Thoriumreactoren voor energievoorziening

In 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