
Kerncentrale Fukushima in betere dagen
De problemen (zeg maar bijna ramp) met de kernreactors in Japan hebben opnieuw twijfels gezaaid over de intrinsieke veiligheid van kernenergie voor de elektriciteitsopwekking. Dit onderwerp is een terrein vol met voetangels en klemmen. Een activiteit waarbij het praktijk is dat, gezien de gigantische industriële en economische belangen en de grote maatschappelijke betrokkenheid, er niet altijd respectvol met het verschil tussen verwachtingen, de waarheid en de feiten wordt omgesprongen. En dat is volgens mij tegelijkertijd het grootste veiligheidsrisico bij de toepassing van kernreactoren voor onze energiebehoefte.Ik kan het niet nalaten u, vanaf de zijlijn, deelgenoot te maken van een paar observaties op dit voor mij niet geheel onbekende terrein
Op zoek naar de waarheid
Zonder vooroordelen over kernenergie schrijven is een moeizame taak. Tenminste als je een beetje weet waarover het gaat. Aan de ene kant staat kernenergie voor een van de imposante triomfen van de menselijke geest en menselijk kunnen. Aan de andere kant staat kernenergie voor mogelijk gevaar en vernietiging van een buitenmenselijke maat. Enerzijds het product van eeuwen gedurfd denken en onderzoeken door begenadigde wetenschappers. Uitmondend in Einstein’s formulering van de gelijkwaardigheid van massa en energie: E=mc2 en de mogelijkheid om dit voor de energieopwekking te gebruiken. Maar anderzijds ook uitmondend in de constructie van de eerste kernbom die in de VS tot ontploffing werd gebracht in 1945 en in Japan 240000 doden veroorzaakte.
Voor de duidelijkheid: ik hoor niet tot de radicale geharnaste tegenstanders van het gebruik van kernenergie vanwege onveiligheid en radioactief afval, noch tot de gedreven kernlobby activisten die kernenergie voorstellen als een zeer betrouwbare, duurzame en uiterst veilige energiebron. Ik ben alleen op zoek naar de waarheid die in dit soort disputen vaak moeilijk te vinden is.
Zeer korte cursus kernenergie
Het is niet mijn bedoeling hier een uitgebreid exposé te geven over alle aspecten van kernenergie en kernreactoren. Voor het doel van deze weblog is een beperkte samenvatting waarschijnlijk voldoende.
Kernen van atomen kunnen op twee manieren energie opleveren. Door lichte kleine kernen zoals waterstof(H) en deuterium(D) bij elkaar te voegen (kernfusie) of door zware grote kernen, zoals Uranium (U), Plutonium (Pt) of Thorium (Th), te splitsen (kernsplijting). Bij beide hierboven genoemde processen wordt namelijk massa in energie omgezet, in overeenstemming met de voorspelling van Einstein. Dit is niet alleen maar theorie maar is in de praktijk al gedemonstreerd, vele jaren geleden. De kernbommen op Hiroshima en Nagasaki waren kernsplijting bommen. Waterstofbommen, gebaseerd op fusie, zijn alleen bij proefexplosies met succes beproefd. Het principe werkt dus in beide gevallen, maar alleen het kernsplijting proces kan tot nu toe gecontroleerd worden uitgevoerd in een kern(splijting)reactor. Tot dusver is men er nog niet in geslaagd een continu, regelbaar energie leverende kernfusie reactor op aarde te construeren. Een continu werkende kernfusiebron kunnen we wel dagelijks aan de hemel bewonderen, de zon.
In deze zeer korte cursus nu enkele woorden over de noodzakelijke condities om tot gecontroleerde energiebron(centrale) te komen. Kernsplijting kan worden veroorzaakt door Uranium235 kernen te beschieten met neutronen. Na splitsing in kleinere (radioactieve!) fragmenten komen er (naast een ongelofelijke stoot energie!) ook weer nieuwe neutronen vrij, die op hun beurt weer nieuwe kernen van U235 kunnen splitsen. Genoeg om een kettingreactie te laten ontstaan. Door de neutronen gecontroleerd af te vangen met koolstofstaven kan het proces op een continu nivo worden geregeld.
Een bezwaarlijk negatief aspect is dat de (sterk radioactieve) restanten vele eeuwen lang moeten worden opgeslagen. Daarbij komt natuurlijk de veiligheid van de reactoren in bedrijf, waarover later meer. Over de duurzaamheid in absolute zin kunnen we kort zijn, in principe zijn de voorraden splijtbare kernen natuurlijk eindig en beperkt, maar als we de som van alle voorraden splijtbare kernen( U,Pt en Thorium), ook de nu nog niet winbare uit de oceanen bijvoorbeeld, gezamenlijk in de schatting meenemen dan zouden we met kernenergie toch wel een behoorlijk lange tijd vooruit kunnen. Schattingen geven aan dat kernsplijting reactoren in dat geval, met veel mitsen en maren en nog onbewezen veronderstellingen, voor duizend jaren de groeiende wereldbehoefte op het huidige nivo van Europa kan dekken. (zie bijv.David JC MacKay, Sustainable Energy -without the hot air, hoofdstuk 24).
