Kernenergie

De wedergeboorte van nucleaire energie als duurzame bron

Door: Daniel Osorno van Wissen

Duurzaamheid is op dit moment een hot topic. Zowel op internationaal, Europees als op nationaal niveau wordt in toenemende mate aandacht besteed aan duurzame economische modellen om de wereld klimaatneutraal te maken. Zo hebben de wereldleiders in april 2016 het Parijs-akkoord[1] (klimaatakkoord) getekend.[2] Op grond van dat akkoord werken landen wereldwijd mee om de opwarming van de aarde te beperken. Om dit doel te behalen, moet de mondiale broeikasgasuitstoot worden verminderd. Daarnaast heeft de Europese Unie [hierna: EU] in december 2019 de ‘Europese Green Deal’ getekend.[3] Hiermee beoogt de EU tegen 2050 het eerste klimaatneutrale continent te worden. Ook is er vanuit Nederland animo om de energietransitie te verwezenlijken. In dat kader ziet vooral de rechterflank van de Nederlandse politiek kernenergie als een oplossing om de klimaatdoelen te behalen.[4] Echter, de meningen omtrent kernenergie zijn zowel in Nederland als in de rest van de wereld erg verdeeld. Een reden daartoe is de nucleaire ramp in Tsjernobyl. Aanleiding voor deze ramp was een meltdown in april 1986, waardoor de kerncentrale werd verwoest. Niet alleen vanwege Tsjernobyl, maar ook vanwege de nucleaire ramp in 2011 in Fukushima, de afvalproblemen en de risico’s, is het maar de vraag of kernenergie de klimaatdoelstellingen zal helpen bereiken.[5] In tegenstelling tot kernenergie lijken de Nederlandse publieke en private sector enthousiaster te zijn over bijvoorbeeld zonne- en windenergie. De vraag rijst of kernenergie een van de oplossingen is voor de klimaatdoelstellingen. Wat is de kans op een nucleaire ramp als Nederland een kerncentrale bouwt? In deze bijdrage wordt kort ingegaan op het technische aspect van kernenergie uit kernsplitsing in het algemeen. Daarbij wordt stilgestaan bij de gevolgen van menselijke blootstelling aan radioactieve stoffen en de nucleaire rampen in Tsjernobyl en Fukushima. In het bijzonder worden de huidige discussie en ontwikkelingen omtrent kernenergie in Nederland en Europa besproken. 

Kernenergie

Kernenergie is een bron die net als zonne- en windenergie elektriciteit kan opwekken. Ook kolen, olie en gas, kunnen worden gebruikt als energiebron. Echter, kernenergie is een van de meest schone en zuinige methoden om energie te wekken, omdat er bij het proces geen broeikasgassen ontstaan.[6] Het bestaat al langer dan 60 jaar en inmiddels zijn er wereldwijd 450 kerncentrales gebouwd.[7] In 2019 produceerden zij samen 10,3% van de elektriciteit in de wereld.[8] In de EU komt vrijwel 25% van de energie uit kerncentrales.[9]

Om kernenergie te produceren, worden zware metalen zoals uranium gebruikt. Omdat een dergelijk metaal niet direct geschikt is om kernenergie mee op te wekken, moet deze eerst verrijkt worden.[10] Uranium wordt verrijkt, omdat een lichtere isotoop daarvan nodig is die van nature maar weinig voorkomt. Dit verrijkte uranium kan vervolgens gebruikt worden als splijtstof. Deze stof wordt dan in dichtgelaste staven in een groot reactorvat met water gehouden.[11] In kerncentrales wordt elektriciteit opgewekt door uranium- of plutoniumkernen – radioactief geladen stoffen – te splitsen. Er wordt dus elektriciteit opgewekt door (de hiervoor genoemde) splijtstof te splitsen. Als bijproduct van het splijten komt warmte vrij. Deze warmte wordt gebruikt om water te verhitten tot stoom, waarmee een turbine wordt aangedreven.

