveiligingswerkzaamheden, waaronder 240.000 militairen. Zij werden allen blootgesteld aan hoeveelheden ioniserende straling die vele keren hoger ligt dan wat men per jaar mag oplopen. Men schat dat 2.200 van hen zijn overleden door deze blootstelling. Sinds 1990 zijn ongeveer 6.000 gevallen van schildklierkanker vastgesteld bij mensen die als kind werden blootgesteld aan de straling. Meteen na de kernramp zijn 116.000 mensen uit de regio geëvacueerd. Later heeft men toegegeven dat een te beperkt gebied was geëvacueerd en werden nog eens 220.000 mensen geëvacueerd. Tienduizenden dieren zijn geëvacueerd of afgemaakt.

Kernramp van Fukushima

Op 11 maart 2011 vond er een aardbeving met een kracht van 9 op de schaal van Richter plaats voor de noordoostelijke kust van Japan. Hierdoor werd de automatische noodstop, de SCRAM, geactiveerd en stopte de kerncentrale meteen met werken. Het ging om een kerncentrale van het tweede type, waardoor er ook na de noodstop nog steeds warmte moet worden verdreven. Het duurt dan nog enkele dagen alvorens de centrale volledig is afgesloten en alles is gekoeld. Tijdens deze koelprocedure werd de kerncentrale echter getroffen door een tsunami. Deze tsunami zorgde er enerzijds voor dat de noodhoeveelheid zoet water verloren ging, terwijl de koelingsbronnen onder water kwamen te staan. De kerncentrale was simpelweg niet bestand tegen een tsunami van tien tot veertien meter hoog, veel hoger dan de tsunami van acht meter die de regio in 869 had getroffen en de hoogte van maximaal 5,9 meter waartegen het ontwerp bestand was.

Ten gevolge van deze tsunami trad het noodkoelsysteem buiten werking en zijn de kernsplijtstoffen versneld beginnen te versmelten. De allerbelangrijkste systemen zijn vervolgens met accu’s van stroom voorzien. Dit volstond niet en dwong het personeel om zonder communicatie en licht naar oplossingen te zoeken. In de tussentijd bleef de temperatuur in de reactorkernen oplopen. In het insluitingsvat kwamen intussen ook grote hoeveelheden aerosolen en waterstof vrij. Om erger te voorkomen, werd beslist om de stoom vrij in de atmosfeer te blazen. Desondanks vonden er toch verschillende waterstofgasexplosies plaats. De reactorkern is nadien nog langdurig gekoeld. Omdat zeewater te corrosief was en de hoeveelheid zoetwater in de regio te beperkt was, werden daarvoor grote hoeveelheden zoetwater verscheept uit de Verenigde Staten.

Nog dezelfde dag werd de bevolking in een straal van 3 kilometer rond de centrale geëvacueerd. De dag nadien werd de perimeter naar 20 kilometer uitgebreid en werden 170.000 mensen geëvacueerd. Op 11 april, een maand na de tsunami, werd deze zone uitgebreid naar 30 kilometer. Eerder bleek dat mensen tot een afstand van 45 kilometer van de kerncentrale na 8 uur al de maximale jaarbelasting van ioniserende straling opliepen. De zone van 20 kilometer rond de centrale is uitgeroepen tot verboden gebied. De duizenden dieren in het gebied werden daarop geruimd. De exacte gevolgen op de gezondheid zullen zich pas op lange termijn manifesteren. Er zijn talloze onderzoeken verschenen die het aantal kankersterfgevallen op lange termijn schatten tussen enkele honderden en 1.800. Bij inwoners van een aantal gebieden blijkt intussen wel dat het aantal gevallen van schildklierkanker tot twintig keer hoger ligt dan verwacht.

De toekomst van kernenergie

De gebeurtenissen in Tsjernobyl en Fukushima hebben de visie op kernenergie een negatieve knauw gegeven. Tegelijkertijd zorgt de klimaatproblematiek ervoor dat overheden aan kernenergie blijven vasthouden. In de tussentijd loopt onderzoek naar een nieuwe, vierde generatie kerncentrales die komaf zou moeten maken met de vele nadelen. Dit wereldwijd onderzoek moet een nieuwe generatie kerncentrales opleveren die veiliger zijn in gebruik en die minder radioactief afval opleveren. Vooral ontwikkelingen die moeten zorgen voor de overstap naar kortlevend radioactief materiaal zouden toekomstperspectief bieden. In ieder geval verwacht men nog tientallen jaren onderzoek nodig te hebben om tot een nieuwe generatie kerncentrales te komen.

Naast kernsplijting wordt ook onderzoek gedaan naar mogelijkheden op het gebied van kernfusie. Bij kernfusie, de manier waarop ook de chemische reacties in de zon werken, worden atoomkernen niet gespleten maar samengevoegd. Door bijvoorbeeld de atoomkernen van tritium en deuterium samen te voegen, ontstaat naast helium ook een ongelofelijke hoeveelheid energie. In de praktijk staat ook dit nog maar in de kinderschoenen. In Zuid-Frankrijk wordt wel een experimentele kernfusiereactor gebouwd waarin dit verder zou worden onderzocht. Men verwacht slechts binnen 30 jaar een demonstratiecentrale te kunnen bouwen.