Inleiding – Kernenergie

1 jun

discussie van dinsdag 17 mei 2010, Antwerpen

De kernramp in fukushima heeft de discussie over kernenergie terug wat aangewakkerd, velen zijn hierop gesprongen om aan te wijzen dat kernenergie gevaarlijk is en zou moeten worden afgeschaft (hoewel de aardbeving en tsunami op Japan voor mij net hebben aangetoond hoe veilig het kan zijn als het goed gedaan word, van alle centrales in Japan is er maar 1 in de problemen geraakt, en dan zelfs niet door een gigantische aardbeving, maar omdat een tsunami de backupgenerator had weggespoeld). Hoe zit het nu met kernergie? Zijn we voor? Zijn we tegen? Praten we er zelfs nog over? Wat zijn de alternatieven?

Voor we beginnen aan een sociale/politieke discussie, vind ik het toch belangrijk om even samen te vatten waar het allemaal over gaat, vandaar eerst deze korte inleiding:

 Wat is kernenergie?

In den beginne was er niets (das eigenlijk niet echt waar want de theorie die ‘den beginne’ zou beschrijven breekt af als we verder terug gaan dan de singulariteit waaruit het helal is ontstaan, maar bon), en toen was er een knal en ontstond het universum waar wij in leven.

Bij het ontstaan van het universum werd er materie gevormd onder de vorm van waterstof (H). Door de invloed van zwaartekracht werden gigantische wolken waterstofgas samengeperst tot sterren. In deze sterren word de temperatuur zo hoog dat materie overgaat van een gas naar een plasma. Hierbij verliezen de atoomkernen hun electronen en vliegen aan ontzettend hoge snelheden in het rond.

Bij normale temperaturen zijn de afstotende krachten rond atoomkernen hoog genoeg om te voorkomen dat deze botsen. In een plasmatoestand bewegen atoomkernen echter aan zo’n hoge snelheden dat ze in elkaar botsen en samensmelten tot grotere atomen. Dit proces heet kernfusie en is de aanleiding tot alle verschillende materie in ons universum. Bij de samensmelting van kleine atomen zoals waterstof (die na samensmelting helium vormen) komt energie vrij, dit is dan ook de reden dat onze zon energie uitstraalt.

Indien we deze fusiereactie in een tokamak reactor op gang zouden kunnen brengen, zouden alle energieproblemen geschiedenis zijn: een vrijwel onuitputbare energiebron die geen schadelijke stoffen produceert. Zover staan we helaas nog niet, hoewel tegen 2015 een nieuwe poging zal worden gedaan om er een op gang te brengen, dus fingers crossed!

Terug naar ons verhaal

Vanaf dat atomen zo groot worden als koolstof (C) kost het energie om de kernen te doen samensmelten, vandaar dat als een ster als zijn lichte elementen heeft opgebruikt deze sterft. Door stochastisiteit worden echter toch (relatief) kleine hoeveelheden ‘zware materialen’ gevormd. Aangezien er energie in word gestoken bij het samensmelten, zou men kunnen verwachten dat er terug energie uit kan worden gehaald bij de scheiding ervan, dit is wat men verstaat onder kernfissie.

Aangezien de meeste atoomkernen vrij hard aan elkaar plakken, is het bijna ondoenbaar om deze op een bruikbare manier te splitsen. Sommige grote kernen zoals uranium- en plutoniumisotopen, kunnen echter wel op een efficiënte manier gesplitst worden. De twee splitsingsproducten samen zijn lichter dan het oorspronkelijke geheel, is er energie vrijgekomen (E=mc²). Plutonium ontstaat vanzelf uit uranium tijdens de kernreacties en kan op zijn beurt weer gesplijt worden. Zo kan ongeveer 95% van het eindproduct hergebruikt worden, de overige materialen die gebruikt waren als verpakking en in meer of mindere mate radioactief zijn geworden vormen het kernafval.

Radioactiviteit en schadelijkheid

Radioactiviteit is het uitzenden van ioniserende straling door materialen. Het vindt plaats wanneer onstabiele isotopen van atomen vervallen naar andere atomen. Het is een fenomeen dat bijna overal voorkomt in alle materialen. De hoeveelheid normale hoeveelheid straling die in de omgeving voorkomt noemt men de achtergrondstraling. De afvalproducten van kerncentrales bevatten echter zeer grote hoeveelheden radioactiviteit, die er zeer lang over om te verminderen.

De bij radioactiviteit vrijkomende straling kan chemische veranderingen veroorzaken, dit is bij levende organismen zeer schadelijk aangezien het DNA aantast. De ernst van de schade neemt toe met de blootstelling, vanaf een bepaalde drempelwaarde kan de straling zeer schadelijk of zelfs dodelijk zijn. Radioactiviteit kan door de beschadiging van het DNA ook tumoren veroorzaken.

