Kernenergie 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 generators) in elektriciteit kan worden omgezet.

Kernsplijting

Zie Kernsplijting voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Het hart van de proefreactor 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 uitgangsmaterialen. De ontbrekende massa is omgezet in energie volgens de beroemde formule van Einstein:

E = mc²

Waarin:

• E = Energie
• m = Massa
• c² = Lichtsnelheid in het kwadraat (Uit het Latijn: Celeritas)

Omdat de term c² zo groot is, komt er bij kernreacties zeer veel energie vrij, ook als maar een klein gedeelte (een paar procent) van de massa wordt omgezet. In de praktijk wordt vrijwel alleen gebruikgemaakt van de splijting van kernen van uranium- en plutonium-isotopen. Ook andere kernen, zoals van thorium zijn splijtbaar. 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 recycling. 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 van Électricité de France te Civaux in Frankrijk. Zichtbaar zijn een koeltoren en twee reactorkoepels.

Zicht vanaf Fort in Hoei op de kerncentrale van Tihange

Zie Kerncentrale voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

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, de stoom drijft een turbine (soort schoepenrad) aan die weer de generator aandrijft waarin elektriciteit wordt opgewekt.

België

Kerncentrale en 17de-eeuwse molen op de Scheldedijk van Doel

Zicht vanaf station Ampsin op de kerncentrale van Tihange

Naast de proefreactoren in Mol BR-3 : 11 Mw(e) welke is stopgezet en wordt ontmanteld, zijn er in België twee kerncentraleparken voor elektriciteitsproductie:

• Doel, met vier reactoren
  • Doel 1: 433 MW(e)
  • Doel 2: 433 MW(e)
  • Doel 3: 1006 MW(e)
  • Doel 4: 1040 MW(e)
• Tihange, met drie reactoren
  • Tihange 1: 962 MW(e)
  • Tihange 2: 1008 MW(e)
  • Tihange 3: 1015 MW(e)

Samen zorgden zij in 2006 voor 54,4% van de Belgische elektriciteit.^[1]

Nederland

In Nederland zijn twee kerncentrales gebouwd, in Dodewaard (gesloten in 1997) en in Borssele. De laatste is nog in werking en is goed voor 4 procent van de Nederlandse productie van stroom ^[2].

Maatschappelijke discussie

Kernenergie riep veel discussie op en in de jaren 1970 en 1980 was er een brede anti-kernenergiebeweging in Nederland. Deze was het gevolg van de kritische kanttekeningen vanuit kerken, milieubeweging, vakbeweging en organisaties van kritische wetenschappers als het Verbond van Wetenschappelijke Onderzoekers. Als gevolg daarvan is er een brede maatschappelijke discussie over kernenergie gevoerd in de periode 1981-1983 en ontstonden een paar organisaties (zoals Laka en WISE) die kernenergie bestrijden. Het onderwerp ligt nog steeds gevoelig en in 2010 laaide de discussie weer op. Hieronder de meest gebruikte argumenten.

Argumenten vóór kernenergie

• Goedkope energie - kernenergie is historisch een goedkope bron van elektriciteit geweest.^[3][4] Alhoewel het moeilijk is de kosten van nieuwe kerncentrales in te schatten, wijzen voorstanders veelvuldig op deze historische kosten.

• Lage CO₂-uitstoot - bij de opwekking van elektriciteit uit kernenergie komt veel minder CO₂ vrij dan bij de opwekking van elektriciteit in gas- of kolencentrales.^[5][6] Bij het delven van uraniumerts en het verrijken van uranium voor gebruik in kerncentrales is energie nodig waarvoor in de opwekking doorgaans wél CO₂ vrijkomt, maar ook als deze indirecte effecten worden meegerekend, is de uitstoot per eenheid elektriciteit voor kernenergie lager (ongeveer 24 gram CO₂/kWh) dan voor kolen (ruim 900 gram CO₂/kWh), of gas (ruim 500 gram CO₂/kWh).^[7]

• Veiligheid - kernenergie is volgens verschillende maatstaven de veiligste bron van energie. Het aantal sterfgevallen bij kerncentrales is relatief vele malen lager dan bij andere vormen van energie, en de hoeveelheid straling die vrijkomt is ongeveer honderd maal lager dan bij kolencentrales.^{[8][9][10][11][12]}

• Politieke onafhankelijkheid - Het uranium, nodig voor het opwekken van de elektriciteit, is afkomstig uit veel stabielere landen dan bijvoorbeeld aardolie en gas.^[13] Door gebruik te maken van kernenergie kan de afhankelijkheid van Rusland (gas) en het Midden-Oosten (olie) verkleind worden.

