Kernenergie

 
De ontdekking in de jaren ’50, dat kernenergie een “onmetelijke en goedaardige bron van energie” zou opleveren, leidde ertoe dat deze energievorm ontzettend populair werd in sommige Westerse landen. Vandaag staat nucleaire energie in voor 16% van de totale globale elektriciteitsproductie. De positieve benadering van kernenergie is de laatste decennia sterk aangetast door de ernstige ongelukken met kerncentrales zoals in Tsjernobyl zware kernen (kernsplijting). De nieuwe atoomkernen die hierbij ontstaan, zijn samen wat lichter dan de som van de uitgangsmaterialen.
Einstein heeft ook zijn steentje bijgelegd in de moderne technologie van kernsplitsing, De ontbrekende massa is omgezet in energie volgens de beroemde formule van Einstein: E = mc2
E = Energie
m = Massa

c² = Lichtsnelheid in het kwadraat
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 5% is minder radioactief maar toch nog steeds vrij radioactief en dus kernafval.


Kernwapens
Het allereerste kernwapen was de atoombom, die ontwikkeld is met de hulp van Albert Einstein.
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. Alleen al om deze reden dienen transporten van nucleair materiaal zwaar bewaakt te worden. Als zo een kernwapen ontploft gebeurt hetzelfde als er kernenergie ontstaat, er komt een enorme massa energie vrij die zich dan “uit” in een bepaalde straal rond de bom (waar die ontploft is). Dit is een foto van Hiroshima net na de bom “Little Boy” is gevallen.

Ongelukken
De publieke houding tegenover kernenergie is beïnvloed door verschillende ongelukken met kerncentrales, waaronder die van Three Mile Island (28 maart 1979) en met name 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 en een ongelukkig uitgevallen experiment een rol, dit ongeluk heeft het beeld van kernenergie blijvend veranderd. Bij de huidige Westerse centrales wordt het risico op ongevallen echter zeer laag geschat. De centrales zelf zijn qua constructie al veel veiliger, ze worden veel beter onderhouden en ook het personeel is goed opgeleid en goed betaald. Ook was er steeds een menselijke fout de oorzaak, kerncentrales zijn zo veilig gebouwd dat er eigenlijk niets fout kan lopen.
Naast ongelukken zijn opzettelijke ongevallen niet uit te sluiten. Kerncentrales zelf worden misschien technisch steeds veiliger, de wereld zelf wordt steeds onveiliger. Een kerncentrale is niet alleen vanwege het stilleggen van de energie voorziening een ideaal doelwit voor een aanslag: de mogelijke straling en radioactieve wolken die vrijkomen zorgen voor veel meer schade.

Niet duurzaam
De grondstof voor kernsplijting, Uranium, is beperkt voorradig en daarmee niet duurzaam. Recente berekeningen van het Nuclear Energy Agency wijzen uit, dat er voor 100 jaar voorradig is. Door kweekreactoren zou de voorraad langer meegaan. Deze technologie is echter, net zoals kernfusie, niet uitontwikkeld en ver van economisch rendabel, dus zeker nog niet voor nu. Voorstanders van kernenergie wensen een 'transitieperiode' van fossiel naar volledig duurzame energie voorziening. Tegenstanders wensen deze periode over te slaan en gelijk duurzame energiebronnen te benutten.

Opslag afval
Het definitief opslaan van radioactief afval is alleen in theorie mogelijk: het is in de wereld nog nergens geregeld. Er zijn mogelijkheden om nucleair afval veilig weg te werken. 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 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. 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 bestralings proces kan overigens niet worden toegepast op verglaast radioactief afval. Verglazing van kernafval is bij de huidig afvalbehandeling wel gebruikelijk.

Kosten en bouw
Kerncentrales hebben zeer hoge kapitaal kosten, nadat de kerncentrale is gebouwd kan men makkelijk goedkope energie produceren. De bouw duurt wel vrij lang, maar zo een kerncentrale moet dan ook aan zeer veel veiligheids normen voldoen, de bouw kan tussen 13 en 15 jaar duren.

Aansprakelijkheid bij Kernongevallen
- Iedere aansprakelijkheidsverzekering bevat een clausule waarin gemeld wordt dat er niet wordt uitgekeerd bij schade door een nucleaire reactie. Kerncentrales opereren echter niet onverzekerd: een kerncentrale exploitant moet tot 700 miljoen Euro verzekerd zijn. Daarboven zijn de Nederlandse overheid samen met andere overheden in Europa moeten garant staan in geval van een ramp. 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. Vanaf de jaren 1950 is speciale wetgeving hiervoor (Wet Aansprakelijkheid Kernongevallen of: WAKO) erop gericht de ontwikkeling van deze (toen) veelbelovende technologie te beschermen. Tot op heden, dus in de geliberaliseerde energiemarkt, is deze wetgeving van kracht. De sterk gereduceerde verzekeringspremie wordt doorberekend in de energieprijs. In onder meer Frankrijk 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. 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. Kernenergie is echter uiteindelijk geen alternatief voor fossiele brandstof, in die zin dat kerncentrales worden gevoed door splijtstof, die (vóór opwerking) wordt ontgonnen op een beperkt aantal locaties en de facto ook een eindige grondstof is. Verwacht wordt dat binnen enkele decennia de vraag naar uranium groter zal worden dan het aanbod, met sterk stijgende prijzen tot gevolg.De werkelijke kostprijs van een kilowattuur electriciteit uit een kerncentrale is lastig te bepalen niet alle kosten worden namelijk meegerekend in de prijs die met nu voor de electriciteit betaald.Wanneer een kerncentrale is afgeschreven blijft er een hoop radioactief materiaal over. De kosten voor het opruimen hiervan worden ver naar de toekomst geschoven zodat ze vandaag niet veel invloed lijken te hebben. 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'.

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-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.

 

---