Kernenergie (2)

Het is een duivels dilemma. Of een Tantaluskwelling. Kort samengevat:

  1. Generatie-4 kernreactoren zijn veiliger en schoner dan de huidige Generatie-2
  2. Voor een klein land als Nederland praktischer, want wij hebben niet de ruimte voor enorme windmolenparken
  3. Ze bestaan nog niet; wel nu in prototype onder andere in China, dat hopelijk in 2025 de eerste serie afneemt en – hopelijk – vanaf 2030 gaat verkopen
  4. MAAR: de ‘Green Deal’ om onze CO2-uitstoot te halveren vergroot de druk om vóór 2030 al te investeren in kernenergie
  5. Dat zouden dan Licht Water Reactoren worden, die productieklaar zijn maar gevaarlijker en verontreinigender dan thorium of andere Gen4 reactoren
  6. Dus even geduld zal worden beloond – maar hebben we dat geduld? Kunnen we ons dat veroorloven?

Dit alles naar aanleiding van een paar e-mails van Arie Kaizer. Hij heeft 38 jaar bij Philips gewerkt, waarvan de laatste 22 jaar bij de eScience Group. Hij zegt zelf: ‘Mijn achtergrond is niet kernenergie, ik heb alleen maar publieke informatie samengevat (bijvoorbeeld via publieke colleges van hoogleraren op het Internet).’  En, desgevraagd: hij heeft geen belang bij welke kernreactor ook. Hij schrijft:

“Het is volkomen terecht dat de huidige (Gen2) kerncentrales dichtgaan. Ze zijn niet inherent stabiel en daarmee onveilig. Met name moeten ze gekoeld worden en als die koeling wegvalt dan worden ze instabiel met soms grote gevolgen. Ook hebben ze een afval probleem.
Maar wat dan wel? Generatie-4 centrales. Er zijn 6 of 7 verschillende types die elk vaak meerdere brandstoffen kunnen gebruiken en de Thorium/gesmolten zout reactor is daar een van. Ik heb geen voorkeur, dat laat ik aan de deskundigen over op basis van argumenten.

  • Gesmolten zout met thorium centrales zijn inherent veilig. Als er iets gebeurt met de koeling etc. dan stopt de reactie gewoon. Ook hebben zij geen kritische zaken als een speciaal reactorvat nodig. En er is brandstof genoeg voor eeuwen.
  • Het afvalprobleem is gedecimeerd. Deze centrales hebben veel minder afval, dat ook minder lang – misschien 300 jaar – bewaard hoeft te worden. Ook kunnen deze centrales tot 98% van het huidige en het eigen afval onschadelijk maken!
  • Thorium centrales kunnen in capaciteit variëren van 20%-100% door de warmteopslag in zout. Dat maakt de driehoek “Wind – Zon – Kleine veilige Thorium centrales” compleet. (Immers, wind en zon leveren onregelmatig en er is een derde bron nodig om de lacunes te vullen. DB) Je kunt ook extra zout warmteopslag toevoegen.
  • Je kunt met deze centrales veel minder goed kernwapens maken. Dat is een groot voordeel en de reden dat kernmachten ze links hebben laten liggen.

“De huidige ontwikkeling is het opzetten van kleine, veilige flexibele centrales (Small Modular Reactors, SMR). Klein betekent dat ze in een container passen en overal neergezet kunnen worden.  Ook kunnen ze in serie fabrieksmatig geproduceerd worden, wat ze redelijk betaalbaar en voorspelbaar maakt.

Er draaien al SMR hoge temperatuur 4e generatie proefcentrales in meerdere landen en bijvoorbeeld in China sinds 2021: een gasgekoelde 4e generatie SMR centrale die al compleet uitontwikkeld is, en een Thorium centrale met gesmolten zout die in de woestijn staat in China. Deze centrales hebben geen waterkoeling nodig en zijn bij uitstek geschikt voor afgelegen plaatsen als een woestijn.

[ Jan Leen Kloosterman, hoogleraar reactorfysica aan de TU Delft, was drie jaar geleden op werkbezoek in China. Toen was er nog niets te zien. ‘Ik sta versteld wat de Chinezen bereikten in de afgelopen tien jaar’, zei hij in de Volkskrant vorig najaar. ]

“Thorium is voor China en India van belang, omdat zij daarvan grote voorraden hebben.

“De eerste Thorium SMR’s zullen – als de testfase succesvol is verlopen – vanaf 2025 in productie worden genomen. De eerste centrales zijn voor intern gebruik. Vanaf 2030 worden die centrales dan in groten getale geëxporteerd is de verwachting. (Bestaande kolen/gas/biomassa centrales hoef je niet compleet te sluiten en af te breken. Je kunt het stookgedeelte vervangen door een of meer modulaire centrales en de rest – zoals de generatoren – opnieuw aansluiten. Dan converteer je vuile kolencentrales naar groene, CO2-vrije SMR centrales. Ik vermoed dat dit de Chinese aanpak is, waarbij de (50!) nieuwe kolencentrales die nu gebouwd worden, later omgezet worden naar groene CO2 vrije centrales.)