Argumenten tegen kernenergie

• Niet duurzaam - De grondstof voor kernsplijting, uranium, is beperkt voorradig en daarmee niet duurzaam. Volgens berekeningen van het Nuclear Energy Agency in 2006 is er voor ongeveer 100 jaar uranium voorradig bij huidig energiegebruik.^[14] Een andere bron heeft het over 60 jaar.^[15] Met kweekreactoren zou de voorraad langer meegaan, tot 3000 jaar; deze technologie is echter nog niet commercieel beschikbaar. Voorstanders van kernenergie stellen voor kernenergie te gebruiken in een 'transitieperiode' van fossiel naar volledig duurzame energie voorziening. Tegenstanders wensen deze periode over te slaan en onmiddellijk van fossiele naar duurzame energiebronnen over te stappen.

• Schade aan milieu - het delven van uranium verontreinigt waterbronnen en heeft vele ongelukken en ernstige degradatie van het milieu veroorzaakt in meer dan 10 landen over de hele wereld^[16].

• Gebrek aan maatschappelijk draagvlak - Kernenergie en radioactiviteit zijn complexe begrippen en lastig inzichtelijk te maken. De publieke opinie tegenover kernenergie sterk beïnvloed door twee ongelukken met kerncentrales: Three Mile Island (28 maart 1979) en een groot ongeval met een kerncentrale in de voormalige Sovjet-Unie in Tsjernobyl op 26 april 1986. Al speelde bij de oorzaken van de laatste ramp vooral een combinatie van bureaucratie, verouderde techniek, niet naleven van veiligheidsprocedures en een ongelukkig uitgevallen experiment een rol, het ongeluk heeft het beeld van kernenergie blijvend veranderd. Ongelukken zijn in de toekomst nooit uit te sluiten.

• Terrorisme - Een kerncentrale is een potentieel doelwit voor een terroristische aanslag: niet alleen heeft het wegvallen van de energielevering een enorme impact (zoals bij elke energiecentrale); de mogelijke straling en radioactieve wolken die vrijkomen zorgen potentieel voor langdurige grote (inter-)nationale schade en onrust.

• Geen oplossing voor opslag van afval - Het definitief opslaan van radioactief afval is alleen in theorie mogelijk: het is in de wereld nog nergens geregeld. Nucleair afval blijft nog langdurig (tot wel duizenden jaren) radioactief en er moet een speciale locatie gevonden worden waarvan gegarandeerd wordt dat deze gedurende die tijd niet wordt verstoord door bijvoorbeeld een aardbeving. In Duitsland heeft men in de 80-er jaren nucleair afval opgeslagen in zoutmijnen bij de plaats Asse. Men dacht toen dat dat veilig was. In 2010 werd bekend dat er water in zoutlagen binnendringt waardoor het gevaar ontstaat van radioactief grondwater^[17]. In Finland, Zweden en de Verenigde Staten heeft men dergelijke locaties gevonden en worden ondergrondse bergplaatsen aangelegd. Bovendien wordt in diverse landen geëxperimenteerd met ondergrondse 'opbergmijnen' om later een echte bergplaats te kunnen aanleggen. Zo is in België in de Boomse Klei een proeftunnel gebouwd waar experimenten gedaan worden op de doorlaatbaarheid van de klei op lange termijn. De jaarlijkse geproduceerde hoeveelheid hoog radioactief kernafval per centrale is klein in vergelijking met andere industriële processen (1 m³ afval per reactor per jaar). Het laag radioactief afval vormt een groter probleem. Kweekreactoren van de vierde generatie kunnen het huidige kernafval van de centrales, alsook het uraniumafval dat vrijkomt bij de productie van kernbrandstof, hergebruiken. Deze reactoren zijn ook inherent veiliger doordat de kernreacties vanzelf stilvallen bij oververhitting. Een ontploffing zoals bij de reactor in Tsjernobyl is dan niet meer mogelijk. Nobelprijswinnaar Carlo Rubbia heeft laten zien, dat het mogelijk moet zijn om radioactief afval van kerncentrales te bestralen en zo de langlevende isotopen om te zetten in sneller vervallende isotopen. Niet voor de volle 100% maar dit is veelbelovend. Helaas kost dit proces weer een hoop energie. Dit bestralingsproces kan overigens niet worden toegepast op verglaasd radioactief afval. Verglazing van kernafval is bij de huidig afvalbehandeling wel gebruikelijk.