Als splijtstoffen met een neutron worden beschoten, breken zij in stukken. Als gevolg van de beschieting, ontstaat zowel restproducten als nieuwe splijtbare stof. Ook komen er bij de reactie weer nieuwe neutronen vrij (kettingreactie), waaruit nieuwe atomen ontstaan.[12] Tijdens de splijting van deze atoomkernen ontstaat warmte, waardoor de temperatuur in het reactorvat oploopt. Dit wordt vervolgens in stoom omgezet die op zijn beurt voor de aandrijving van een turbine zorgt. Hierdoor ontstaat elektriciteit.[13] Het proces is vergelijkbaar met dat van een stoommachine. Daarbij wordt water opgewarmd, dat er vervolgens voor zorgt dat een grote dynamo begint te draaien. Dit proces wekt – zoals bij kerncentrales – uiteindelijk elektriciteit op.[14] Het voordeel van kernenergie is dat met een kleine hoeveelheid splijtstoffen een grote hoeveelheid energie kan worden opgewekt. Daarnaast gaat een kerncentrale ongeveer tachtig jaar mee. Om deze redenen kan kernenergie in beginsel als goedkoop worden aangemerkt. Echter, uit ervaring kan worden vastgesteld dat er het een en ander over kerncentrales mag worden gezegd.

Radioactieve straling en blootstelling

Bij kerncentrales ontstaat radioactieve straling doordat er radioactief afval wordt geproduceerd. Dat afval bevat instabiele isotopen – atomen van hetzelfde element, maar met een ander atoomgewicht –, die zonder reden in een ander atoom kunnen veranderen. Deze verandering wordt radioactief verval genoemd en is het proces waarbij radioactieve straling – ioniserende straling – vrij kan komen. Onder invloed van gamma-, bèta- en alfastraling kunnen menselijke cellen beschadigd worden. Vooral gamma en bèta straling kunnen hierbij in hoge doses leiden tot onder meer kanker, leukemie, en erfelijke afwijkingen.[15] De kans op het optreden hiervan wordt steeds groter bij een hogere stralingsdosis.

In beginsel wordt het menselijk lichaam dagelijks blootgesteld aan radioactieve straling. Uit nationale en internationale studies blijkt dat kernenergie – inclusief wapentesten en kernrampen – aan minder dan 1% van de totale stralingsbelasting van de bevolking bijdraagt.[16] Overige straling wordt direct veroorzaakt vanuit de aardbodem, de kosmos, natuurlijke radioactiviteit in het lichaam, verhoogde blootstelling aan natuurlijke bronnen en medisch onderzoek.[17] Ook bij bijvoorbeeld vliegreizen wordt het lichaam aan radioactieve straling blootgesteld. Dit een en ander betekent dat radioactieve straling niet enkel voortvloeit uit kernenergie.

Tsjernobyl
In april 1986 vond een meltdown plaats in de kerncentrale van Tsjernobyl, die het gevolg was van een mislukte veiligheidstest. Daardoor vonden twee explosies plaats in één van de reactoren van de Russische kerncentrale, die op zijn beurt voor de totale verwoesting van de centrale hebben gezorgd. Omdat de reactor tien dagen lang in brand had gestaan, werd een grote hoeveelheid radioactief materiaal verspreid over verschillende delen van de wereld. Zodoende heeft een radioactieve wolk straling veroorzaakt in een groot gebied in het huidige Wit-Rusland, Oekraïne en Rusland.[18] Bovendien kwam een soortgelijke radioactieve wolk over Nederland, waarna door het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en milieu [hierna: RIVM] verhoogde radioactiviteit in de lucht werd gemeten. De ramp werd geclassificeerd op het hoogste niveau van de International Nuclear and Radiological Event Scale [hierna: INES]. De INES is een schaal die de ernst van een incident weergeeft waarbij straling is betrokken.[19] Volgens de Wereld Gezondheid Organisatie (WHO) wordt het aantal huidige en toekomstige slachtoffers die aan de nucleaire ramp van Tsjernobyl omkwamen op circa 4000 berekend.[20]

