Energie afhankelijkheid
Onze afhankelijkheid van energie schept diverse dilemma’s. Die lijken op korte termijn niet onoplosbaar. Mits we maar willen, zegt Toon Kasdorp.
Persoonlijk ben ik ervan overtuigd dat we af moeten van energie afhankelijkheid van landen als Rusland en Arabië. Ooit zullen we misschien kunnen overstappen op een dubbel systeem van energievoorziening, een met een elektriciteitsnet, zoals nu, en een ander veel kleinschaliger en veel meer gericht op de eigen onmiddellijke behoeften van bedrijven en particulieren. Waarschijnlijk zal dat laatste dan een systeem zijn, gebaseerd op efficiënte zonnecellen, maar voorlopig zijn die er nog niet. Voor de komende dertig jaar zullen we het, denk ik, uitsluitend blijven doen met grote energiecentrales die het bestaande net kunnen voeden.
Een relatief schone en efficiënte bron van energie die geschikt is voor dit soort centrales lijkt thorium te zijn. Maar dan voor gebruik in hete vloeistofcentrales[1].
Nederland zou er in dit verband goed aan doen om haar drie technische universiteiten incentives te verschaffen om een bruikbare vorm van kernenergie gebaseerd op thorium te ontwikkelen. Die is er nog niet. India en China zijn er mee bezig maar de VS, vooral om commerciële redenen, niet of nauwelijks.
Waarschijnlijk denken ze dat schaliegas goedkoper zal blijken of dat nieuwe soorten kerncentrales met welke vorm van brandstof dan ook in de komende jaren op te veel politieke weerstand zullen stuiten. Dat is in Nederland en Duitsland natuurlijk ook wel zo, maar daar moesten we ons dit keer maar eens niet te veel van aantrekken. Voor dat een bruikbare thorium centrale productie klaar is, zal er nog wel wat tijd over heen gaan en een energiebron, waarbij we niet meer afhankelijk zijn van leveranciers, met wie we politiek in onmin leven, is belangrijk.
Het veilig stellen van de energievoorziening, niet voor nu of voor morgen, maar voor over twintig of dertig jaar, heeft hoge prioriteit. Tegen de tijd dat men aan de bouw van de nieuwe soort centrales toe is, zal dat waarschijnlijk ook wel tot het grote publiek zijn doorgedrongen. Maar om er tegen die tijd klaar voor te zijn moeten overheden nu maatregelen nemen.
In India en in Canada worden proefreactoren gebouwd, waarin thorium gecombineerd wordt met plutonium en uranium. Dat de thorium reactoren in aanbouw met combinaties van brandstoffen werken, komt omdat je dan de techniek van de bestaande reactortypes kunt blijven gebruiken. Erg verstandig lijkt dat op het eerste gezicht niet, omdat het afvalprobleem niet wordt opgelost, een van redenen waarom het publiek zo tegen kernenergie gekant is.
Voor Nederland, dat zich nog niet gecommitteerd heeft en voor Duitsland, dat net resoluut alle bestaande typen kerncentrales heeft gesloten, zou een totaal nieuwe vorm van kernenergie, de thorium reactor, een haalbare kaart moeten zijn. Als die hier en bij onze buren ontwikkeld wordt en we zorgen ervoor dat we de nieuwe ontwerpen juridisch goed beschermen, dan kan dat mettertijd nog een belangrijke bron van inkomsten worden, tenminste als de ombouw naar thorium een succes wordt.
Technisch moeten de universiteiten en wetenschappelijke instellingen hier en in Duitsland in staat zijn om die klus te klaren.
Thorium is verkrijgbaar bij bevriende naties als Australië en Turkije en het geeft aanzienlijk minder afvalproblemen dan plutonium en uranium . Bovendien zijn de centrales die ermee kunnen worden gebouwd een stuk veiliger dan plutoniumcentrales. Met thorium kunnen geen bommen worden gemaakt en een centrale kan zijn eigen brandstofcyclus kweken zodat hij op den duur ook een stuk goedkoper kan worden dan de bestaande kerncentrales. Bij het tegenwoordige gebruik van energie zouden we nog voor een paar duizend jaar toe kunnen met de bekende thorium voorraden.