• Risico op ontwikkeling kernwapens - De technologie om kernenergie op te wekken is verwant met de technologie om kernwapens te maken. Enerzijds maakt dat de beschikking over vreedzame kerntechnologie aantrekkelijk voor veel landen, anderzijds worden landen die zelf kerntechnologie ontwikkelen voor naar hun zeggen vreedzame doeleinden vaak beschuldigd van andere bedoelingen. In landen zoals België en Nederland is dit aspect geen probleem. Landen in minder stabiele regio's beschikken tegenwoordig echter ook over de technologie voor kernenergie en kernwapens: alleen grote druk vanuit de VN kan de ontwikkeling daarvan afremmen. Het non-proliferatieverdrag kent ieder land het recht toe kerntechnologie voor vreedzame doeleinden te gebruiken. Een potentieel probleem dat ook speelt in landen waarop niet de verdenking rust dat ze zelf kernwapens willen maken, is dat terroristen zouden kunnen proberen door een aanslag splijtbaar materiaal te verwerven om daaruit kernwapens te maken of eventueel zelfs zogenaamde 'vuile bommen': conventionele explosieve ladingen die radioactief materiaal verspreiden in de omgeving. Hierdoor zouden potentieel grote gebieden gevaarlijk radioactief kunnen worden besmet met alle fysieke gevolgen van dien en daarnaast nog grote onrust onder de bevolking als resultaat. Alleen al om deze reden dienen transporten van nucleair materiaal zwaar bewaakt te worden.

• Hoge kosten en lange duur bouw kerncentrale - Kerncentrales hebben vaak een hoge capaciteit en daarom hoge installatiekosten ten opzichte van bijvoorbeeld gascentrales. De levertijd van een kerncentrale is door complexe vergunningaanvragen minimaal 8 jaar.^[18]

• Onduidelijkheid over aansprakelijkheid bij kernramp - Iedere aansprakelijkheidsverzekering bevat een clausule waarin gemeld wordt dat er niet wordt uitgekeerd bij schade door een nucleaire reactie. De betreffende elektriciteitsproducenten slagen er niet in een verzekering af te sluiten die de risico's van ongevallen dekt. De gevolgen van een ongeval in een kerncentrale kunnen immers zo catastrofaal zijn (zoals bij de kernramp van Tsjernobyl) dat kerncentrales volgens de verzekeringsmaatschappijen gewoonweg onverzekerbaar zijn. Een aantal internationale verdragen regelt de aansprakelijkheid en de daarbij behorende bedragen voor exploitant, nationale overheden en lidstaten (die deze verdragen geratificeerd hebben). Boven de bedragen op basis van de verdragen van Parijs en Brussel geldt in Nederland een staatsgarantie (Wet Aansprakelijkheid Kernongevallen of: WAKO). Dit is een zuiver nationale regeling en vloeit niet voor uit internationale verdragen. Voor de staatsgarantie brengt de Minister van Financien een verzekeringspremie in rekening aan de exploitant. Daarmee is de aansprakelijkheid voor een bedrag van in totaal 3,2 miljard Euro geregeld.^[19] De exploitant dient zich voor de eerste 700 miljoen Euro zelf te verzekeren. In onder meer Frankrijk is de wetgeving op dit gebied gunstiger dan in Nederland. In Duitsland is het veel ongunstiger. Overigens is in geval van een grensoverschrijdende kernramp de aansprakelijkheid nog steeds niet goed geregeld.

Milieuaspecten

Een belangrijk deel van de milieubeweging wijst gebruik en ontwikkeling van kernenergie af. Wel is er de laatste tijd meer belangstelling voor kernenergie vanwege de dreigende tekorten aan fossiele brandstoffen en de afhankelijkheid van leveranciers van olie uit instabiele regio's. De in de loop van 2005 sterk gestegen olieprijs op de wereldmarkt heeft tot een duidelijke verhoging van de belangstelling voor kernenergie in de media en bij regeringen geleid. De tijdelijke afsluiting van de gastoevoer vanuit Rusland naar landen als de Oekraïne heeft nog meer zorgen over de energievoorziening veroorzaakt. Ook zorgen over het klimaat dragen bij aan de hernieuwde interesse voor kernenergie. Kernenergie draagt vrijwel niet bij aan het broeikaseffect; er komt uit kerncentrales geen CO₂ vrij. Wel is de winning van uraanerts een kostbaar, vervuilend en energievretend proces, zoals ook de productie van staal en aluminium, nodig voor het bouwen van bijvoorbeeld windmolens, enorm energieïntensief is. De brandstof voor kernenergie vormt een veel kleiner deel van de totale kosten ervan dan bij conventionele centrales; er gaat daarentegen meer geld naar beveiliging, afvalverwerking en ontmanteling van verouderde centrales.