Wat kernfusie betreft ligt de zaak wat moeilijker maar zijn de beloningen ook gigantisch hoger! Zoals hierboven al aangegeven is er nog geen continue werkende kernfusie reactor. Daar wordt al 50 jaar aan gewerkt. Meestal via internationale samenwerking, bijvoorbeeld ITER. De beschikbaarheid van de uitgangsmaterialen is bij kernfusie niet in het geding. Men weet dat waterstof(H), Deuterium (zwaar waterstof D) en/of Tritium (T) lichte kernen zijn die fuseren met hoge energie opbrengst bij een relatief lage temperatuur en de aanwezigheid op aarde is in principe onbeperkt. Ook is er geen radioactief afval. Het kernprobleem is dat voor fusie een temperatuur van 150 tot 300 miljoen(!) graden nodig is. Er moeten dus technieken worden toegepast om de elementen (bij die temperatuur plasma genaamd) bij die hoge temperatuur bij elkaar te houden. Dit kan bijvoorbeeld met behulp van sterke magnetische velden. Terzijde: de invloed van een magnetisch veld (in dit geval van de aarde) op een stroom van geladen deeltjes kan ook gezien worden als het Noorder- of Zuiderlicht bij de polen.
Tot dusver is het nog niet gelukt een fusie tot stand te brengen met positief rendement. Dat wil zeggen dat er door fusie meer energie werd gewonnen dan er aan energie moest worden ingestopt. Het maximum staat op dit moment op een bemoedigende 70%.
De duurzaamheid van kernfusie is onbetwist. En de mogelijke opbrengst bijna onvoorstelbaar. Om u toch een idee te geven: als we alleen maar gebruik maken van de 33 gram Deuterium die aanwezig is in iedere 1000 kilo water, dan is het met kernfusie is in principe mogelijk iedere inwoner van een toekomstige aardbevolking van 60 miljard inwoners (is 10 x de huidige), van 10 x de huidige energie van een Europeaan te voorzien voor een periode van 100 miljoen jaar. Meer dan genoeg energie voor meer dan genoeg mensen voor onvoorstelbare tijd. Duurzaamheid genoeg lijkt me.
Nog een enkel woordje in deze korte cursus kernenergie over veiligheid. In de discussie over kernenergie speelt de veiligheid voor de bevolking een belangrijke rol. Niet ontkent moet worden dat de kern(splijting)reactor werkt met radioactieve materialen die bovendien een (normaliter gecontroleerde) kettingreactie aangaan. Hierin schuilen bronnen van potentieel radioactief besmettingsgevaar voor de (wijde) omgeving van een (splijtings) reactor. In wezen geldt dit ook voor het afval. Bij een kernfusie reactor is dit gevaar afwezig. Je moet actief je best doen het proces aan de gang te houden
Ik laat op dit punt de veiligheid/besmetting in het voortraject bij het delven van het Uraniumerts maar buiten beschouwing, het gaat hier om de onveiligheid voor de omgeving van de centrale. Bij beschouwingen in breder verband spelen deze factoren natuurlijk wel een rol. Tot zover de zeer korte cursus kernenergie.
Kernreactoren in soorten

Kerncentrales in Europa. Rode stippen kunnen merdere reactors zijn.
Alles bij elkaar zijn er op het ogenblik ruwweg een 400-500 kernreactors actief in de wereld voor de energie opwekking, waarvan ongeveer 200 in Europa (waarvan ~30 in Rusland) en 1 in Nederland, in Borssele. Er is nog een tweede reactor in Dodewaard maar die is uit productie genomen en moet eerst een jaar of 40 “afkoelen” vanwege de straling, voordat hij verder ontmanteld kan worden. Aan de grenzen van Nederland staan er in Belgie en Duitsland nog een 20 tal en in Engeland totaal 19.
Daarnaast zijn er in de wereld nog vele (kleinere) kernreactors in gebruik waar de straling en vrijkomende neutronen worden ingezet voor (materiaal)onderzoek en isotopenproductie voor medische doeleinden (waarvan twee in Nederland). Mijn bekendheid met kernreactors in de praktijk komt voort uit het benutten van dit soort reactoren in binnen-en buitenland voor onderzoek in de beginfase van mijn wetenschappelijk onderzoek. Al deze onderzoekreactoren hebben veel minder vermogen en spelen in de volgend analyses geen rol van betekenis,
Overigens, maar dit terzijde, er zullen maar weinigen zijn die weten dat er ook aan de Technische Universiteit in Eindhoven een aantal jaren ( 1970-1973) een onderzoeks kernreactor gewerkt. Deze reactor, genaamd Athene, werd na drie jaren alweer afgebroken omdat er uiteindelijk geen behoefte bleek te zijn aan een dergelijke reactor!
