Kernenergie

Kernenergie of nucleaire energie 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 generatoren) in elektriciteit kan worden omgezet.

Kernsplijting
Het hart van een onderzoeksreactor voor kernsplijting: splijt- en regelstaven in een waterbassin. De blauwe gloed ontstaat door het Tsjerenkov-effect.

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 uitgangselementen . De ontbrekende massa is omgezet in energie volgens de beroemde formule van Einstein,

waarin

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 in energie wordt omgezet. In de praktijk wordt vrijwel alleen gebruikgemaakt van de splijting van kernen van uranium- en plutonium-isotopen. 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 opwerking. 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
Kerncentrale Civaux van Électricité de France te Civaux in Frankrijk. Zichtbaar zijn een koeltoren en twee reactorkoepels.
Zicht op de kerncentrale van Tihange vanaf Fort in Hoei

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. Daarmee wordt stoom geproduceerd, die een turbine (soort schoepenrad) en vervolgens een generator aandrijft waarin elektriciteit wordt opgewekt. De productie van elektriciteit uit kernenergie was wereldwijd 2518 TWh in 2011, wat neerkomt op 13,5% van de totale productie van elektriciteit.

België
Zicht op de kerncentrale van Tihange vanaf station Ampsin

Naast de onderzoeksreactoren van Het Studiecentrum voor Kernenergie SCK•CEN in Mol, zijn er in België twee kerncentraleparken voor elektriciteitsproductie: Doel (4 reactoren) en Tihange (3 reactoren). Samen zorgden zij in 2013 voor 52,08% van de Belgische elektriciteit.[1]

Studiecentrum voor kernenergie

Het Studiecentrum voor Kernenergie SCK•CEN in Mol werd opgericht in 1952. Het SCK•CEN beschikt over een park van meerdere onderzoeksreactoren.

Onder andere plaatste het SCK•CEN in 1956 een bestelling bij de Amerikaanse firma Westinghouse voor de kernreactor BR3, een testversie van een drukwaterreactor ontwikkeld op basis van de technologie gebruikt in atoomduikboten. Het oorspronkelijke plan was om deze centrale – als symbool voor de energiebron van de toekomst – te bouwen in Schaarbeek. Zo had de centrale energie kunnen leveren aan de Expo 58 in Brussel. Dat project ging niet door en de testreactor, voorloper van de kerncentrales in Doel en Tihange, werd uiteindelijk gebouwd op de terreinen van het SCK•CEN in Mol. Na net geen 15 jaar werd de BR3 buiten gebruik gesteld op 30 juni 1987. In de volgende fase werden methodes ontwikkeld om de centrale veilig te ontsmetten en te ontmantelen. Deze researchfase loopt nog door tot in 2020.

Nederland

In Nederland zijn twee kerncentrales gebouwd, in Dodewaard (gesloten in 1997) en in Borssele. Die laatste is nog in werking en is goed voor 3,9 procent van de Nederlandse productie van stroom.[2] In 2013 werd door staatssecretaris Pieter van Geel besloten dat de enkele honderdduizenden euro's die vrijgemaakt waren om extra energie te produceren beter konden geïnvesteerd worden in duurzame energiebronnen dan in kernenergie. Er werd ook besloten dat er wel genoeg geld naar kernenergie moest gaan om de kerncentrale van Borssele open te houden tot 2033.[3]

Frankrijk

Frankrijk heeft 58 reactoren, verdeeld over 19 elektriciteitscentrales. Samen zijn deze goed voor 416 TWh per jaar. Dat is 77% van de elektriciteitsproductie in Frankrijk (2014). Een nieuwe Europese kernreactor (EPR) is in aanbouw in Flamanville.

Maatschappelijke discussie

Er is veel discussie over de invoering en het gebruik van kernenergie, die een hoogtepunt bereikte tijdens de jaren 1970 en 1980. In sommige landen werd dit een verhitte discussie als nooit tevoren.

Voorstanders van kernenergie tonen met wetenschappelijke gegevens aan[4] dat kernenergie een schone en veilige energiebron is, met een CO2-uitstoot die zelfs onder die van zonnepanelen valt, dat kernenergie in tegenstelling tot de verbranding van fossiele brandstoffen vrijwel geen luchtvervuiling produceert en benadrukken dat de risico's van de reactoren zelf nihil zijn. De opslag van kernafval, hoewel vaak in de pers genoemd, betreft zeer kleine volumes, zeker in vergelijking met fossiele brandstoffen. Deze volumes kunnen verder worden verminderd door gebruik te maken van de nieuwste technologie in nieuwe reactoren, zoals het gebruik van alternatieve brandstofcycli zoals de snelle kweekreactor. Dezelfde voorstanders wijzen er ook op dat de energievoorziening hiermee minder afhankelijk wordt van fossiele brandstoffen uit instabiele regio's.

Tegenstanders van kernenergie beweren dat deze vorm van energieopwekking vele bedreigingen voor mens en milieu met zich meebrengt. Deze bedreigingen zijn de gezondheidsrisico's, het vrijkomen van radioactieve stoffen na kernrampen zoals in Tsjernobyl en Fukushima en de milieuschade als gevolg van uraniumwinning. Verder zijn, aldus de tegenstanders, de verwerking en het vervoer van de kernbrandstof, het risico van verspreiding van kernwapens, sabotage en het onopgeloste probleem van radioactief afval nadelig. Critici twijfelen aan de veiligheid van kerncentrales en wijzen op eerdere ernstige rampen. Zij geloven niet dat de risico's voldoende verminderd kunnen worden door nieuwe technologie. Daarnaast wijzen zij erop dat, wanneer men de gehele keten van kernenergie van de uraniumwinning tot de ontmanteling van kerncentrales in aanmerking neemt, kernenergie geen duurzame energiebron is.

In 2019 publiceerde de Duitse economische denktank DIW een onderzoek waaruit bleek dat kernenergie nergens op de wereld ooit winstgevend was.[5] Stuk voor stuk zijn de centrales alle verliesgevend. Gedurende een 40-jarige levensduur was er gemiddeld 5 miljard euro verlies. Daarop komen dan nog de kosten van ontmanteling, en de langdurige opslag van radioactief afval. Zelfs bij voortdurend hoge energieprijzen is het verlies van een centrale nog steeds iets van 1,5 miljard euro. Volgens Christian von Hirschhausen, de chef-onderzoeker van deze studie, werd kernenergie nooit ontwikkeld om op commerciële wijze energie op te wekken, maar was het vooral bedoeld voor de productie van kernwapens. Nieuwe kerncentrales worden almaar duurder. Denktank DIW meldt daarboven het gevaar van het vrijkomen van nucleaire straling bij ongelukken, zoals die in Harrisburg (1977), Tsjernobyl (1986), en Fukushima (2011). "Het gebrek aan economische efficiency gaat hand in hand met een hoog risico".

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-reactoren en laser-implosiereactoren.

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 nieuw afvalprobleem schept. Dit afval zal echter redelijk snel zijn radioactiviteit verliezen (de helft minder radioactief na 12 jaar), zodat opslag maar voor een beperkte periode nodig is. Tevens wordt er gewerkt aan materialen die niet of minder radioactief worden door bestraling.

Zie ook
Mediabestanden die bij dit onderwerp horen, zijn te vinden op de pagina Nuclear energy op Wikimedia Commons.
Zoek kernenergie op in het WikiWoordenboek.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.