Belgische kernuitstapwet

De Belgische regering nam in 2003 een kernuitstapwet aan die stimuleert dat "De nucleaire centrales bestemd voor de industriële elektriciteitsproductie door splijting van kernbrandstoffen, worden gedesactiveerd veertig jaar na datum van hun industriële ingebruikname en kunnen geen elektriciteit meer produceren". Hierdoor zullen wellicht tussen 2015 en 2025 alle Belgische kerncentrales sluiten. Om het verlies aan energieproductie op te vangen worden onder meer windturbines geplaatst op een zandbank,de Thorntonbank in de Noordzee. De kernuitstapwet biedt echter mogelijkheden om de uitstap niet te effectueren, indien er niet voldoende vervangende capaciteit is voor de te sluiten centrales. Aangezien België 55 procent van zijn elektriciteit nucleair opwekt, is het niet ondenkbaar dat deze 'escape' in de wet nog gebruikt gaat worden.

Sluiting Borssele

De regering Balkenende-II heeft in mei 2003 aangekondigd - door vastlegging in het regeerakkoord - dat de kerncentrale in Borssele in 2013 moest sluiten. Deze kerncentrale zou dan 40 jaar in bedrijf zijn geweest. Begin 2006 besloot een meerderheid van de Kamer echter om een convenant (overeenkomst) tussen de eigenaren van de centrale en de overheid te sluiten. In het convenant wordt geregeld dat de centrale tot 2033 in bedrijf kan blijven, mits men blijft voldoen aan criteria van veiligheid en milieu. Tevens beloven de eigenaren van de centrale om samen met de overheid te investeren in projecten en onderzoek ten behoeve van duurzame energie. Op het breken van deze belofte staan overigens geen duidelijke sancties. De voorgenomen sluiting van de centrale in 2013 zou enkele honderden miljoenen euro's kosten. Hoewel D66 gekozen was met in het verkiezingsprogramma de belofte Borssele te zullen sluiten wilde de partij de afkoopsom in 2005 liever geïnvesteerd zien in duurzame energie. De discussie rond de kerncentrale Borssele tekent de volgens sommigen 'minder dogmatische en meer praktische' atmosfeer rond kernenergie in Nederland. In eigen kring is D66 het opgeven van de verkiezingsbelofte ('Borssele moet dicht') flink verweten.

Nieuwe centrales internationaal

De meeste nieuwe kerncentrales zijn in aanbouw in Azië, met name in Japan, China, en Taiwan. In Europa worden nieuwe kerncentrales momenteel alleen door Finland en Frankrijk gebouwd. Voorts worden er in de VS veel vergunningen van centrales verlengd, terwijl dit ook in diverse Europese landen in toenemende mate als mogelijkheid wordt beschouwd.

Kosten van kernenergie

Een exacte kostenvergelijking met andere energiebronnen is moeilijk te maken omdat voor elke vergelijking complexe aannames gemaakt moeten worden. De kostprijs van fossiele brandstoffen is bijvoorbeeld zo'n aanname. Deze kostprijs varieert sterk over tijd: in Nederland waar aardgas op grote schaal beschikbaar is, levert een gasgestookte centrale tot nog toe goedkopere stroom dan een nieuw te bouwen kerncentrale. Maar aangezien de gasprijs is gekoppeld aan de olieprijs, welke steeds verder stijgt, begint dit te veranderen. Windenergie, een ander alternatief voor kernenergie, levert een fluctuerende hoeveelheid elektriciteit op. Dit vraagt dan ook aanzienlijke investeringen in het hoogspanningsnet^[20][21]. Kerncentrales daarentegen leveren een constante hoeveelheid elektriciteit.

Een belangrijk obstakel voor investeerders om geld te steken in een nieuwe Nederlandse kerncentrale is het veranderlijke politieke beleid. Een kerncentrale moet afgeschreven kunnen worden over een periode van 30 tot soms 60 jaar. In Nederland is het beleid de afgelopen 30 jaar meerdere malen veranderd. Als investeerders aannemen dat deze wispelturigheid ook in de toekomst blijft bestaan, is een kerncentrale een te riskante investering.

Ook worden niet alle kosten van kernenergie meegerekend in de prijs die men nu voor de elektriciteit betaalt.