Duurzaam?
Het lijkt mij boven iedere redelijke twijfel verheven dat kernfusie uiteindelijk voor de (verre) toekomst, zowel qua potentie als duurzaamheid, de meest wenselijke energiebron is. Het is dan ook om die reden dat al vele jaren uiterst kostbare grote nationale en internationale wetenschappelijke inspanningen op dit gebied plaats vinden. Ik kan moeilijk nalaten in dit verband op te merken dat het Nederlandse centrum voor kernfusie onderzoek(FOM Rijnhuizen) binnenkort aan de TU/e in Eindhoven wordt gevestigd. Ik meld dit met enige trots omdat ik aan de wieg van deze verhuizing heb mogen staan, maar dit terzijde! Ik zou overigens in deze onzekere tijden een verwijzing naar een verhoogde inzet voor kernfusie, zoals Angela Merkel dat in Duitsland heeft gedaan, ook in Nederland niet misplaatst hebben gevonden. Maar ja, Merkel is dan ook van origine een gepromoveerde Fysicus en weet als een van de weinige regeringsleiders waar het over gaat!
Ofschoon de daadwerkelijke realisatie van een continu fusie proces in een aardse kernfusie centrale nog wel enige inspanning zal eisen is de fusiecentrale in ons zonnestelsel al enige tijd continu en gratis beschikbaar! Het gebruik maken van de door het fusieproces in de zon opgewekte zonnestraling om via een zonnecel elektrische energie op te wekken, is qua beschikbaarheid en vermogen dan ook een voor de hand liggend alternatief. Beschikbaarheid en duurzaamheid zijn gegarandeerd. Berekeningen leren dat, om iedereen in Europa en Noord-Afrika (1 miljard bewoners) duurzaam te voorzien van energie op het huidige nivo, een oppervlak van 1000 bij 1000 km2 in de Sahara voldoende is. Dit oppervlak is minder dan 10% van het beschikbare geschikte oppervlak. En er zijn veel meer woestijnen dan de Sahara…….
Hoewel niet echt duurzaam is kern(splijting)energie wel degelijk een denkbaar alternatief voor energieopwekking op korte termijn, als je tenminste een redelijke inschatting kan maken van de veiligheidsrisico’s en die dan ook accepteert. Een alternatief voor olie, gas of steenkool bijvoorbeeld, om minder afhankelijk te worden van deze grondstoffen. Of, en dit is ook een veel gebruikt argument, om de CO2 uitstoot te beperken. Het is echter zeker niet het enige grootschalige alternatief zoals ik hierboven heb aangestipt.
Daarnaast zijn er uiteraard vele alternatieven die ieder een (bescheiden) bijdrage aan de totale mondiale energiebehoefte kunnen leveren. Daar bij kan men naast olie, kolen en gas denken aan wind, waterkracht,hout, biobrandstoffen etcetera. Gezien de aanleiding van deze weblog heb ik me nu even beperkt tot kernenergie en daaraan verwante zonnecellen.
Veiligheid en Vertrouwen
Deze weblog werd ingegeven door zorg over de voorlichting en communicatie wat kernenergie betreft, zoals ik in de Inleiding vermeldde. Ik wil daar tenslotte aan het eind van deze blog nog even op terug komen met een paar observaties. De basis van mijn onrust komt voort uit het eerder genoemde gevoel dat er bij deze materie (en met name veiligheid), gezien de grote economische en maatschappelijke belangen door de kernlobby niet altijd even respectvol met het verschil tussen verwachtingen en feiten wordt omgesprongen. Ik beperk mij tot een paar observaties.
- er zijn totaal slechts 450 kernreactors werkzaam in de wereld. Deze worden verondersteld buitengewoon veilig te zijn en, zoals bij herhaling wordt verzekerd, tientallen jaren zonder noemenswaardig riskante ongelukken energie te produceren. Ze zijn ontworpen voor de meest extreme omstandigheden, aan alles is gedacht, zo wordt gecommuniceerd. Mijn simpele vraag is hoe deze voorlichting rijmt met het feit dat er tijdens de 30 jaren dat deze reactoren gemiddeld in bedrijf zijn er toch zeker 3 tot 7 dreigende incidenten hebben plaats gevonden waarbij grote gebieden moesten worden ontruimd en besmetting heeft plaats gevonden en slachtoffers zijn te betreuren. Denk aan Harrisburg, Windscale (Sellafield), Chernobyl en 2 tot 4 reactoren in Fukushima.. Ergens moet iets niet kloppen De in de werkelijkheid gebleken kans van 1-2% dat een reactor in die gemiddeld 30 jaar betrokken is bij een majeur incident verdraagt zich niet met de indruk van het evangelie met ultieme veiligheid die ons door de kernlobby wordt verkondigd. Als we deze feiten extrapoleren moeten we tot de conclusie komen dat we niet verbaasd moeten zijn als we in de nabije toekomst in Europa (200 kernreactors!) of in een van onze buurlanden ( 40 reactoren) ook een kritieke situatie van nabij zullen meemaken.
