Veilige kernenergie

Nu door de gebeurtenissen in de Golf de publieke belangstelling voor onze energievoorziening weer is opgelaaid, brengt het Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde twee artikelen over de toekomst van veiliger kernreactoren.

Een mooi staaltje van slagvaardig redactiebeleid? Welnee, schrijft de redactie opgewekt in haar voorwoord, daar is onze produktietijd natuurlijk veel te lang voor. Maar wel een illustratie van het verschil in tijdschaal tussen de wetenschappelijke wereld, waar men aan lange-termijnproblemen blijft werken, en de politiek, die pas reageert als de kiezer klaagt, omdat de energieprijzen worden opgedreven.

Overigens, zo valt onder het kopje 'Verenigingsnieuws' te lezen, vond men de tijd rijp om het eigen blad in een ander jasje te steken. Niet meer die ingewikkelde themanummers, maar voortaan een wat makkelijker leesbaar stramien, met meer ruimte voor algemene, opnierende artikelen. Vanaf volgend jaar moet het tijdschrift vaker, bijna maandelijks, verschijnen, naast de veertiendaagse nieuwsbrief.

Zo te zien is de nieuwe opzet aardig geslaagd. Met een beetje goede wil is het oktobernummer ook voor een niet-natuurkundige redelijk te volgen. Het ziet er overzichtelijk en smaakvol uit (alleen jammer van die donker uitgevallen pasfotootjes van de fysici-auteurs, waardoor de meesten nu een echte boeventronie lijken te bezitten) en biedt inderdaad volop stof tot diskussie.

Zo geeft de Delftse hoogleraar reactorfysica H. van Dam een overzicht van mogelijkheden om reactoren te bouwen met een hogere mate van inherente, ingebouwde veiligheid door gebruik te maken van natuurkundige wetten.

Koelwater kan, om een simplistisch voorbeeld te geven, bij een crisis alleen worden opgepompt zolang de pompen blijven werken. Maar als het koelwater zich boven de reactor bevindt, kan de zwaartekracht zorgen dat het water 'vanzelf' naar beneden valt. Dit in tegenstelling tot aktieve veiligheidssystemen waarvoor motoren moeten worden opgestart, kleppen geopend of gesloten enzovoorts. Door een goed gebruik te maken van deze wetmatigheden moet het volgens de Delftse hoogleraar mogelijk zijn om een echte fool-proof reactor te ontwerpen.

Feit is, dat bestaande reactoren met steeds meer nieuwe veiligheidssystemen worden opgesierd, hetgeen niet alleen kostbaar is, maar op den duur averechts werkt. Menselijk falen wordt in zo'n complex systeem de belangrijkste bron van ongelukken. Daarom zoeken de ontwerpers van nieuwe reactoren hun heil in de ijzeren wetten van de fysica, die moeten garanderen dat de procesparameters van het systeem 'vanzelf' binnen veilige grenzen blijven. Passieve veiligheidssystemen, onafhankelijk van menselijk ingrijpen, moeten de mens tegen de reactor beschermen, maar ook, om met Van Dam te spreken, de reactor tegen de mens.

Veiligheid is een kwestie van het beperken van temperatuur en druk in de reactor, wat in feite neerkomt op beheersing van de energieproduktie en het handhaven van voldoende koeling. De kettingreactie, waarop de energieproduktie berust, moet zelfbegrenzend zijn en zo nodig zelfdovend.

De reactor van Tsjernobyl was in dit opzicht een voorbeeld van een verkeerd ontwerp. Naarmate daarin de temperatuur verder opliep, trad een zichzelf versterkend proces op, waardoor het vermogen van de reactor steeds verder opliep.

Veiliger is het, de reactorkern zo te ontwerpen, dat bij stijgende temperatuur de reactiviteit op fysische gronden daalt. Als de koeling uitvalt, schakelt zo'n reactor zichzelf uit. Hoe warmer het wordt, hoe meer neutronen worden weggevangen en hoe minder kans op nieuwe kernsplijtingen. Deskundigen spreken dan over een negatieve temperatuurcoefficient. Bij voorkeur te combineren met een lage vermogensdichtheid, warmteafvoer via natuurlijke systemen (zoals vrije convectie) en een grote warmtecapaciteit van de kernreactor zelf. Interessant is de moderne gasgekoelde grafietreactor, waarin minuscule bolletjes slijtstof in grote aantallen liggen ingebed in grafietkogels van zo'n 60 millimeter doorsnede. Volgens berekeningen kan deze reactor zelfs bij wegvallen van de gaskoeling zijn eigen nawarmte verwerken zonder het gevaar dat de reactorkern gaat smelten.

Meestal treedt het gewenste tegenkoppelingseffect vertraagd, pas na enkele seconden op. Daarnaast bestaat een tweede effect, dat bij stijgende temperatuur in de splijtstof zelf optreedt en dus sneller werkt en daarom volgens Van Dam uit veiligheidsoverwegingen interessanter is. Dat is het zogenaamde nucleaire dopplereffect, een ingewikkeld fenomeen, met als netto-effect, dat er meer neutronen worden geabsorbeerd naarmate de temperatuur oploopt. Over de vraag of dat echt zoden aan de dijk zet valt te twisten.

Lezenswaardig is ook de historisch getinte bijdrage van Kema-deskundige prof.dr. C. D. Andriesse. Hij noemt het nucleaire dilemma onopgelost. De kans op een rampzalig ongeluk met een westerse kernreactor acht hij wellicht kleiner dan in het oostblok, maar zeker niet nul een realiteit die we gedwongen worden te aanvaarden omdat er nu eenmaal zo'n 400 kerncentrales in de wereld draaien. Kleinschalige reactoren met een lage vermogensdichtheid bestaan, zegt Andriesse, maar de maken geen kans op de markt onder het motto: het betere is de vijand van het goede. Tot nog toe hebben we kernenergie met een zekere kortzichtigheid ingezet. Na Tsjernobyl mag iedereen sceptisch zijn, we moeten er echter ook van leren.

Volgens de Kema-deskundige hebben de dominees, die kernenergie slecht noemden, de argumenten van fysici en ingenieurs vaak niet kunnen volgen, maar toch aangevoeld dat daar iets niet helemaal klopte. De cultuur van geheimhouding, waarmee de nucleaire industrie begonnen is, wreekt zich nu. Over problemen werd altijd gezwegen, want er stond een markt op het spel en het kostte moeite om kritiek die binnen de nucleaire industrie te horen was naar buiten te brengen. Voor de maatschappelijke aanvaarding van kernenergie bleek deze neiging tot geheimhouding fnuikend.

Lezers van het Greenpeace Book of the Nuclear Age, over de vele rampen en bijna-rampen met kernenergie van de afgelopen decennia, zullen die laatste stelling kunnen beamen. Hoe groot ook de catastrofe, het persbericht was altijd geruststellend, de toon altijd sussend. De meeste bijna-calamiteiten zijn pas dertig jaar na dato aan de openbaarheid prijsgegeven. Daarna mag je inderdaad wel sceptisch zijn.