Veiligere kernenergie kan, maar komt het er ook?

Kernenergie Thorium dient zich aan als veiliger alternatief voor uranium als brandstof in kerncentrales. Nederland loopt voorop met het onderzoek. Maar gaat het element in de nabije toekomst een rol spelen in onze energievoorziening?

Het exterieur van een kernreactor in Petten, waar ook met thorium wordt getest. Foto Koen van Weel/ANP

Bij de uitgang ligt voor alle belangstellenden een zakje klaar met twee stalen knikkers. De kleinste, met een doorsnee van 70 millimeter, stelt een balletje thorium voor dat voldoende energie in zich bergt om een jaar lang comfortabel te leven. Dus inclusief reizen en volop warm douchen.

Naast de zakjes met knikkers staat een kartonnen doos voor donaties ten behoeve van de Stichting Thorium MSR. De stichting is sinds een kleine twee jaar pleitbezorger van onderzoek naar een type kerncentrale dat thorium gebruikt in plaats van uranium. Met alleen windmolens en zonnepanelen gaan we het met de groeiende wereldbevolking en de stijgende energiebehoefte echt niet redden, stelt de stichting.

En dat is de gedachte bij veel van de circa honderd aanwezigen op een regenachtige zondag in een Delftse expositieruimte bij de voorlichtingsbijeenkomst ‘Thorium Molten Salt Reactors’. De portemonnee wordt zonder aarzelen getrokken. Het element thorium, dat volgens sommigen de energiebron van de toekomst kan worden, kent een serieuze schare supporters. „Idealisten? Dat weet ik niet. Er bestaat rond thorium inderdaad een clubje enthousiastelingen dat begaan is met de toekomst”, zegt Jan Leen Kloosterman, hoogleraar kernfysica aan de TU Delft. „En daar hoort de stichting zeker bij.”

En reden voor enthousiasme is er. Een kerncentrale die gebruik maakt van thorium is veiliger dan de huidige generatie drukwaterreactoren die met uranium werken, zorgt voor minder radioactief afval en van CO2-uitstoot is net als bij uranium geen sprake. Daar komt bij dat thorium, van nature licht radioactief, op grote schaal in de aardkorst aanwezig is en voor veel energie zorgt. Meer dan uranium. Maar voor een serieuze kostenberekening is het natuurlijk veel te vroeg: nucleaire plannen hebben de neiging fors duurder uit te vallen.

„Ik zie zonne- en windenergie snel groeien, en dat is een goede ontwikkeling, maar we hebben echt alles nodig om na 2050 geen CO2-uitstoot meer te veroorzaken”, zegt Kloosterman. „Het gaat veel te langzaam met het aandeel duurzame energie. Ook thoriumcentrales kunnen op termijn hun bijdrage leveren.”

Verkeerde afslag

Bijzonder is dat de relatief onbekende gesmolten-zoutreactor waarin thorium kan worden gebruikt zich in het verleden al een beetje heeft bewezen. In de jaren zestig draaide in het Amerikaanse Oak Ridge, Tennessee, een kleine demonstratiecentrale. „In die tijd is bij alle andere centrales voor uranium en plutonium gekozen, omdat men toen dacht dat daarmee sneller viel uit te breiden. In feite is toen de verkeerde afslag genomen door niet voor thorium in de gesmolten-zoutreactor te kiezen. Maar toen was dat logisch, omdat er rond uranium en plutonium meer kennis was”, zegt Kloosterman.

Die mening over de verkeerde afslag deelt de Delftse hoogleraar met Alvin Weinberg, dé kernenergiespecialist in de Verenigde Staten in de jaren vijftig en zestig. Mede onder zijn leiding waren twee concepten ontwikkeld: een drukwaterreactor zoals we die ook in Borssele kennen en een reactor met thorium in gesmolten zout. Toen het Amerikaanse energieconcern Westinghouse het eerste type had omarmd, waren zijn inspanningen voor thorium om commerciële redenen niet meer welkom. Hij werd zelfs door president Richard Nixon ontslagen toen hij dwars bleef liggen. „Ik denk dat mensen toch uitkomen op dit soort reactoren”, zei Alvin Weinberg in 1985, twintig jaar voor zijn dood, over de zoutreactor.

De Amerikaan Weinberg was de uitvinder van twee typen centrales. Hier staat hij in het testtype van de zoutreactor in Tennessee. Foto Oak Ridge National Laboratory

Nieuwe centrales bleven uit, maar de belangstelling voor dit type neemt nu al weer jaren toe. De thoriumcentrale behoort tot de zes typen ‘Generatie IV-reactoren’ waar momenteel internationaal onderzoek naar wordt gedaan. Hoogleraar Kloosterman heeft net een paar Chinese bezoekers uitgeleide gedaan, als hij uitweidt over de huidige stand van zaken. Ook in China wordt onderzoek naar thoriumcentrales gedaan. „Dat ze hier in Delft waren, geeft wel aan dat Nederland in de voorhoede zit op het gebied van thoriumonderzoek.”

Wat maakt een thoriumcentrale zo anders? Bij bestaande centrales wordt de splijtstof uranium (onder druk) gekoeld door water. Thorium zit in een vloeibaar zoutmengsel dat niet onder druk staat. Dat hete zout, dat voor de stoom zorgt, is ook meteen het koelmiddel: wordt de temperatuur te hoog, dan stopt het proces en stroomt het zout naar een veilig deel in de reactor. Daardoor is een meltdown – als het koelwater is verdampt of weggelekt, zoals in 2011 in Fukushima gebeurde – niet mogelijk.

Lees ook: Is het eng bij een kerncentrale?

