Waar blijven Thoriumreactors?

In China opent een dezer dagen een kernreactor die op thorium kan draaien. Op papier is deze techniek een veilige en relatief schone aanvulling op duurzame bronnen. Kan thorium ons inderdaad van onze verslaving aan fossiele brandstoffen verlossen?

In de wederopbouwjaren na de Tweede Wereldoorlog vierde het techno-optimisme hoogtij. Futuristische uitvindingen zouden het leven steeds aangenamer maken. Een speciale taak was weggelegd voor de ontluikende nucleaire industrie. De atoombom had immers niet alleen zijn verwoestende kracht getoond, maar ook zijn enorme potentieel als energiebron. In 1948 slaagden onderzoekers van het Oak Ridge National Laboratory in Tennessee erin de eerste kernreactor op gang te brengen, en in 1954 werd in het Russische Obninsk de eerste operationele kerncentrale ingeschakeld. De toekomst kon beginnen!

Na de kernramp op Three Mile Island in 1979 sloeg dat sentiment om. Wie tegenwoordig kerncentrale zegt, roept beelden op van Tsjernobyl, Fukushima en misschien ook wel van Charles Montgomery Burns, de gemene directeur van een kerncentrale in The Simpsons. Maar waar doorgaans niet bij stilgestaan wordt, is dat Frankrijk meer dan 70 procent van zijn elektriciteit opwekt met 58 kerncentrales. Niet iets wat Nederlanders belet om elke zomer massaal naar dat land af te reizen en zich daar tegoed te doen aan de voortreffelijke kazen en wijnen die te midden van al die nucleaire krachtpatserij tot stand komen. En om er de schone lucht op te zuigen, niet te vergeten. Want dankzij het geringe aantal kolencentrales is de Franse luchtkwaliteit aanzienlijk beter dan die in de omliggende landen. Zo veroorzaken volgens cijfers van het Wereld Natuur Fonds alleen al de kolencentrales van Duitsland ongeveer 2500 doden per jaar.

Dramatische cijfers

Uit onderzoek blijkt dat kernenergie tot de veiligste, schoonste, betrouwbaarste en meest compacte vormen van energieopwekking behoort. In 2007 publiceerden Anil Markandya en Paul Wilkinson in het medische vakblad The Lancet een onderzoek naar de veiligheidsrisico’s in Europa van zes verschillende energiebronnen. De cijfers waren dramatisch. Zelfs de relatief schone gascentrales veroorzaken 54 keer zoveel doden en 136 keer zoveel zieken als kerncentrales (inclusief de cijfers van Three Mile Island en Tsjernobyl). En James Hansen, de voormalige NASA-onderzoeker die in 1988 de opwarming van de aarde op de politieke agenda zette, becijferde in 2013 dat het gebruik van kernenergie tot nog toe niet alleen 64 gigaton aan CO2-uitstoot heeft voorkomen, maar er ook debet aan is dat 1,84 miljoen mensen niet aan luchtvervuiling stierven.

Kernenergie heeft meer voordelen. Nucleaire elektriciteitscentrales zijn dag en nacht beschikbaar en nemen bovendien veel minder plaats in dan bijvoorbeeld windmolenparken. Dat laatste is een groot voordeel in het volle Nederland. Logisch dus dat de discussie over kernenergie oplaait.

Inherent veilig

De argumenten van zowel de voor- als tegenstanders van eventuele nieuwe kerncentrales zijn bekend. De voorstanders vrezen dat het hele land vol windmolens komt te staan en wijzen erop dat zon en wind ‘intermitterend’ zijn, oftewel niet altijd beschikbaar. Je moet duurzame bronnen dus wel aanvullen met systemen die continu stroom kunnen leveren. Tegenstanders wijzen op het afvalprobleem en de ongelukken in het verleden. Al die argumenten zijn redelijk. En daarom valt steeds vaker het woord ‘thorium’. Dit naar de Noorse god Thor vernoemde chemische element kan als brandstof dienen in een type kerncentrale dat bekend staat als de gesmoltenzoutreactor. Dit is een reactortype waarin de nucleaire brandstof zich niet in klassieke staven bevindt, maar in een vat met gesmolten zout. 

Volgens voorstanders is dit veilig, omdat de kernreactie vanzelf eindigt wanneer de temperatuur van het zout te hoog oploopt. De reactor hoeft dus niet per se actief gekoeld te worden. Een klassieke meltdown, zoals in Fukushima, is daarmee onmogelijk. Dat de gesmoltenzoutreactor inderdaad werkt, werd al in de jaren 60 vastgesteld door het Amerikaanse Oak Ridge National Laboratory.

Dat was om verschillende redenen goed nieuws. De aarde bevat naar schatting drie keer zoveel thorium als uranium. Bovendien is, in tegenstelling tot uranium, vrijwel al het thorium te gebruiken als nucleaire brandstof. Daardoor hoeft er grofweg tweehonderd keer minder ruw materiaal te worden opgegraven. Dit komt door het feit dat thorium op zichzelf niet splijtbaar is. Het dient eerst te veranderen in het wel splijtbare uranium 233. Dat gebeurt in het reactorvat door de inwerking van neutronen. 

Om dit proces te starten, is er een kleine hoeveelheid uranium 235 of plutonium nodig als neutronenbron. Omdat de samenstelling van het brandstofmengsel in principe te regelen is, wordt het grootste deel van alle radioactieve vervalproducten opgebrand. Dit is een groot en belangrijk verschil met de staven van de traditionele kerncentrales. Die worden vervangen, terwijl er nog allerlei zeer gevaarlijke restproducten in zitten, het gevreesde langdurige radioactieve afval.

Dat de gesmoltenzoutreactor inderdaad werkt, werd al in de jaren 60 vastgesteld

China en India

Dit zijn feestelijke feiten die door lobbygroepen als de Stichting Thorium MSR met enthousiasme worden uitgedragen. Dus: waarom bouwen we niet een paar van deze supercentrales? Wel, omdat de techniek nog tal van problemen kent, zo geven zelfs lobbyisten toe. Zo blijkt het vooralsnog lastig om de ongewenste splijtingsproducten weg te filteren die de kernreacties verstoren. Ook is het de vraag hoeveel schade een corrosief en radioactief zoutmengsel van 700°C op den duur aanbrengt aan de materialen waaruit de reactor bestaat. Daar is dus meer onderzoek voor nodig. 

Dat onderzoek vindt vooral plaats in China. Nabij de stad Wuwei is een kleine gesmoltenzoutreactor in gebruik genomen die ongeveer 2 megawatt aan stroom moet gaan produceren – voldoende voor zo’n duizend huishoudens. De hoop is dat met deze proefreactor zo veel problemen pootje kunnen worden gelicht, dat er rond 2030 een reactor kan worden gebouwd die honderdduizenden huishoudens van stroom voorziet.

Ondertussen wil India rond 2050 een derde van zijn stroombehoefte opwekken uit thorium. Dat het land over enorme thoriumreserves beschikt, is daarbij een voordeel.

Zodra de Chinezen en Indiërs weten hoe ze een goede thorium-gesmoltenzoutreactor kunnen bouwen, willen ze die vast ook wel aan ons verkopen. Maar dat duurt nog minstens twintig jaar. Voor de energietransitie is thorium vooralsnog dus irrelevant.

Geschreven door: Redactie PCM op

Category: Website, Algemeen

Tags: energie, alternatief, duurzaam, brandstoffen, fossiel, kern, thoriumreactor