Thoriumreactoren voor energievoorziening

thoirum_logo.pngIn de jaren ’50 van de vorige eeuw werd de grote belofte gedaan van een onuitputtelijke stroom schone nucleaire energie. Jarenlang kwamen er tientallen kerncentrales bij totdat diverse ongelukken met als slotakkoord Chernobyl leidde tot decennialange stilte. De afgelopen jaren beleeft de nucleaire industrie echter een opleving waarin nieuwe dromen geboren worden. Één daarvan is de ophanden zijnde thoriumreactor.

Een nieuwe vorm van kernenergie, gevoed door het naar de Noorse dondergod vernoemde element thorium. Volgens de nucleaire industrie zou er bij dit type reactor geen meltdown mogelijk zijn, geen materiaal voor kernwapens geproduceerd worden, het radioactieve afval maar een aantal honderden jaren een probleem opleveren en de stroom vrij goedkoop opgewekt worden voor een zeer lange tijd aangezien thorium meer voorkomt in de natuur dan uranium.

Dat klinkt té optimistisch, de recente breedgedragen interesse in de thoriumreactor in Noorwegen geeft echter een reden om erin te geloven. Die interesse is zeer opmerkelijk, aangezien het land namelijk altijd gevrijwaard gebleven is van kerncentrales wegens een gewortelde tegenbeweging. De Noren hebben echter de afgelopen twee jaar een radicale omslag gemaakt mede dankzij een fikse publiekscampagne. Nu de bevolking om is heeft het Ministerie van Petroleum & Energie een speciale commissie in het leven geroepen om de voordelen en risico’s van een thoriumreactor op een rijtje te zetten. Eind 2007 komt de commissie met haar eindrapportage, waar drie Noorse energiemaatschappijen geduldig op wachten om een licentie te verkrijgen. Statkraft, Bergen Energi en het toepasselijk genaamde Thor Energi. De CEO van het Noorse staatsbedrijf Statkraft, Bård Mikkelsen, vatte de nieuwe overweging tot het bouwen van een Thoriumcentrale samen met de woorden: “It would be a sin of omission not to consider it”. Die overtuiging wordt gedeeld door de Noorse investeringsmaatschappij Scatec AC en de buren van het Zweedse Vatenfall en het Finse Fortum waar Statkraft in mei een alliantie mee sloot.

De thoriumreactor, is de techniek er klaar voor?

Thorium is een atoom dat in tegenstelling tot uranium niet uit zichzelf splitst. De kernreactie wordt gaande gehouden door er neutronen op af te schieten die worden geabsorbeerd. Het natuurlijke Thorium-232 verandert dan kort in het onstabiele Thorium-233 om achtereenvolgens in Proactinium-233 te transformeren om tot slot in het eindproduct Uranium-233 te veranderen, welke weer in een nieuwe reactiecyclus gebruikt kan worden. In deze cyclus komt energie vrij waarmee zoals gebruikelijk water verwarmd wordt voor de opwekking van stoom opdat een turbine aangedreven kan worden. Het mooie van thorium in tegenstelling tot Uranium is allereerst de lichtheid van het molecuul waardoor er minder radioactieve stoffen vrijkomen en ten tweede de absentie van Plutonium in de gehele cyclus wat het proliferatieprobleem tot nul reduceert. Sterker nog, er kan plutonium toegevoegd worden in de reactie wat geabsorbeerd en onschadelijk gemaakt wordt. Zodoende komt er veel minder afval vrij dan bij een via uranium gevoede reactor, dat ook nog eens maar 500 jaar lang sterk radioactief blijft.

Het probleem is het op gang krijgen en houden van de splijtreactie. Het Uranium-233 wat aan het einde van de brandstofcyclus vrij komt produceert niet voldoende neutronen. De reactie stopt daarmee vanzelf, wat de veiligheid ten goede komt. Het levert alleen wel een probleem op, want het afvuren van neutronen op de benodigde schaal stelt een uitdaging aan de techniek. De door de Italiaanse Nobelprijswinnaar Carlos Rubbia uitgedokterde Accelerator Driven System (ADS) zou een uitkomst kunnen zijn. De reactor vuurt protonen op lood waardoor er neutronen vrijkomen die botsen met het thorium, zodoende komt de splijtreactie op gang. Volgens de Europese Organisatie voor Kernenergie Onderzoek (CERN), is dit type reactor financieel en technisch haalbaar. Labtests wijzen uit dat de theorie ook in de praktijk werkt. Maar de zeer hoge investeringskosten om een nieuw experimenteel ontwerp op de schaal van een echte kernreactor uit te dokteren en te gaan bouwen zorgt vooralsnog niet voor een doorbraak.