- Het blijft mij verbazen dat de omstandigheden in Japan, gelegen op een breuk en bekend met tientallen kleine en grotere aardbevingen per jaar en bijbehorende grotere en kleine tsunami’s (volgens mij zelfs een Japans woord) niet voldoende waren om de reactor daartegen te beveiligen. Er kunnen op zijn minst vraagtekens gezet worden bij de veiligheids analyses.
- Door afspraken in internationale verdragen (Parijs 1960 en Brussel 1963) kan niemand verzekerd worden tegen risico’s van ongevallen met kernreactors! Deze afspraken zijn gemaakt, onder meer omdat de zeer zware lasten die een gevolg zouden zijn van deze aansprakelijkheid de ontwikkeling van de kernindustrie in gevaar zou brengen! Kennelijk vinden de exploitanten de risico’s van hun reactors te groot!? Dit roept weer vragen op rond de veiligheidsanalyses die de reactorbouwers hanteren en bevestigt mijn stelling dat de risico’s op een ongeluk misschien klein kunnen zijn maar de gevolgen enorm.. Zijn deze voor de verzekeringen tegen aansprakelijkheid misschien minder optimistisch dan de analyses bedoeld voor de publieke opinie en politiek?
- Een laatste observatie is van een ander gehalte en betreft de bemensing van controle en beleids organen. Het verbaasd mij dat er bij controle en beleids organen als de IEA op hoge posities mensen worden benoemd die, dat durf ik te stellen, geen noemenswaardige weet hebben van relevante beleids bepalende elementen omtrent voor-en nadelen van energiedragers, laat staan de inschatting van risico’s. Het CV van de recent aangestelde directeur van het Internationale Energie Agentschap, Maria van der Hoeven geeft geen aanleiding tot de veronderstelling dat mijn observatie in dit geval onterecht is. Ik maak mij hier zorgen over. Het IEA is wel het orgaan dat heeft aanbevolen om kernenergie drastisch uit te breiden………
Straling is overal
Ik heb mij proberen te beperken tot mijn zorg over de gevaren van onbedachtzame uitbreiding van kern(splijting) reactoren. De titel is niet voor niets “kleine kansen op grote gevolgen”. Want dat is nu precies de karakteristiek voor de gevaren die bij dit type energiecentrales horen. Het zijn niet eens de aantallen slachtoffers of de ravage die het beeld bepalen maar meer nog de angst die voelbaar wordt door de ontruimingen van gigantische omvang als er dreiging is. Dat weerspiegelt het meest duidelijk dat men aan het “spelen” is met effecten die bij het minste en geringste volkomen uit de hand kunnen lopen.
Straling is er op aarde overal. De aarde zelf bevat vele isotopen van materialen die radioactief zijn, vanuit het heelal worden wij continu bestraald. Het is zelfs heel goed denkbaar dat wij bestaan door mutaties waar lang geleden straling aan te pas is gekomen. Maar die straling maakt deel uit van onze leefomgeving, wij kunnen zelf de maat daarvan bepalen. Niet te lang in de zon zitten en niet te veel Rontgen foto’s bijvoorbeeld.
Kernsplijting is van een totaal andere orde. Dat is niet goed te praten door de gevaren van kernenergie te bagatelliseren door op de TV een licht radioactieve banaan te eten of er op te wijzen dat er ook vele duizenden doden zijn te betreuren in de kolenmijnen en in de waskaarsenindustrie. Daarmee omzeil je de vragen en problemen en neem je de gevaren nog steeds niet serieus. En dat lijkt mij het grootste veiligheidsrisico bij de verdere ontwikkeling.
Interessante/relevante sites:
www.nrg.eu/public/abc ; uitgebreide voorlichting nucleaire industrie; www.world-nuclear.org ; de officiële site van reactor producenten; www.bosbouwbeleggingen.nl ; gericht op milieu
www.iter.org ; officiële kernfusie samenwerking site; www.lowtechmagazine.be onafhankelijk, kritische site; En vele anderen waaronder uiteraard wikipedia.org.
9 april 2011
.
.