Fukushima
Na de ramp in Tsjernobyl vond een tweede ramp plaats, die vanwege de ernst onder de volledige aandacht van de wereld heeft gestaan. In maart 2011 explodeerde de kernreactor in Fukushima. Deze explosie werd veroorzaakt door een tsunami die destijds meerdere nucleaire installaties van de kerncentrale overspoelde.[21] Als gevolg van de explosie ontstond een kettingreactie, waarbij het dak en muren werden weggeblazen. In vergelijking met Tsjernobyl is het vastgestelde aantal slachtoffers hierop tot nu toe minder, te weten circa de 573 slachtoffers.[22] Wel heeft deze nucleaire ramp, net als Tsjernobyl, veel angst binnen de wereldwijde bevolking ten aanzien van kernenergie veroorzaakt. Momenteel wordt het door de tsunami en explosie vervuilde water in enorme opslagtanks bewaard. De jaarlijkse kosten voor het opslaan daarvan wordt geschat op ruim 766 miljoen euro. Het water werd onder meer gebruikt om de reactor van de centrale te koelen. Inmiddels heeft Japan – hoewel volgens Greenpeace onverantwoord – besloten om het radioactieve afvalwater in zee te lozen.[23] Volgens Japan zou dit op een veilige manier kunnen. Japan wordt hierbij gesteund door het Internationaal Atoomenergieagentschap.

Het Internationaal Atoom Energie Agentschap

Wanneer er bij kernsplijting iets misgaat, kan de omgeving plotseling worden geconfronteerd met een grote hoeveelheid radioactief materiaal. Gelukkig is de kennis omtrent kernenergie in de loop der tijd enorm gegroeid, onder andere door Tsjernobyl.[24] Omdat veiligheid voorop staat, is het Internationaal Atoom Energie Agentschap van de Verenigde Naties [hierna: IAEA] in het leven geroepen. De IAEA houdt toezicht en stelt veiligheidsstandaarden op voor het gebruik van nucleaire technologie en materialen.[25]

Volgens de IAEA zijn de mondiale meningen omtrent kernenergie, al dan niet vanwege nucleaire rampen, erg verschillend. Na de ramp in Fukushima heeft Engeland bijvoorbeeld wel besloten om een nieuwe kerncentrale te bouwen, terwijl Duitsland besloten heeft te stoppen met kernenergie.[26] Het agentschap concludeerde dat veel landen zich steeds meer terugtrekken uit kernenergie vanwege de bezorgdheid over onder meer de veiligheid. 

Nieuwe en veiligere generatie kernreactoren

Wanneer een Europees land beslist om een kerncentrale te bouwen, krijgt zij op dit moment te maken met een (nieuwe) derde generatie reactoren: De European Pressurized Reactors (hierna: EPR's).[27] Zo zijn sinds 2018 en 2019 de eerste twee EPR’s in Taishan en China operationeel. Naar verwachting zal in 2023 ook in Frankrijk een EPR worden gebouwd. Ook wordt er op dit moment een dergelijke kerncentrale gebouwd in Groot-Brittannië. De dochteronderneming Framatome van het Franse energiereus Electricité de France (hierna: EDF) is verantwoordelijk voor het reactorontwerp van de EPR. Daarbij heeft de EPR veel rekening gehouden met de rampen in Tsjernobyl en Fukushima. Ten opzichte van de tweede generatie hebben EPR’s verbeterde veiligheidsniveaus en een verhoogd rendement. Zo is een dergelijke reactor onder meer geschikt om kernenergie te produceren uit verrijkt uranium of MOX-brandstof – een gemengde oxidebrandstof met gerecycled plutonium en uranium.

