Rapport over nucleaire brandstoffen brengt foutieve veronderstellingen aan het licht

Kernenergie is een energiebron die een grote rol kan spelen in het terugdringen van de uitstoot van broeikasgassen. De huidige grondstof voor kernenergie is voornamelijk uranium maar er worden in een aantal beperkte gevallen ook andere grondstoffen gebruikt. De wereldwijde voorraad aan uranium zal geen beperkende factor vormen voor de expansie die de kernenergie-sector waarschijnlijk zal ondervinden in de nabije toekomst. Dit was het besluit van een interdisciplinaire studie die uitgevoerd werd voor verschillende wetenschappers die samengebracht werden door MIT Energy Initiative (MITEI). MITEI is een initiatief die opgestart werd in september 2006, waarvan het de doelstelling is om verschillende instituten te laten samenwerken op zoek naar oplossingen omtrent de energieproblematiek voor de toekomst. De studie focust zich vooral op de conventionele veronderstellingen die gemaakt worden omtrent kernenergie. Een van die veronderstelling is dat kernenergie een grote rol kan spelen in het terugdringen van onze nood aan fossiele brandstoffen en zo ook de uitstoot van broeikasgassen kan doen verminderen.

Men bekijkt in hoever deze veronderstelling overeenkomt met wat mogelijk is in werkelijkheid indien er gebruikt gemaakt wordt met de huidige technologie en de generaties kernreactors die men nu gebruikt. Onderzoekers zijn wel bezig met de ontwikkeling van veelbelovende vernieuwingen op het vlak van de gebruikte technologieën in kerncentrales. Maar deze onderzoeken zijn vrij complex en vragen dus heel veel tijd. Ook zijn niet alleen deze onderzoeken vrij duur maar ook de technologie die er ontwikkeld wordt is niet van de goedkoopste in vergelijkingen met die van andere soorten elektriciteitscentrales. Al deze factoren zorgen ervoor dat er vrij veel onzekerheid bestaat over wanneer deze nieuwe technologieën volledig ontwikkeld zullen zijn en wanneer dit het geval wanneer deze dan ook ingezet zullen worden in de commerciële energiemarkt. Dit zorgt ervoor dat het zeker ook nog even belangrijk of dat het zelfs veel belangrijker is om naar de huidige technologieën te bekijken indien men voorspellingen wil maken omtrent kernenergie in de nabije toekomst.

Dit rapport vermeldt namelijk ook nog dat er nog veel onderzoek nodig is om de 'beste' brandstof te gaan selecteren voor de volgende generatie kerncentrales. En het rapport focust zich dus vooral op wat er op dit moment gekend is over kernenergie en de brandstofcyclus. De brandstofcyclus is belangrijk voor zowel de huidige generatie en de volgende generatie kerncentrales. In de rapport concludeert men dus dat in het algemeen dat de voorraden aan uranium geen beperkende factor zal vormen voor de groei van de kernindustrie. In de vorige decennia vermoede men dat een tekort aan uranium voor kernenergie een probleem zou worden indien er steeds meer kerncentrales gebouwd worden. Dit vermoeden beïnvloedde de ontwikkeling van de technologie die men momenteel gebruikt. De onderzoekers benadrukken dat het falen in het begrijpen van omvang van de uranium-voorraden voor grote problemen heeft gezorgd, vooral voor het bepalen welke brandstofcyclussen er ontwikkeld moeten worden en de tijdschalen waarop deze ontwikkeld moeten worden.

In de VS leidde deze foutieve opvatten voor de decennia lang de industrie plannen maakte voor de ontwikkeling van "fast spectrum" reactors. Een kweekreactor is een kernreactor die naast kernenergie ook, via een speciaal reactorproces, nieuw splijtmateriaal maakt. Het oorspronkelijke uranium wordt door invangen van neutronen omgezet in plutonium-239. Plutonium-239 kan dan, na recyclage, weer opnieuw gebruikt worden om energie op te wekken. Hierdoor wordt het mogelijk om de, uit een gegeven hoeveelheid uranium, winbare energie flink te vergroten. Een kweekreactor produceert meer splijtbaar materiaal dan hij verbruikt: er wordt nieuwe kernbrandstof gekweekt. Een fast-neutron reactor is dan een speciale reactor waarmee energie opgewekt kan worden gebruik makend van deze gerecycleerde plutonium als brandstof. Alle hoop was gevestigd op deze reactoren om het probleem van het toekomstige tekort aan uranium te omzeilen. Deze reactoren zijn tot op de dag van vandaag nog steeds veel te duur voor op de huidige energiemarkt. En een conventionele lichtwaterreactor zou er 30 jaar over doen om voldoende plutonium te produceren op een dergelijke fast-neutron reactor op te starten.

