Kernenergie op weg naar meer duurzaamheid

Eerste generatie

Kerncentrales van de eerste generatie hadden de bedoeling om de technologie te demonstreren. Het waren de prototypen van de jaren ’50 en ’60.

Tweede generatie

De huidige tweede generatie werd ontworpen en gebouwd in de jaren ’70 en ’80. Ze bestaat voor meer dan 80% uit lichtwaterreactoren (LWR), waarvan de meeste drukwaterreactoren (PWR) zijn, zoals die van Doel en Tihange.

Derde generatie

Vandaag bieden de constructeurs reactoren van generatie III en III+ aan. Ze hebben grotere vermogens, zijn nog veiliger en hun vereenvoudigd concept maakt ze uiteindelijk goedkoper.

Vierde generatie

Met generatie IV zal een radicaal nieuw type reactoren aantreden. De ontwerpcriteria zijn op duurzaamheid gericht:

• Efficiënt gebruik van natuurlijke grondstoffen: er zal volledig gebruik worden gemaakt van het natuurlijk uranium voor elektriciteitsproductie, inclusief de 99,3% uranium-238. Het nuttig gebruik van natuurlijk uranium verhoogt daardoor met een factor 50.
• Beperking in hoeveelheid en levensduur van het kernafval: de geproduceerde radioactieve producten met lange levensduur (de actiniden) zullen gerecycleerd worden. Daardoor zal er veel minder hoogradioactief afval voor lange tijd moeten worden geborgen.
• Betrouwbare exploitatie gebaseerd op ‘inherente veiligheid’: daardoor zal de kans op smelten van de kern tot nul worden herleid en zijn externe evacuatieplannen overbodig.
• Lage kostprijs per kWh en beperkt financieel risico: er kunnen ofwel grote eenheden worden gebouwd die maximaal gebruik maken van het schaaleffect ofwel kleinere eenheden met een eenvoudig modulair ontwerp.
• Niet aantrekkelijk voor de aanmaak van grondstof voor atoomwapens en optimale bescherming tegen uitwendige agressie: de grondstof voor atoomwapens duikt niet meer in zuivere vorm in de splijtstofcyclus op.

Internationaal onderzoek

Het GIF (Generation IV International Forum, een Internationaal Samenwerkingsverband van oorspronkelijk tien landen, later aangevuld met Euratom, China en Rusland) toetst een honderdtal systemen op die vier duurzaamheidscriteria. De afspraak was dat de keuze zou vallen op systemen die geschikt zijn voor meer toepassingen dan alleen elektriciteitsproductie: de CO₂-vrije productie van waterstof, het ontzouten van zeewater en het opwekken van proceswarmte voor de industrie (de warmtekrachtkoppeling zoals we die vandaag bij gascentrales kennen).

Zes reactortypes komen in aanmerking

Het onderzoek is momenteel gericht op een zestal reactortypen die geselecteerd werden:

• drie met een thermisch neutronspectrum;
• drie zogenaamde ‘snelle’ reactoren of kweekreactoren.

Die laatste hebben als voordeel dat ze meer splijtstof uit U-238 kunnen ‘kweken’ dan ze verbruiken en dat ze plutonium en andere actiniden kunnen recycleren, maar vereisen nog veel onderzoek op gebied van veiligheid en materiaalgebruik.

Transversale studies

Naast het onderzoek naar de zes types zijn er binnen het GIF ook veel systeemoverschrijdende onderzoeksprojecten, onder meer naar splijtstof, materialen en H2-productie. Dat levert een robuust internationaal onderzoekskader op dat veel ruimte biedt voor spin-offs en kansen creëert voor jonge wetenschappers.

En wat doet België?

Het SCK.CEN kan en wil bijdragen tot de evolutie naar zo’n duurzame implementatie van kernenergie door de bouw van een nieuwe onderzoeksinstallatie. Dat innovatieve systeem, MYRRHA genaamd, is gebaseerd op een loodgekoelde snelle reactor met ADS-technologie (reactor gestuurd door een deeltjesversneller). Daardoor kunnen langlevende radioactieve stoffen omgezet worden in kortlevende elementen. Dat project zal ook de industrialisatie van de Gen IV-technologie demonstreren. De start van de bouwwerken is voorzien in 2014 en de exploitatie is gepland voor 2020.