 Afvalprobleem –interssante text van wikipedia

Op dit moment is er geen goede oplossing voorhanden voor het afvalprobleem. Zo brengt verwerking en opslag van radioactief afval problemen met zich mee. In het verleden heeft men afval gedumpt, maar vanwege internationale regels mag dit niet meer. Nu wordt afval vaak opgewerkt om zoveel mogelijk bruikbare stoffen eruit te halen. Daarna wordt het afval tijdelijk opgeslagen totdat er een permanente opslag is. Het afval dusdanig bewerken en verwerken dat het niet schadelijk meer is, is met de huidige stand van de techniek niet mogelijk.

In 2003 is in het Verenigd Koninkrijk (dat in 2001 al met 10.000 ltn radioactief afval in zijn maag zat[1]) een comité opgericht dat op zoek moest gaan naar andere mogelijkheden. Daaruit zijn enkele ideeën naar voren gekomen:

  • De ruimte inschieten naar de zon of buiten het zonnestelsel. Het risico daarbij is dat tijdens de lancering problemen kunnen optreden en een explosie hoog in de aardatmosfeer zou een wereldwijde ramp opleveren.
  • Tussen tektonische platen door naar de mantel van de aarde. Met de huidige stand van de techniek is dat onmogelijk.
  • Opslaan op Antarctica. Afgezien van het Antarctisch Verdrag dat dat onmogelijk maakt, is de grond daar niet stabiel genoeg en toekomstige klimaatveranderingen kunnen er toe leiden dat het afval alsnog in zee terecht komt.
  • Opslaan of dumpen op de bodem van de oceaan. In het verleden is dat gedaan, maar dat is nu door internationale verdragen verboden vanwege de risico’s op lekkage.
  • Verdunnen en dumpen in zee. Op kleine schaal gebeurt dat al, maar op grote schaal is dat niet mogelijk zonder dodelijke gevolgen voor het leven in, op en aan zee.

Afvaldumping

Tussen 1946 en 1982 hebben de Verenigde Staten en verschillende Europese landen, waaronder Nederland en België, radioactief afval gedumpt in de Grote en Atlantische Oceaan. Het radioactieve afval werd meestal verpakt in vaten gevuld met beton, zodat het afval de zeebodem intact zou bereiken. Met het Verdrag van Londen[2] werd in 1975 het in zee storten van hoogactief afval verboden. Op het storten van laagactief afval kwam in 1983 een internationaal moratorium. Uiteindelijk is er op 20 februari 1994 een wereldwijd verbod gekomen op het dumpen van radioactief materiaal in zee.

Tussentijdse opslag

Laagradioactief afval met hoofdzakelijk kortlevende isotopen wordt bovengronds opgeslagen, meestal in grote hallen. Na verloop van tijd, afhankelijk van het soort afval kan dit tientallen of honderden jaren zijn, is de activiteit van dat afval dusdanig afgenomen dat het geen gevaar oplevert. In Nederland is COVRA in Vlissingen als enige bevoegd om op deze wijze laagactief en middelactief radioactief afval, afkomstig van Nederlandse laboratoria, ziekenhuizen, fabrieken en kerncentrales, op te slaan.

Hoogradioactief afval wordt veelal eerst voor enkele jaren opgeslagen in tijdelijke depots om af te koelen en de meeste activiteit kwijt te raken. Daarna wordt het voorbereid op een permanente opslag. Bij de in Europa meest toegepaste methode wordt het hoogradioactieve afval gemengd met glas. Dit mengsel wordt gesmolten en opgeslagen in roestvrij stalen canisters (containers). In plaats van glas is het gebruik van Synroc in opkomst. Synroc is keramisch materiaal dat betere eigenschappen heeft dan glas. In plaats van glas en Synroc wordt soms ook gebruikgemaakt van ijzer en koper containers die vervolgens in keramisch materiaal worden ingepakt.

Eindopslag

Met eindopslag wordt het ondergrond opslaan van radioactief afval bedoeld met als doel het uit de atmosfeer en biosfeer houden van radioactieve isotopen. Hoewel het op het eerste gezicht vrij eenvoudig lijkt om hoogradioactief afval voor zeer lange tijd onder de grond op te bergen, zitten er nogal wat haken en ogen aan. Enerzijds moet het afval bereikbaar blijven voor als er in de toekomst betere manieren worden ontwikkeld voor opslag en verwerking. Anderzijds moet het volledig geïsoleerd zijn van de biosfeer, bestand zijn tegen klimaatveranderingen en buiten handen van terroristen blijven.

No comments yet

Leave a Reply