Politiek en Maatschappelijke acceptatie

Het idee van een kerncentrale werd in Nederland tot afgelopen september niet serieus onderzocht.  Echter, het moment dat de VVD een uitgesproken campagne begon over minstens drie nieuwe kerncentrales, ontstond een ander geluid. In de Nederlandse politiek kan een duidelijk onderscheid worden gemaakt tussen meningen van de linkse en rechtse politieke flanken met betrekking tot kernenergie.[28] Het CDA, de PVV en de SGP reageerden bijvoorbeeld voor de afgelopen Tweede Kamerverkiezingen positief op het idee. In tegenstelling tot deze partijen, waren PvdA, GroenLinks en de SP fel tegen. Bij D66 en de ChristenUnie bleek destijds meer ruimte. Deze twee partijen hadden als voorwaarde dat er geen subsidies zouden komen en dat de Borssele-centrale – die mogelijk in 2033 dicht gaat – langer open zou blijven. De kerncentrale in Borssele levert ongeveer 3% van de elektriciteitsvoorziening in Nederland.[29] Omdat de meningen rondom kernenergie en -centrales verdeeld waren, werd vorig jaar nog een onderzoek uitgevoerd naar het bouwen van een nieuwe kerncentrale in Nederland. Als de kosten van een nieuwe kerncentrale in ogenschouw worden genomen, dan zou kernenergie volgens het onderzoek goedkoper kunnen worden opgewekt dan bijvoorbeeld zonne- en windenergie. [30]

Het idee van een kerncentrale heeft tot nu toe tot een hevige discussie in zowel de publieke sector als in de privésector geleid. Zo hebben de grootste energiebedrijven in Nederland geen interesse in de bouw van nieuwe kerncentrales, ook niet als er subsidies beschikbaar worden gesteld. Het gaat hier om bedrijven zoals Vattenfall, Eneco, RWE, Uniper en Engie, die eigenaar zijn van kolen- en gascentrales en wind- en zonneparken. In tegenstelling tot deze bedrijven ziet De Zeeuwse energiemaatschappij PZEM – voor 70% aandeelhouder van de kerncentrale in Borssele – wel ruimte om nieuwe centrales te bouwen.[31] Hoewel het bouwen van een nieuwe centrale tussen de €8 en €10 miljard kan kosten, ziet de EDF het nog steeds zitten om een nieuwe kerncentrale in Nederland te bouwen.[32]

Klimaat en afvalprobleem

Aangezien er bij het maken van kernenergie geen broeikasgassen vrijkomen, is dit in het kader van het klimaatprobleem voordelig. Daarnaast levert een kerncentrale minder vervuiling op dan bijvoorbeeld de productie van zonnepanelen en windparken. Daarom wordt kernenergie door internationale organisaties, zoals de Verenigde Naties, vaak meegenomen in de scenario’s voor een klimaatneutrale aarde.[33]

Een van de grootste uitdagingen ten aanzien van kernenergie is echter het afvalprobleem. In Nederland is de Centrale Organisatie voor Radioactief afval (COVRA[34]) verantwoordelijk voor het verwerken van het radioactieve afval. Ten aanzien van radioactief afval lijkt onder de maatschappij verwarring te bestaan over het laag-, middel- en hoogradioactief afval. Laag- en middelradioactief afval vervalt in een periode van circa 100 jaar tot niet-radioactief afval. In tegenstelling tot laag- en middelradioactief afval heeft hoogradioactieve afval wel meer dan 100.000 jaar nodig voordat de radioactiviteit laag genoeg is, zodat het niet gevaarlijk van aard is. Momenteel wordt onderzoek gedaan naar het verlagen van de duur van de radioactiviteit van 100.000 naar 2000 jaar. Om deze reden wordt hoogradioactieve afval in speciale containers – meestal diep ondergronds – opgeslagen. Het totaalplaatje is hoogradioactief afval slechts een klein onderdeel van de totale afval mix.[35]

Volgens de EDF ligt dit anders. Zij stellen dat andere energie-industrieën weinig aandacht geven aan het produceren van afval.[36] In tegenstelling tot die industrieën, is de nucleaire industrie het tegenovergestelde. De EDF stelt dat zij precies weten hoe het afval moet worden gesorteerd en behandeld. De volumes van afval blijken in het algemeen klein te zijn. Volgens de EDF zijn het meestal de mensen die in de buurt wonen van kerncentrales degenen die het meest vertrouwen hebben in de veiligheid van het afval.

Conclusie

Dat er de komende jaren de uitstoot van broeikasgassen moet worden verminderd om temperatuurstijging te voorkomen, kan inmiddels gezien worden als een feit. Zowel op internationaal, Europees als nationaal niveau wordt daar steeds meer aandacht aan besteed.

