Thorium : de oplossing voor onze energievoorziening (1)

Kees de Lange.

Over kernenergie en veiligheidsrisico’s

Waarom wind en zon niet gaan werken, is al zo vaak aangetoond dat het eentonig zou worden al die argumenten hier weer te herhalen. Een veelbelovende technologie die in het Energieakkoord in Nederland niet genoemd wordt – net zo min als in het recente regeerakkoord – is kernenergie op basis van thorium.

Dit inleidende deel van een tweeluik gaat in op de productie van kernenergie en de daaraan verbonden veiligheidsrisico’s.

Politiek Nederland gelooft dat het klimaat van onze planeet door menselijk ingrijpen onherstelbaar verandert en dat we door meer menselijk ingrijpen het tij kunnen keren. Dat men hierbij de natuurwetenschap niet aan zijn zijde heeft, deert de politiek niet. Met religieuze ijver wordt ingezet op windenergie tegen gigantische kosten, terwijl duidelijk is dat het vermeende CO₂ monster door zwaaipalen niet beteugeld kan en zal worden.

Energietransitie
Juristen, sociologen, politicologen en gemankeerde natuurwetenschappers hebben de mond vol van een energietransitie die ons van het verwerpelijke heden naar een ‘duurzame’ toekomst moet loodsen. De situatie doet nogal denken aan de flagellanten uit de Middeleeuwen die door zelfkastijding hun god probeerden gunstig te stemmen ten aanzien van hun menselijk falen. Ook toen brandde hun religieus vuur tevergeefs.

Einstein
Kernenergie is gebaseerd op de relativiteitstheorie van Albert Einstein en de fameuze relatie E=mc². De essentie van deze formule is dat energie (E) en massa (m) in elkaar omgezet kunnen worden. Atoomkernen zijn opgebouwd uit positief geladen protonen en ongeladen neutronen. We kunnen energie produceren door kernen van elementen zwaarder dan ijzer – b.v. uranium (U) en plutonium (Pu) – te splitsen in een proces van kernsplijting, of kernen lichter dan ijzer samen te smelten in een proces van kernfusie. Tot nu toe wordt alleen het kernsplijtingsproces op basis van uranium praktisch toegepast.

Kernsplijting
Uranium en plutonium zijn chemische elementen waarbij het aantal protonen in de kern altijd constant is (92 voor uranium, 94 voor plutonium), maar het aantal neutronen kan variëren. De verschillende kernen die op die manier gevormd worden, heten isotopen. Onder geschikte omstandigheden kunnen uranium- en plutonium kernsplijting ondergaan waarbij ook enorm veel energie vrijkomt. Als we een kernreactor willen bouwen, of een kernbom willen construeren, zijn de isotopen U²³⁵ en Pu²³⁹ de ideale ‘brandstoffen’. Hoe komen we aan die uitgangsproducten?

Thorium

Verrijkingsproces
We moeten beginnen met het schaarse U²³⁵ te scheiden van het overvloedige U²³⁸, het zogenaamde verrijkingsproces, en daarna kunnen we van start met kernsplijting. Dat verrijken is overigens geen sinecure. De Nederlander Jaap Kistemaker heeft daarvoor een ultracentrifugemethode ontwikkeld, die uitermate succesvol is.

Dat deze methode door de Pakistaanse natuurkundige Abdul Qadir Khan vervolgens ontvreemd en naar onvriendelijke regimes geëxporteerd is, heeft het probleem van proliferatie nadrukkelijk op de kaart gezet. Ook in het controversiële Iranese verrijkingsprogramma wordt dezelfde ultracentrifugemethode gebruikt. Voor de uraniumcyclus is overigens in de nasleep van WOII heel bewust gekozen, omdat als bijproduct Pu²³⁹ gemaakt kan worden door neutronenabsorptie van U²³⁸. Pu²³⁹ is een ideaal uitgangsproduct voor het produceren van kernwapens. In een zogenaamde kweekreactor kan relatief gemakkelijk Pu²³⁹ gevormd worden.

Afvalproducten
Het benutten van de uraniumcyclus voor energieopwekking is niet zonder problemen. Allereerst komen er radioactieve afvalproducten vrij die zeer lang gevaarlijk blijven, in de orde van 250 000 jaar. Ook korter levende radioactieve isotopen maken deel van de afvalstroom uit. Er is veel geïnvesteerd in het ontwerpen van zo veilig mogelijke reactoren, en niet zonder succes. De kans op ernstige ongelukken is daardoor klein, maar omdat de potentiële gevolgen groot zijn, dient naar het product van beide factoren gekeken te worden. En inderdaad, een reactorongeluk door terroristische activiteit, of het ontvreemden van radioactief materiaal door terroristen is voor velen een schrikbeeld.

Kernongelukken
Als voorbeelden van ernstige kernongelukken worden altijd drie gevallen geciteerd. Allereerst Harrisburg, de Three Mile Island reactor in Pennsylvania, USA in 1979. Bij dit reactorincident vielen geen slachtoffers te betreuren. Zorgelijker waren de incidenten in Tsjernobyl in 1986 en Fukushima in 2011. In beide gevallen kwam ioniserende straling vrij die zich over een groot gebied kon verspreiden. Tsjernobyl veroorzaakte minder dan 100 directe slachtoffers. Maar in Fukushima waren geen stralingsslachtoffers, en zelfs niemand houdt blijvende schade over aan de bestraling.

De emotionele weerstand die breed tegen kernenergie bestaat wordt dus niet ondersteund door het grote aantal slachtoffers dat gedocumenteerd is. Niettemin kan kernenergie veel beter, veel goedkoper, veel efficiënter en veel veiliger worden geproduceerd: met thoriumcentrales.

Over de winning van kernenergie uit thorium kunt u morgen meer lezen in deel 2 van dit tweeluik.