Kernsplijtingsafval

Kernenergie is schoon, goedkoop, veilig en betrouwbaar. De Franse elektriciteit komt voor 80% uit kerncentrales, de Belgische voor 56%. Nederland is een buitenbeentje in Europa: we importeren aanzienlijk meer nucleaire elektriciteit dan de schamele 4% die we zelf produceren. De Nederlandse overheid lijkt nu gelukkig in te zien dat een uitbreiding van het nucleaire park onvermijdelijk is als we onze energievoorziening op peil willen houden zonder het milieu aan te tasten.

Centraal in de discussies staat het radioactief afval. Feiten en fictie lopen daarbij echter door elkaar heen en keer op keer blijkt dat de ontwikkelingen en inzichten van de afgelopen decennia over het hoofd worden gezien. Wij willen in dit artikel de feiten op een rij zetten.

Een kernenergiecentrale gebruikt uranium als splijtstof, zoals fossiele brandstoffen worden gebruikt in conventionele centrales. Bij fossiel gestookte centrales worden chemische reacties benut om warmte aan de grondstof te onttrekken, in een kernreactor worden atoomkernen van het uranium gespleten in lichtere elementen, de splijtingsproducten. Daarbij komt een gigantische hoeveelheid energie vrij; enkele miljoenen keren meer dan in een chemische verbrandingsreactie. De splijtingsproducten zijn in veel gevallen radioactief, zodat ze gedurende vele jaren straling uitzenden die schadelijk is voor de gezondheid van mens en dier. Na dit natuurlijke vervalproces zendt het restmateriaal geen straling meer uit en is het onschadelijk. In tegenstelling tot bijvoorbeeld chemisch afval ruimt radioactief afval zo zichzelf op. Het is dus zaak het stralende materiaal te isoleren van de biosfeer gedurende de tijd die benodigd is om te vervallen.

Behalve de splijtingsproducten wordt in een kerncentrale een tweede soort radioactieve stoffen geproduceerd, doordat het uranium in de splijtstof gedeeltelijk wordt omgezet in zwaardere elementen zoals plutonium en americium. Deze stoffen blijven zeer lange tijd radioactief (plutonium circa honderdduizend jaar) en zenden een ander soort straling uit dan de splijtingsproducten. Dit maakt ze vooral gevaarlijk bij inademing en opname via het voedsel.

In een kerncentrale zoals 'Borssele' worden jaarlijks circa 450 kg aan splijtingsproducten geproduceerd, 100 kg plutonium en 8 kg americium. Verder bevat de splijtstof na gebruik nog circa tienduizend kilogram ongebruikt uranium. Plutonium is evenals uranium goed splijtbaar en zou dus als grondstof in plaats van als afval moeten worden beschouwd. Door de lage uraniumprijs is de huidige economische waarde van plutonium nihil, maar dit zal naar verwachting snel veranderen als de huidige ontwikkeling op kernenergiegebied doorzet.

In overeenstemming met duurzaamheidprincipes heeft de Nederlandse regering in de jaren '70 besloten de gebruikte splijtstof van Borssele en Dodewaard op te werken. Dit betekent dat via een chemisch proces het uranium en plutonium uit de splijtstof worden gehaald en dat de rest - het werkelijke afval - wordt verglaasd ter immobilisatie van radioactief materiaal. Zodoende wordt de mogelijkheid geschapen de grondstof optimaal te benutten en wordt de afvalstroom sterk verkleind. Het verglaasde afval, in volume niet meer dan een dobbelsteen per persoon per jaar als alle elektriciteit met kernenergie zou worden opgewekt, bevat voornamelijk splijtingsproducten en americium. De splijtingsproducten zijn al na 250 jaar onschadelijk, terwijl americium binnen 5000 jaar is vervallen tot neptunium, dat nagenoeg als stabiel en dus als ongevaarlijk kan worden beschouwd.

In de huidige kerncentrales wordt plutonium uit opwerking op beperkte schaal benut door het te mengen met uranium. Om de inzet van plutonium te bevorderen, zijn nieuwe typen reactoren nodig. Wereldwijd wordt gewerkt aan een nieuwe generatie kernreactoren, de zogenaamde Generatie-IV reactoren, die uitblinken op het gebied van efficiëntie, veiligheid, non-proliferatie en duurzaamheid. Onder dit laatste aspect valt ook de mogelijkheid om plutonium uit de huidige centrales te gebruiken als splijtstof, zodat de afvalstroom wordt ontlast van een langlevend radioactief element. Uiteindelijk blijven dan alleen de kortlevende splijtingsproducten (450 kg per jaar voor Borssele) en americium (met een levensduur van 5000 jaar) als afval over.

Een Generatie-IV reactor met een langer ontwikkeltraject is de zogenaamde snelle reactor. Het voordeel van dit type reactor is dat naast het plutonium ook het americium kan worden verspleten, zodat behalve kleine restfracties, alleen het kernsplijtingsafval bestaande uit relatief kortlevende splijtingsproducten overblijft. Op deze wijze zou de opslagtijd voor kernafval drastisch worden verkort. Bovendien kan in zo'n reactor de grondstof uranium honderd beter worden benut.

Zelfs bij volledige recycling van plutonium en americium zullen altijd kleine hoeveelheden van deze elementen in het verglaasde afval terechtkomen en moeten worden opgeborgen. Onderzoek heeft aangetoond dat het technisch mogelijk is om dit afval tienduizenden jaren veilig op te bergen in zoutlagen of diepe kleilagen.

Kernenergie is grootschalig inzetbaar en in essentie CO₂-vrij. 'Borssele' voorkomt jaarlijks een CO₂-uitstoot van 2 miljard kilogram. Er is voor honderden jaren uranium beschikbaar. Het geproduceerde afval is gering in volume en kan prima definitief worden afgesloten van de samenleving, zonder dat latere generaties zich daar nog zorgen over hoeven te maken. Kernenergie is economisch aantrekkelijk, ook wanneer alle kosten voor afvalverwerking en de ontmanteling van de centrale in de kWh-prijs worden verdisconteerd. We staan voor de keuze tussen een energietekort, een klimaatverandering of radioactief afval. Latere generaties zullen het ons verwijten als we nu niet voor de laatste optie kiezen.

For more information, please contact  j.l.kloosterman (at) tudelft.nl