Met het klimaatakkoord van Parijs hebben landen wereldwijd afgesproken om de opwarming van de aarde te beperken. Kernenergie is één van de oplossingen voor de klimaatdoelstellingen. In tegenstelling tot bijvoorbeeld energiecentrales die fossiele brandstoffen verbranden, stoten kerncentrales nauwelijks broeikasgassen uit. Een nadeel is het gevaar dat de bevolking loopt als er een probleem optreedt in de kerncentrale, want deze kunnen soms geheel zonder menselijke fouten plaatsvinden. In het kader van problemen is zowel de terreur van de rampen in Tsjernobyl als die van Fukushima bij de bevolking blijven hangen. Echter, door deze rampen hebben de kennis en technologie betreffende kernenergie zich ontwikkeld. Hoewel de kans op een dergelijke ramp inmiddels kleiner is geworden, blijft de angst en ernst voor radioactieve straling nog altijd groot. Daarom is het begrijpelijk dat de meningen omstreeks kernenergie verdeeld blijven.

Volgens de EDF kunnen kernreactoren veilig worden gebouwd. Zij hebben dan ook de nieuwe generatie – EPR’S – op de markt gebracht. De EDF stelt dat de Nederlandse politiek open moet blijven staan voor een kerncentrale, omdat de risico’s toch minder groot zijn dan de politiek en de publieke opinie ze laten blijken. Hoewel hoogradioactief afval gevaarlijk kan zijn, is dat in het gehele plaatje maar een klein onderdeel. Bovendien bestaan er voldoende middelen en manieren die zich blijven verbeteren om afvalstoffen te verwerken. Daarom zou het afvalprobleem volgens de EDF moeten worden gerelativeerd. Op het gebruik van nucleaire technologie en materialen zal bovendien de IAEA altijd toezicht houden en veiligheidsstandaarden blijven opstellen. Om deze redenen zou kernenergie niet moet worden uitgesloten. Het zou zomaar kunnen dat kernenergie de huidige doelstellingen om het klimaatakkoord en de Green Deal zal helpen bereiken. Dus wellicht kan Europa, met inachtneming van kernenergie, daadwerkelijk het eerste klimaatneutrale continent van de wereld worden.

 


[1] ‘De Overeenkomst van Parijs inzake klimaatverandering’, https://eur-lex.europa.eu/legal-content/NL/TXT/?uri=CELEX:22016A1019(01).

[2] ‘Overeenkomst van Parijs, VN-akkoord over klimaatverandering’, https://eur-lex.europa.eu/content/paris-agreement/paris-agreement.html?locale=nl.

[3] De Europese Green Deal, Mededeling van de Europese Commissie, 11 december 2019 (COM (2019) 640).

[4] O. McDonald, ‘Nieuwe Nederlandse kerncentrale? 'Doen!'’, het Financiële Dagblad, 14 januari 2021.

[5] C. Grol, ‘Kernenergie komt deuk van Fukushima amper te boven’, het Financiële Dagblad, 10 maart 2021.

[6]Kernenergie, wat is het precies? En kunnen we zonder?’, (https://wetenschap.infonu.nl/natuurkunde/72924-kernenergie-wat-is-het-precies-en-kunnen-we-zonder.html).

[9] ‘Kernenergie: onderzoek naar betrouwbare, klimaatneutrale energie’, (https://www.nrg.eu/onderzoek/onderzoek-naar-kernenergie/veilige-klimaatneutrale-energie).

[10] M.J.J. Scheepers, A.J. Seebregts, P. Lako, ‘Fact Finding Kernenergie t.b.v. de SER-Commissie Toekomstige Energievoorziening’, september 2017 p. 22.

[11] M.J.J. Scheepers, A.J. Seebregts, P. Lako, ‘Fact Finding Kernenergie t.b.v. de SER-Commissie Toekomstige Energievoorziening’, september 2017 p. 23.

[12] Denk hierbij aan splijtingsproducten, zoals Xenon, Krypton, Jodium, etc.