“In Nederland moeten we een miljard investeren om een aantal centrales uit China te reserveren. We zouden dat moeten doen, zodat onze experts kunnen meekijken naar opzet en bedrijfsvoering. Op die manier krijg je betere centrales en houden we de vaart er in.

“Er zijn behalve Generatie 2 en 4 ook Gen3 reactoren. Die zijn zeker veiliger dan de oude Gen2. De Fransen willen ons graag grote Gen3 centrales leveren.”

Voordelen

“Voordelen van Thorium SMR hebben we hierboven gezien. Maar een Thorium centrale is ook veel efficiënter en daarmee veel goedkoper dan een licht water reactor. Even wat techniek:
Klassieke reactor: lage temperatuur (300 graden) en hoge druk.
Thorium SMR: hoge temperatuur (800 graden) en lage druk.

De hoge druk vereist een speciaal reactorvat die bij Thorium SMR niet nodig is. Hoge druk is altijd moeilijker te beheersen. De efficiency=1-Tlaag/Thoog dus bij Thorium SMR veel hoger. Ook wordt de brandstof bij Thorium SMR bijna volledig verbrand en heb je daarom heel weinig, kort levend (300 jaar) afval.

Dergelijke 4e generatie SMR centrales worden in een fabriek in serie gebouwd. Dat lost meteen de prijsonzekerheid en de bouwtermijn onzekerheid op. Die onzekerheden ontstaan doordat je de centrale op de uiteindelijke locatie bouwt en omdat je door een proefperiode heengaat. Bij serieproductie in een fabriek is dat snel opgelost en de kant en klare SMR centrales worden met een vrachtwagen naar de bestemming vervoerd.

Direct warmte leveren aan industriële processen is ook heel aantrekkelijk. Maar dan heb je twee eisen:

1) De centrale moet in de buurt staan en dan heb je een SMR nodig. Een kerncentrale in Delfzijl, daar heeft de Hoogovens dan niets aan.

2) De temperatuur moet hoog genoeg zijn: dan heb je een Gen4 centrale nodig.

Dus een Gen4 SMR reactor.

‘”Vergeet niet dat de meeste energie wordt gebruikt door industrie en transport:

Samen zijn ze goed voor de helft van alle energieverbruik in de VS (en dat is vergelijkbaar met Nederland.) Gezinnen verbruiken maar 10%. Dus – focus op bedrijfsleven! [ klik op grafiek voor grote versie ]

Nadelen

Het belangrijkste nadeel is dus dat deze Gen4 reactoren nog proef draaien. Wat doen we in de tussentijd?

Vragen en antwoorden:

Wat doen we tussen nu en 2035, als hopelijk die Gen4 reactoren geleverd kunnen worden?

“Je moet uitgaan van de energie transitie waarvan de onderdelen nog steeds doorontwikkeld worden. Dat is heel complex en veel meer dan windmolens en zonnecellen. En een politiek debat heeft vaak alleen ruimte voor eenvoudige en snelle oplossingen. Een verstandige aanpak is dan het opzetten van een onafhankelijk ”OMT” die alle feiten en andere zaken op een rijtje zet. Misschien beter om dit EMT (Energietransitie Management Team) te noemen, waarin wetenschappers en deskundigen van verschillende disciplines de centrale en decentrale overheden adviseren hoe om te gaan met de energietransitie. Die snapt de complexe inhoud en kan beleid van de overheid begeleiden in de loop der tijd.

Een scenario dat ik aan een EMT zou overleggen: Zet een of twee grote (Franse) Gen3 centrales neer, en ga in de toekomst geleidelijk over op Gen4 SMR. (Maar de vraag is natuurlijk of die Fransen voor 2030 kunnen leveren.)

Je zegt: “Een prima uitgangspunt is de driehoek” Wind – Zon – Kleine veilige Thorium centrales” als een eenheid te beschouwen. Daarmee heb je meteen b) de leverzekerheid en c) het elektriciteit transport opgelost.”  Wat is het probleem van het elektriciteits-transport?

“Het huidige netwerk is ontworpen voor centrale stroomopwekking in grote centrales en dat netwerk kan de toevloed via wind en zonne-energie niet aan.
Dat netwerk is een hoogspannings-netwerk en een lokaal laagspannings-netwerk. Vooral de capaciteit van dat laatste laagspannings netwerk is het probleem.
Vanwege kosten, gebrek aan technici, inspraakrondes gaat het nog heel veel jaren duren om dat op te lossen.
Vandaar het voordeel om Gen4 centrales decentraal dicht bij de gebruikers in te zetten: dan heb je veel minder een transport probleem.”