De stap naar ADS is er een die te ver gaat. Meer kans maakt het ontwerp van kernenergiespecialisten Thorium Power. Zij gebruiken een brandstofstaaf van plutonium om de reactie op gang te brengen, waaromheen een mengsel van thorium en uranium is gewikkeld. Het grote voordeel is dat het voor kernwapens te gebruiken plutonium hiermee efficiënt opgeruimd wordt, door er energie mee te produceren. Het ontwerp kan in tegenstelling tot de ADS met enige aanpassingen in gangbare kerncentrales toegepast worden. De eerste centrale die op deze manier stroom produceert is er al, de Russische IR-8 onderzoeksreactor van het Kurchatov Instituut in Moskou. Tegen 2010 verwacht Thorium Power de commerciële markt op te gaan met haar ontwerp. Zij denkt een niche te kunnen vinden in het opruimen van het resterende kernwapens klare plutonium in de wereld.

Meer achtergrondinformatie: Wikipedia, World Nuclear Association, Cosmo Magazine , Effecten van Thorium op de gezondheid

  1. 1

    Leuk verhaal. Wetenschappelijk nog wat matig onderbouwd, maar daar is Sargasso niet voor.

    Ik zou een hele technische en wetenschappelijke verhandeling kunnen houden (ik heb in het verleden nog eens mogen helpen wat kernreactoren in elkaar te knutselen in het buitenland), maar zal dat maar even niet doen.

    Het grootste probleem van kernenergie: alles wat mensen maken bevat fouten en ook mensen zelf maken bij onderhoud en bediening fouten. Er zal dus vroeg of laat iets mee mis gaan. Het verschil met andere technieken – bijvoorbeeld vliegtuigen – zit hem in de gevolgen. Als een vliegtuig naar beneden valt, heb je maximaal 300 doden. Als er iets mis gaat met een kerncentrale in het dichtbevolkte Europa, dan is de ramp niet overzien. Alleen om deze reden al: kernenergie gewoon niet doen!

  2. 2

    Is ook bekend waarom de stemming in Noorwegen ineens een stuk postieivfer is ten opzichte van dit soort energiewinning? Ik kan me voorstellen dat ook daar men zich zorgen maakt over de eindigheid van de traditionele energiebronnen plus de effecten daarvan op de ‘global warming’ en dus meer bereid is over dit soort oplossingen na te denken.

  3. 3

    Ik zou het eens moeten vragen aan wat noorse kennissen, maar ik vermoed inderdaad dat het te maken heeft met de zaken waar je over spreekt. Noren hebben een goed vermogen om ver in de toekomst te kijken. Zo is men ook bezig met het aanleggen van een “doomsday” vault met zaden, opdat er niet allerlei belangrijke soorten verloren gaan in het geval van snelle klimaatverandering.

  4. 5

    “Als er iets mis gaat met een kerncentrale in het dichtbevolkte Europa, dan is de ramp niet overzien. Alleen om deze reden al: kernenergie gewoon niet doen!”

    Hoeveel doden heeft luchtvervuiling tot gevolg (gehad tot nu)? En de veelbesproken global warming? Kwestie van risico afweging dus.

  5. 9

    Wat ook wel flink zal meehelpen, is dat de Noren na Australie en India de grootste Thorium-voorraad te wereld hebben. Wellicht dat hun enthousiasme dan ook wat getemperd zal worden zo om en nabij de eerste vergunningaanvraag voor een Thorium-mijn middenin een natuurgebied.

    @TRS, #5: Pleiten tegen kernenergie is niet hetzelfde als pleiten voor fossiele brandstoffen. Er zijn meer dan genoeg alternatieven die ook nog eens veel duurzamer zijn en die ik lekker op mijn eigen dak kan zetten opdat die oerlelijke hoogspanningsleidingen weg kunnen.