• Wanneer een kerncentrale is afgeschreven blijft er een hoop radioactief materiaal over. De kosten voor het opruimen zijn, zonder een concrete oplossing voor kernenergie, onbekend en worden naar de toekomst geschoven.
• Hetzelfde gebeurt met het geproduceerde radioactieve afval dat voor duizenden jaren veilig opgeslagen en continue beheerd, gecontroleerd en beveiligd moet worden. Het afval kan namelijk worden verwerkt in munitie en 'vuile bommen'.
• De verzekeringspremies voor kerncentrales worden kunstmatig laag gehouden. Hiervoor is vanaf het begin van de ontwikkeling van kernenergie speciale wetgeving gemaakt. In Nederland: Wet Aansprakelijkheid Kernongevallen (WAKO). Er is namelijk geen verzekeringsmaatschappij die de schade kan dekken. Overigens is de wetgeving in Frankrijk gunstiger voor exploitanten.

Kernfusie

Zie Kernfusie voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

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-reactors en laser-implosie reactors.

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

Zie ook

• Lijst van reactortypen
• Generatie II reactor (doorontwikkeling van type I, maar zonder vaste grens tussen beide reactors)
• Generatie III reactor
• Generatie IV reactor

Referenties

1. ↑ Internationaal Atoomenergie Agentschap
2. ↑ http://statline.cbs.nl/statweb/ Gegevens CBS Elektriciteit; productie en productiemiddelen 2006
3. ↑ http://nuclear.energy.gov/np2010/reports/NuclIndustryStudy-Summary.pdf
4. ↑ http://www.iea.org/Textbase/npsum/ElecCost2010SUM.pdf
5. ↑ http://www.eia.doe.gov/cneaf/electricity/page/co2_report/co2report.html
6. ↑ http://www.world-nuclear.org/education/comparativeco2.html
7. ↑ ftp://ftp.cpuc.ca.gov/LTPP%20Webposting/GHG%20Lifecycle%20Analysis_Research%20Papers/Hondo_Lifecycle%20GHG%20emission%20analysis%20of%20power%20geeration%20systems%20-%20Japanese%20case.pdf
8. ↑ Research Report #20. University of East Anglia, United Kingdom (1994)
9. ↑ Hirschberg et al, Paul Scherrer Institut, 1996; in: IAEA, Sustainable Development and Nuclear Power, 1997
10. ↑ Severe Accidents in the Energy Sector, Paul Scherrer Institut, 2001.
11. ↑ Coal Ash Is More Radioactive than Nuclear Waste: By burning away all the pesky carbon and other impurities, coal power plants produce heaps of radiation (2009-05-18). Geraadpleegd op 2009-05-18.
12. ↑ Reuters. Nuclear Industry's Safety, Operating Performance Remained Top-Notch in '08, WANO Indicators Show. March 27, 2009.
13. ↑ World Uranium Production. UxC Consulting Company, LLC. Geraadpleegd op 2007-02-11.
14. ↑ Press Communiqué, 3 June 2008 Uranium resources sufficient to meet projected nuclear energy requirements long into the future
15. ↑ http://131.211.194.110/site1/SilverlightPlayer/Default.aspx?peid=40c6c6ff60024ff4b260c8df83a5092d
16. ↑ http://www.americanscientist.org/bookshelf/pub/2010/5/planet-stewardship
17. ↑ Atoomafval in Asse Eenvandaag 17 aug 2010
18. ↑ http://www.delta.nl/over_DELTA/kernenergie/startnotitie_tweede_kerncentrale/
19. ↑ http://www.vrom.nl/Docs/kernenergie/ECN_Kernenergie_en_brandstofmix.pdf
20. ↑ [http://www.natutech.nl/00/nt/nl/47_55/artikel/24945/Rijden_op_wind.html Natuurwetenschap en techniek, jan. 09, "Rijden op wind"
21. ↑ Duitse windmolens bedreigen Nederlandse stroom

Externe links

• kernenergieinnederland.nl De geschiedenis kernenergie in Nederland
• NRG-Publieksinformatie Toegankelijke informatie van onderzoeksgroep NRG over kernenergie, nucleaire technologie en straling.
• SCK.CEN Studiecentrum voor Kernenergie.
• World Information Service on Energy, een (anti-nucleaire) organisatie, die o.a. 20x per jaar een tijdschrift uitgeeft met recent nieuws over kernenergie.
• Stichting LAKA, Documentatie en onderzoekscentrum kernenergie. De stichting is tegen het gebruik van kernenergie.
• Stichting Kernvisie, deze stichting is voor het gebruik van kernenergie
• (fr) (nl) Website door Electrabel over de voor- en nadelen van kernenergie

Meer mediabestanden die bij dit onderwerp horen, zijn te vinden op de pagina Nuclear energy op Wikimedia Commons.