Het ongeluk in Japan is voor veel onderzoekers een stimulans om naar de zoutreactor te kijken. Dat gebeurt in India, China en de VS, maar ook dichter bij huis, zoals in landen als Duitsland, Frankrijk en Italië. Alleen in Nederland – om preciezer te zijn bij NRG in Petten – wordt al geëxperimenteerd met het bestralen van thorium in een zout. Het centrum, dat een zogenoemde hogefluxreactor heeft, krijgt voor drie jaar een subsidie van 5 miljoen euro van het ministerie van Economische Zaken en Klimaat.

„Je kan allerlei testen vooraf doen, maar onder invloed van neutronenstraling, in een reactor, is het toch anders. Hier gebeurt het echt”, zegt Arjan Vreeling van NRG. „Het gevolg is dat de wereld meekijkt.”

Door de buitenlandse belangstelling merkt Vreeling dat thorium leeft. „Je merkt dat er iets borrelt. Vanuit de maatschappij, vanuit de politiek. In veel landen was het nieuws toen we hiermee begonnen. Wij gaan de gesmolten-zoutreactor niet promoten, maar wij dienen de maatschappij door de risico’s in kaart te brengen.”

Fluorzout

In Petten wordt al twee jaar aan de thoriumtesten gewerkt. Eerst werden de risico’s geïnventariseerd, een veilige opstelling gebouwd en werd het type fluorzout geselecteerd. Sinds augustus worden de capsules thorium die in het zout zitten bestraald en dat neemt zo’n twee jaar in beslag. „Het gaat er vooral om wat we in 2019 uit de reactor halen en welke conclusies we dan kunnen trekken”, zegt mede-onderzoeker Geert-Jan de Haas. „Door de straling gaan bijvoorbeeld de eigenschappen van het mengsel van zout en thorium veranderen. Hier wordt de basis gelegd voor de harde gegevens die je in een latere fase nodig hebt.”

Bij de voorbereidingen hebben de onderzoekers in Petten gebruik gemaakt van de kennis die in de jaren zestig in Oak Ridge is opgedaan. Een deel van de demonstratiereactor staat er nog. Toch moest er gezien de grote verschillen met andere kerncentrales echt worden gepionierd. „Zout heeft zijn eigen kenmerken. Om iets heel eenvoudigs te noemen: we zijn gewend om bestraalde materialen af te spoelen met water. Met zout moet je oppassen dat je dan niet de helft van je monster kwijt bent”, zegt De Haas.

En thorium mag dan veel voordelen hebben, het blijft een vorm van kernenergie met alle risico’s van dien. Alles wat met straling te maken heeft is politiek nauwelijks te verkopen. Ook al omdat veel nucleaire ondernemingen in het buitenland tot financiële rampen hebben geleid. Daar komt bij dat ook bij thorium een afvalprobleem bestaat, al is dat veel kleiner. Er resteert minder afval en het blijft maximaal 300 jaar radioactief, heel wat minder lang dan de tienduizenden jaren van andere radioactieve stoffen.

Lees verder: Ook zonder fossiele brandstof wil Eric Wiebes het leven leuk houden

De hogefluxreactor in Petten. Foto Koen Suyk/ANP

Regeerakkoord

In politiek Den Haag ziet Kloosterman weinig beweging, ook al voelt hij bij „verschillende Kamerleden” serieuze belangstelling. En minister Eric Wiebes (VVD, Economische Zaken en Klimaat) liet onlangs in de Tweede Kamer weten dat de thoriumreactor er volgens hem zeker komt.

In het Energierapport uit 2016 van toenmalig minister Henk Kamp (VVD) werd thorium al als optie genoemd. Van een advies om een paar honderd miljoen te investeren in innovatief energieonderzoek „ heb ik in het regeerakkoord weinig van teruggezien.”

En serieuze investeringen zijn nodig om thorium een kans te geven, zegt de Delftse hoogleraar. Want er zijn nog heel wat vragen die moeten worden beantwoord. Bijvoorbeeld over het agressieve zout, de extreme hitte en de intense straling. En daarvoor moet het huidige onderzoeksbudget in Europa – maximaal jaarlijks zo’n 20 miljoen euro – vertienvoudigd worden, vindt Kloosterman. „Nu is het veel te klein om hier een doorbraak te forceren.” Ook met voldoende middelen, zoals die er wel zijn in China, hoeft volgens hem niemand op een snelle doorbraak te rekenen. „Over twintig jaar heb je wellicht een demonstratiereactor staan”. Als alles goed gaat, technisch en qua draagvlak, kan er volgens Kloosterman vóór 2050 een echte reactor staan.

Rond die tijd moet Nederland de CO2-uitstoot al lang geminimaliseerd hebben. En dus is thorium geen serieuze optie voor de kortere termijn, zoals wind- en zonne-energie dat wel zijn. Maar dat is geen reden voor de liefhebbers om niet meer in thorium te geloven.

Aan het eind van de voorlichtingsbijeenkomst lopen de bezoekers naar een nabijgelegen garage. Daar staan twee ketels waar enthousiaste technici uit Denemarken heet en gesmolten zout van de ene naar de andere ketel laten stromen. De medewerkers vragen om stilte om het geluid niet te missen. En inderdaad, door het opgebouwde drukverschil stroomt het – niet radioactieve – zout hoorbaar van de ene naar de andere ketel. Het symboliseert een deel van het proces dat daadwerkelijk in een thoriumcentrale zou moeten plaatsvinden. Tot enthousiasme van veel bezoekers.

Al is niet iedereen overtuigd. „Mooi als het energie oplevert”, zegt een toehoorder tegen zijn partner, „maar voor het geluid alleen zou ik geen miljoen over hebben”.

    • Erik van der Walle