  6. 10

    Overigens is het ook merkwaardig dat Noorwegen zich op dit soort energieopwekking oriënteert. Op Sargasso konden we immers op 31 juli kennismaken met Den Norske Dråpen, een kunstzinnige gloeilamp die symbool staat voor het verstandig gebruik van de noorse hydroelectrische bronnen.
    In de daarbij gelinkte achtergrondinformatie viel te lezen dat de Noren 98,5% van hun electriciteitsproductie aan hun eigen water te danken hebben (de nu nog aardige Noorse olievelden worden vooral voor de export gebruikt).
    Hebben ze dankzij hun vermogen in de toekomst te kijken soms al gezien dat ze straks een watertekort hebben? In dat geval heeft ook deze nieuwe vorm van kernenergie geen zin, want ook daarbij zal zeer waarschijnlijk watergekoeling aan te pas komen.

  7. 11

    @ zmc

    “Er zijn meer dan genoeg alternatieven die ook nog eens veel duurzamer zijn en die ik lekker op mijn eigen dak kan zetten opdat die oerlelijke hoogspanningsleidingen weg kunnen.”

    Zou je zo vriendelijk willen zijn er een paar alternatieven opnoemen ter illustratie?.

  8. 12

    @tess: zonnepanelen, zonneboilers, windmolens, getijde-energie, zonnetorens, kassen, waterkracht (echter liever niet middels dammen, rotors werken ook prima). Kwestie van het geld de goede kant op sturen en de “ECHTE” kosten van CO2-uitstoot doorrekenen naar de eindverbruiker.

    Die 4 geplande nieuwe kolencentrales kosten samen zo’n 16 miljard euro. Van dat geld kun je ook ruim een kilowatt aan windmolens per Nederlander installeren.

  9. 13

    @ Zmc

    Bedankt voor deze aanvulling.

    Ik zou graag voor de volgende willen opteren:

    “zonnepanelen, zonneboilers, windmolens, getijde-energie, zonnetorens, kassen, waterkracht”.

    Hoe kunnen we dat geld de goede kant opsturen?

  10. 14

    # 3
    Een ark met zaden…dat we daar nou niet eerder zijn opgekomen…
    Alleen nog iets verzinnen dan m.b.t. b.v. sequoia’s en eikenbomen van 1000 jaar oud

    Ik ben niet tegen extra kerncentrale (in Nederland).
    De voorraden uranium kunnen mij bovendien niet snel genoeg opraken.

  11. 15

    @tess: Ik heb geen idee, maar ik zal eens een tros proefballonetjes oplaten;-) Als we nou eens beginnen met de BTW op (duurzame) energie-producerende produkten naar 6 of 0% brengen en CO2-uitstoot veel meer gaan belasten (middels accijns op alle vormen van fossiele brandstoffen). Verder zouden we nieuwbouwhuizen verplicht kunnen voorzien van duurzame energieproducerende zaken, nog leukere eisen stellen aan elektriciteitsterugleverprijzen en vergunningen om windmolens en zonnepanelen op je dak te plaatsen nog makkelijker vergeven.

    Volgens mij zijn maatregelen in die trant ook wat het kabinet ons beloofd had – in het regeerakkoord staat zelfs dat Nederland “de schoonste energiehuishouding van Europa in 2020” moet hebben. Dat lukt dus nooit op deze manier. Altijd makkelijk om doelstellingen die buiten de regeerperiode vallen in je regeerakkoord op te nemen.

    Dus wat dat betreft hoeven we alleen onze landgenoten er nog maar van te overtuigen om de volgende keer niet op van die populistische slappelingen te stemmen.

    Hier trouwens nog wat meer cijfertjes over die “echte kosten van (CO2-)uitstoot”: http://www.greenpeace.nl/news/nieuwe-kolencentrales-kosten-s).

  12. 17

    @ zmc

    Ik dacht trouwens dat kolencentrales ‘slecht’ voor de gezondheid van het millieu zijn!

    Is dit een achterhaalde gedachte. Heb ik iets gemist de laatste decennia?