[13] M.J.J. Scheepers, A.J. Seebregts, P. Lako, ‘Fact Finding Kernenergie t.b.v. de SER-Commissie Toekomstige Energievoorziening’, september 2017 p. 24.

[15] H. Vanmarcke, P. Van Iseghem, ‘Ioniserende straling, Waar naartoe met radioactief afval?’, MIRA-T 2007, p. 239.

[16] RIVM (2002): Gemiddelde stralingbelasting in Nederland en bijdrage in de woonomgeving van Borssele; Unscear (2000): Annex B: Exposures from natural radiation sources.

[17] M.J.J. Scheepers, A.J. Seebregts, P. Lako, ‘Fact Finding Kernenergie t.b.v. de SER-Commissie Toekomstige Energievoorziening’, september 2017 p. 49.

[18] Rijksinstituut voor Volksgezondheid en milieu, ‘Tsjernobyl’, https://www.rivm.nl/straling-en-radioactiviteit/stralingsincidenten-en-kernongevallen/tsjernobyl.

[19] Rijksinstituut voor Volksgezondheid en milieu, ‘INES’, (https://www.autoriteitnvs.nl/onderwerpen/ines).

[20] M.J.J. Scheepers, A.J. Seebregts, P. Lako, ‘Fact Finding Kernenergie t.b.v. de SER-Commissie Toekomstige Energievoorziening’, september 2017 p. 130.

[21] Rijksinstituut voor Volksgezondheid en milieu, ‘Tsjernobyl versus Fukushima’, https://www.rivm.nl/straling-en-radioactiviteit/stralingsincidenten-en-kernongevallen/tsjernobyl.

[22] C. Grol, ‘Kernenergie komt deuk van Fukushima amper te boven’, het Financiële Dagblad, 10 maart 2021.

[23] Redactie, ‘Japan gaat vervuild water van kernramp Fukushima in zee lozen’, de Volkskrant 13 april 2021.

[24] M.J.J. Scheepers, A.J. Seebregts, P. Lako, ‘Fact Finding Kernenergie t.b.v. de SER-Commissie Toekomstige Energievoorziening’, september 2017 p. 32.

[25] M.J.J. Scheepers, A.J. Seebregts, P. Lako, ‘Fact Finding Kernenergie t.b.v. de SER-Commissie Toekomstige Energievoorziening’, september 2017 p. 9.

[26] C. Grol, ‘Kernenergie komt deuk van Fukushima amper te boven’, het Financiële Dagblad, 10 maart 2021.

[27] B. van Zonneveld, ‘De veiligste kernreactor ooit gebouwd’, het Technisch Weekblad 10 september 2020.

[28] O. McDonald, ‘Nieuwe Nederlandse kerncentrale? 'Doen!'’, het Financiële Dagblad, 14 januari 2021.

[29] B. van Dijk, ‘Wiebes peilt draagvlak voor langer openhouden kerncentrale Borssele’, het Financiële Dagblad, 15 september 2020.

[30] C. Grol, ‘Kernenergie komt deuk van Fukushima amper te boven, het Financiële Dagblad, 10 maart 2021.

[31] O. McDonald, ‘Energiebedrijven lopen niet warm voor nieuwe kerncentrale’, het Financiële Dagblad, 18 September 2020.

[32] O. McDonald, ‘Nieuwe Nederlandse kerncentrale? 'Doen!'’, het Financiële Dagblad, 14 januari 2021.

[33] O. McDonald, ‘Kernenergie is goedkoper dan zon en wind, blijkt uit onderzoek in opdracht van Wiebes’, het Financiële Dagblad, 23 september 2020.

[34] ‘COVRA’, (https://www.covra.nl/nl/organisatie/organisatieprofiel/).

[35] M.J.J. Scheepers, A.J. Seebregts, P. Lako, ‘Fact Finding Kernenergie t.b.v. de SER-Commissie Toekomstige Energievoorziening’, september 2017 p. 10-11.

[36] B. van Zonneveld, ‘De veiligste kernreactor ooit gebouwd’, het Technisch Weekblad 10 september 2020.