De veiligheid van een thorium centrale berust op de mogelijkheid om de brandstof op te lossen in vloeibare fluorzouten die tegelijkertijd als koeling dienst doen. Brandstof en koeling stromen gezamenlijk de reactor in en verlaten die vervolgens om naar de warmte wisselaars te gaan, waarna de afvalstoffen eruit gehaald worden en nieuwe brandstof wordt toegevoegd. Kernsplitsing vindt alleen in de reactor plaats, waar zich de grafiet moderatoren bevinden. De fluorzouten stollen bij 450 graden, wat inhoudt dat de vloeistof in een leiding stolt als de temperatuur beneden dat niveau zakt. Wanneer de koeling elektrisch plaats vindt, zoals in een koelkast, dan loopt de temperatuur automatisch op als de elektriciteit uitvalt en wordt de inhoudt van de leiding van zelf weer vloeibaar. Zo kan men een afsluiting maken onder in een reactorvat die verdwijnt als de elektra uitvalt, waarna de vloeistof veilig kan worden opgevangen onder het vat. De hitte kan daar worden afgevoerd zonder schade te veroorzaken. Na het verhelpen van het mankement kan de vloeistof worden terug gepompt, de afsluiting hersteld en de reactor weer in werking worden gesteld.
De reden waarom thorium niet nu al de belangrijkste brandstof voor kerncentrales is, is dubbel. De Amerikanen hebben ooit voor uranium/plutonium gekozen omdat die metalen ook gebruikt werden voor kernwapens en kernwapens kunnen met thorium niet worden gemaakt. Toen de uranium centrales eenmaal bestonden en goed werkten begon men niet meer aan een ander systeem vanwege de extra kosten die dat mee zou brengen. Maar men zou niettemin kunnen overwegen om, nu verrijkt uranium op zo veel bezwaren stuit in het gebruik, op thorium centrales over te stappen. De MSR heeft overigens ook nadelen. Het belangrijkste nadeel is de sterke corrosiviteit van de fluorzouten. We weten eigenlijk niet precies hoe lang de gebruikte reactormaterialen als gevolg daarvan meegaan. Gelukkig zijn er de nieuwe corrosiebestendige legeringen, die al een jaar of vijf succesvol in gebruik zijn. Er zijn niet zo lang geleden problemen opgedoken bij het lassen met deze legeringen en te verwachten valt dat er nog wel meer kinderziekten zullen blijken te zijn .
Voor landen als Frankrijk en de VS, waar veel met de bestaande kerntechnologie wordt gewerkt, zijn er veel vergunningen en veiligheidsvoorschriften, die allemaal zijn afgeleid van de ervaringen met de uranium technologie. Die zijn niet zonder meer bruikbaar voor het toezicht op thorium centrales. Dat lijkt nu een kwestie te worden van de remmende voorsprong.
Als de overheden in Nederland en Duitsland een streep zouden zetten door de bestaande regels en nieuwe zouden maken, die aan de veiligheid voor het publiek voldoen maar ook aan de behoeften van de thorium technologie, dan zou dat de ontwikkeling in deze landen aan een voorsprong kunnen helpen.
Met het oog op de veiligheidsregulering en de hoge eisen die aan de techniek worden gesteld, zou de ontwikkeling van thorium reactoren een publiek-private samenwerking moeten worden. De investeringen die bedrijven daarvoor zouden moeten doen zijn enorm en samenwerking met de overheid op het terrein van de regelgeving is voor hen dan ook een voorwaarde. Maar Nederland, met een bedrijf als Shell en Duitsland, met zijn grote metaal-technische expertise, zijn landen waar bedrijven en overheden dit soort samenwerking kunnen overwegen en waar dit soort risico’s technisch en financieel denkbaar zijn.