  13. 18

    @Yevgeny Podorkin, #14: Ik heb liever goedkope elektriciteit. Laat anderen maar om die veel te kleine uranium-productiecapaciteit vechten met al hun spiksplinternieuwe kerncentrales.

    Uit de context gerukte grafieken:
    http://www.purepoint.ca/Images/investors/spotprice_graph.jpg
    http://www.uex-corporation.com/i/maps/diagram8.gif
    http://www.energypolicyblog.com/wp-content/uploads/2007/04/leveque_china.jpg

    Er zijn nu zo’n 400 kerncentrales in gebruik en er worden er momenteel maar liefst 83 bijgebouwd dus een nieuwe kerncentrale is op dit moment wellicht niet zo’n goede investering. Maar misschien dat een thoriumcentrale dus een beter plan is, daar lijkt vooralsnog ruim voldoende van te zijn.

  14. 19

    Los van de veiligheids en technische aspecten van dit soort typen reactoren; Je houdt de gigantische ontwikkelings en investeringskosten. Gaan we (of de noren) hier weer gigantisch veel geld in pompen of gaan we op zoek naar een stukje echt radicale innovatie? Op het moment dat zonnepanelen weinig euri per kW gaan kosten (en dat gaat een keer gebeuren, vraag is slechts wanneer) dan staat de energiewereld op z’n kop.

  15. 20

    @Zmc

    Top dat eigen verbruik op een duurzame wijze , maar hoe drijven we de andere 80% van de energievoorziening aan (industrie, kantoren, winkelpanden enzovoorts)? Daar is bulkstroom voor nodig en die zie ik de komende 20 jaar nog niet van de voorbeelden die je noemt komen.

    @ALO

    Ik zit niet sterk in de technische kant van het verhaal, wat ik kan vinden levert het volgende op:

    “In one significant respect U-233 is better than uranium-235 and plutonium-239, because of its higher neutron yield per neutron absorbed. Given a start with some other fissile material (U-235 or Pu-239), a breeding cycle similar to but more efficient than that with U-238 and plutonium (in slow-neutron reactors) can be set up. The Th-232 absorbs a neutron to become Th-233 which normally decays to protactinium-233 and then U-233. The irradiated fuel can then be unloaded from the reactor, the U-233 separated from the thorium, and fed back into another reactor as part of a closed fuel cycle.”

    Het Uranium-233 wordt daarna gespleten in een andere cyclus (soortegelijk aan het “normale” Uranium) maar daarbij komt er geen plutonium vrij.

  16. 21

    @Rembrandt:

    Je moet ergens beginnen. Verder mag de markt zijn werk doen, dan komt het vanzelf goed. We hoeven heus niet ineens alle kolencentrales uit te zetten; sommige dingen kunnen we nou eenmaal niet zonder fossiele brandstoffen. Maar laten we die markt dan wel eerlijk maken; het kan niet de bedoeling zijn dat we onze atmosfeer praktisch gratis ‘weggeven’ (en vervolgens uit eigen zak betalen voor de nadelige gevolgen voor onze gezondheid).

    Bijkomend voordeel is dat we voor onze energie minder afhankelijk worden van andere landen, dat lijkt me op zichzelf al een goed streven, maar daar weet je al alles van;)

  17. 24

    @3: Ik heb een sterk vermoeden dat de attitudeverandering minder te maken heeft met in de toekomst kijken, dan met de huidige ervaringen. Noorwegen is in korte tijd extreem rijk geworden met de verkoop van energie. Voor hun eigen voorziening hebben ze geen kerncentrales nodig (zie ook #10) en als ik me niet vergis hebben ze nu al een overproductie van electriciteit die ze uitvoeren.

    Het zou me niets verbazen als de overheid de nadruk heeft gelegd op de (naar vooruitzicht) alleen nog maar stijgende winstkansen voor energievoorziening en de daarmee gepaard gaande welvaart voor Noorwegen.

  18. 25

    So what?
    Ik zou het toch jammer vinden dat ik ove een paar jaar geen Sargasso meer kan lezen omdat de electra te duur wordt… Blijkbaar het Thorium een aantal voordelen dus lijkt me het een goede kans. Noren, aan de slag!