Deze studie suggereert dat het veel interessanter is om een alternatieve reactor te gaan gebruiken. Namelijk een kweekreactor die opgestart wordt met verijkt uranium en dan tijdens de werking wordt er aanvullend natuurlijke uranium of verarmd uranium aan de reactor toegevoegd. Het toevoegen van uranium gebeurt aan eenzelfde snelheid als dat er nucleair materiaal verbruikt wordt. En op het 'einde' van de brandstofcyclus wordt er dan geen extra brandstof gekweekt. Deze werking is veel simpelere en efficiënter dan een zelfvoorzienende brandstofcyclus. En er is nog een bijkomend voordeel aan dit concept, namelijk dat er een soort ingebouwde bescherming is voor het non-prolifiratieverdrag voor het bezit van kernwapens. Er zijn namelijk grote hoeveelheden van gezuiverd plutonium nodig om de huidige reactoren op te starten. En is het non-prolifiratieverdrag is er juist een beperking op het bezit van grote hoeveelheden plutonium, omdat deze ook nodig zijn om kernwapens te bouwen. Er zijn wel nog een aantal nadelen aan een dergelijke brandstofcyclus, namelijk er is bijna geen bestaande data beschikbaar over deze cyclus en of deze praktisch haalbaar en economisch interessant is. Dus de conclusie van dit rapport is dat deze cyclus een enorm interessant potentieel heeft maar deze moet wel eerst nog verder onderzoek en uitgetest worden voordat er grote beslissingen gemaakt kunnen worden.

Eén van de redenen dat deze studie tot deze verschillende conclusie kwam in vergelijking met voorgaande studies, komt doordat vele verschillende factoren bekeken werden. Men beperkte zich niet enkel tot de kernreactors zelfs, er werden nog heel wat andere factoren bekeken, van de ontginning van de grondstoffen tot het verbruik van water tijdens de verschillende processen. En door het volledige systeem te bekijken komen er elementen aan het ligt die voordien niet voor de hand lagen. De afgelopen 30 jaar werd er maar weinig onderzoek uitgevoerd naar de brandstofcyclus voor kernenergie. Veel mensen kenden de oorsprong van vele onderliggende veronderstellingen en vermoedens niet meer.

Het onderzoek bekeek ook de verschillende mogelijkheden voor de opslag van kernafval. En stelde vast dat, zeker in de VS, er dringend werk moet gemaakt worden van een centrale opslagplaats voor kernafval en dat er een nieuwe quasi-gouvernementeel orgaan moet komen om dit allemaal te beheren. De studie stelt vast dat de opslag van kernafval, voor 100 jaar of meer, het best op regionale geconsolideerde locaties plaatsvindt. Dit zorgt dat het kernafval in de nabije toekomst bereikbaar blijft, zodat indien de technologie het toelaat deze opnieuw gebruikt kan worden als brandstof. Op deze manier blijft de brandstofcyclus voor gerecycleerd kernafval een mogelijke optie. Tot op vandaag kan men nog niet met zekerheid zeggen of dat het kernafval echt afval is, of dat het in de toekomst nog als grondstof kan dienen. Indien men in de toekomst steeds lichtwaterreactors blijft bouwen dan zal dit inderdaad afval blijven. Maar indien er een wereldwijde omschakeling komt naar zelfvoorzienende kweekreactors, dan wordt het kernafval plots een grondstof, aangezien het kernafval verrijkt kan worden en zo wordt er nieuwe kernbrandstof geproduceerd.

Daarnaast vermeldt men in het rapport nog dat de overheden, en vooral die van de VS, het verzekeren van de leningen die nog zijn om de eerste nieuwe kerncentrales te bouwen moet ondersteunen. Positieve ervaringen met de eerste nieuwe kerncentrales kunnen zorgen dat de verzekeringskosten veel lager zullen worden voor de volgende nieuwe kerncentrales. Deze verzekeringskosten zijn al gigantisch groot voor het bouwen van kerncentrale en deze zijn dan nog groter indien er gebruikt gemaakt wordt van nieuwe technologieën. Eens deze hoge verzekeringskosten wat afgenomen zijn, dan wordt het eenvoudiger voor de kerncentrales om te concurreren op de energiemarkt, een dan vooral met de steenkoolcentrales. Steenkoolcentrales zijn nog steeds verantwoordelijk voor het opwekken van het grootste deel van de elektriciteit in de VS. En dus daar is het potentieel waarmee kernenergie de uitstoot van broeikasgassen kan terugdringen enorm groot. In dit rapport wordt er ook nog een oproep gedaan om de onderliggende basis van de technologieën van kernenergie verder te gaan onderzoeken. Men moet verschillende dingen eens goed gaan onderzoeken, zoals bijvoorbeeld welke brandstof er gebruikt moet worden, wat de afvalstoffen exact zijn van de verschillende processen, voor wat deze afvalstoffen allemaal gebruikt kunnen worden. Dit moet gedaan worden voor er al te veel geld en moeite geïnvesteerd wordt in het ontwikkelen van de details van de ontwerpen van nieuwe kerncentrales. Zo moet er voorkomen worden dat keuzes gebaseerd zijn op foutieve opvattingen zoals dit het het geval was in het verleden.

via [web.mit]