Een alternatief voor de MSR zou de hoge temperatuurreactor of HTR kunnen zijn. Die werkt met kleine hoeveelheden thorium in grafiet omhulsels en met een helium koeling. De veiligheid is nog groter dan van de MSR en de kwetsbaarheid kleiner, maar de hoeveelheid afval is wel erg groot. Die is weliswaar zwakker radioactief dan het afval van de huidige reactoren maar de hoeveelheid is een factor duizend keer zo groot. De HTR-centrale is kleinschaliger dan de MSR, qua productie ongeveer de helft van de centrale in Borssele, terwijl een MSR vier keer de wattage van Borssele kan produceren. Borssele dekt ongeveer 1% van het Nederlandse gebruik van gas en elektriciteit wanneer we daarbij het toenemend gebruik van elektra voor mobiliteit buiten beschouwing laten.
HTR zou geschikt kunnen zijn voor gebruik in grote steden, in combinatie met een systeem van stadsverwarming en voor industrieel gebruik bij specifieke toepassingen.
Of thorium het wereldwijd en binnen de komende decennia gaat halen lijkt vooral een kwestie te zijn van hoe zwaar men tilt aan de bezwaren van de bestaande kerncentrales. Die moet men dan bekijken in hun meest geavanceerde vorm. Technici beschouwen de vierde generatie uranium kernreactoren als voldoende veilig, vooral wanneer men ze niet neerzet op plaatsen waar aardbevingen of overstromingen zijn te verwachten. Zij zijn zoveel energiezuiniger dat het ook met de uranium voorraden wel meevalt en dat het afvalprobleem kan worden teruggedrongen naar hanteerbare proporties. Een systeemwijziging naar thorium zal hoe dan ook een erg kostbare investering vergen, ongeacht de voordelen op langere termijn. Het is daarom ook mogelijk dat men thorium gebruiken gaat als mengbrandstof, samen met andere kernbrandstoffen in een aangepaste vorm van de bestaande technologie.
- MSR of molten salt reactor
Dit essay verscheen eerder op het Blog van Toon Kasdorp
Thoriumcentrales waren al bekend voordat de uraniumcentrales opkwamen. De reden dat de VS koos voor uranium centrales is eenvoudig; defensie stelde de eis dat er nucleaire schepen en onderzeeers zouden komen.
Dat is begrijpelijk, aangezien schepen die niet voor hun energie hoeven te bunkeren een enorm strategisch voordeel hebben. De ruimte die niet nodig is voor olie kan dan goeddeels worden gebruikt voor voedselvoorraden waardoor schepen zeer lange tijd onafhankelijk kunnen opereren.
Thoriumcentrales zoals die al bestonden waren kweekreactoren, waar het benodigde materiaal werd opgewerkt. Dat maakte het feitelijk onbruikbaar voor schepen aangezien het vele malen meer ruimte nodig heeft, koelsystemen die aan boord van een schip niet passen en ook meer kennis/techneuten vraagt.
Puur practisch gezien werd hierom gekozen voor uraniumgebaseerde kernenergie.
hHt onderzoek naar een nieuwe generaties thoriumcentrales werd stil gelegd. Waarschijnlijk omdat men niet in beide wilde investeren. Begrijpelijk, maar wel een enorme miskleun. De thoriumcentrales waren voor de op het land gevestigde locaties veel beter geweest.
Wat betreft het afval zijn er natuurlijk meerdere oplossingen. Hoewel het een probleem blijft zijn er permanente oplossingen te bedenken die hoewel duur op de korte termijn waarschijnlijk uiteindelijk goedkoper zijn dan langdurige opslag. Men denke hierbij aan het afzinken van het afval in locaties van subduction zones waar de tectonische platen afzinken om zo het afval in de mantel te laten verdwijnen, of het naar de zon te lanceren.
Overigens is iedere methode die Europa onafhankelijk maakt van het Midden Oosten toe te juichen omdat Europa op dat moment eisen kan gaan stellen aan die regio wat betreft hun verspreiding van een haat-ideologie en het terugnemen van personen die zich hier niet weten te gedragen, iets wat nu onmogelijk is vanwege de hefboom die men daar op energiegebied heeft.