Kernfusie: bodemloze put of onuitputtelijke bron van schone energie?

Er ligt een voorstel op tafel om het EU-budget voor kernenergie te verhogen. De experimentele kernfusiereactor Iter is de grote slokop.

De steun van de EU aan het wetenschappelijk onderzoek rond kernenergie komt ten goede aan twee instanties,Euratom en Iter (International Thermonuclear Experimental Reactor). Tussen 2007 en 2013 ging naar beide samen zo’n 759 miljoen euro per jaar. Als het aan de Europese Commissie ligt, wordt dat in de komende vijf jaar zo’n 872 miljoen euro per jaar. Het geld werd en wordt vooral gebruikt voor het onderzoek naar kernfusie, ook wel de heilige graal van de nucleaire wereld genoemd. Zo is 142 miljoen euro voorbestemd voor kernfusieonderzoek onder de paraplu van Euratom en 515 miljoen euro per jaar voor Iter. En dat voor een idee dat al zestig jaar als beloftevol geldt, maar technisch bijzonder moeilijk te realiseren valt.

Waterkoker

De voorbereidende werken aan Iter zijn volop bezig. In het Zuid-Franse Cadarache verrijst tussen nu en 2020 een experimentele reactor die – als hij werkt – de geschiedenis zal ingaan als ’s werelds duurste waterkoker. De bedoeling van Iter is immers niet om stroom te leveren aan het Franse net, maar om de zeldzame labsuccessen rond kernfusie op grote schaal te laten plaatsvinden. Of dat lukt, zal pas ten vroegste omstreeks maart 2027 duidelijk worden, wanneer de reactor volledig operationeel zou moeten zijn. Als het dan lukt om kernfusie tot stand te brengen en een temperatuur van 200 miljoen° C te bereiken in de omgeving van supergeleidende magneten die tot -269° gekoeld zijn, zijn we alweer een stapje verder.

Het totale kostenplaatje voor de constructie van Iter is ondertussen al opgelopen van de oorspronkelijke 5 miljard euro tot een verwachte 15 miljard euro. Maar het valt te verwachten dat de uiteindelijke kosten nog verder zullen stijgen. De kosten voor het onderhoud en het in werking houden van de reactor zijn hierbij niet inbegrepen.

Slokop

Wie maalt om een paar miljard meer als je in ruil gratis schone energie krijgt? Kernfusie is alvast theoretisch een prachtige zaak. Het belichaamt de droom van een onuitputtelijke, emissievrije en laag-radioactieve energiebron. De vraag is of het nuttig is om per jaar een slordig half miljard euro te blijven pompen in een techniek die zelfs volgens de grootste optimisten in de komende decennia niet tot commerciële toepassingen zal leiden en dus te laat zal komen om de acute klimaatproblemen op te lossen die door de verbranding van fossiele brandstoffen worden veroorzaakt. De werkelijkheid is dat Iter, nu de constructie eenmaal begonnen is, geld zal blijven opslokken zonder dat zeker is of het tuig ooit tot kernfusie op grote schaal zal leiden. Daar is ook een fervent tegenstander als Groen-Europarlementslid Bart Staes het mee eens: “De kans is onbestaande dat het geld uit Iter zou worden teruggetrokken en gebruikt voor duurzame energieprojecten. Alleen de groene fractie blijft zich verzetten tegen Iter, alle andere partijen zijn voor. Blijkbaar wil de grote meerderheid deze witte olifant graag in stand houden en doen groeien.”

 

Verschenen in Argus Actueel, 3 maart 2013

Scenario’s voor een nieuwe toekomst

Energiegigant Shell kan bogen op een lange traditie van uitgewerkte toekomstscenario’s die verder kijken dan gebruikelijk, mét oog voor de dreigende klimaatsverandering, maar duidelijk vanuit het standpunt van een brandstofproducent. WWF heeft een andere, radicale visie die nog een lichtpuntje laat.

Afhankelijk van de keuzes die beleidsmakers de komende jaren maken, kan de toekomst van de aarde er heel anders uitzien. Wat de keuzes ook zijn, volgens Shell-CEO Peter Voser is het duidelijk wat de hoofdrichting is: schonere energie en meer energie-efficiëntie. De krijtlijnen van de nabije toekomst liggen ook al vast: 9,5 miljard aardbewoners tegen 2060, de verdere bloei van de groeimarkten, waardoor miljoenen mensen evolueren van arm naar middenklasse en mogelijk een verdubbeling van de energievraag over de komende vijftig jaar.

De Shell-futurologen zijn er van overtuigd dat de uitstoot van CO2 rond het jaar 2100 zo goed als tot nul zal zijn teruggevallen. Ze rekenen daarvoor onder andere op Carbon Capture & Storage (CCS), want we blijven volgens elk Shell-scenario veel gas, olie of steenkool verstoken.

Mountains vs. Oceans

Minder CO2 uitstoten kan volgens Shell bevorderd worden door de volgende maatregelen te promoten. De ontwikkeling van compacte en energie-efficiënte steden, met name in Azië en andere snel urbaniserende gebieden. Grotere energie-efficiënte voor transport en gebouwen. Een switch naar aardgas als belangrijke brandstof voor krachtcentrales en transport. Een CO2-tax die wordt aangewend om de ontwikkeling van CCS te versnellen. Naast deze algemene aanbevelingen onderscheidt Shell twee verschillende scenario’s waartussen moet worden gekozen: Mountains versus Oceans.

Het Mountains-scenario gaat uit van een bescheiden economische groei en een sterke overheid. Dit scenario rekent op een forse en snelle groei van kernenergie, dat tegen 2060 goed moet zijn voor 30% van de elektriciteitsproductie wereldwijd. Aardgas vormt de ruggengraat van de wereldwijde energievoorziening. Gascentrales vervangen heel wat steenkoolcentrales en gas wordt belangrijk in transport. Het olieverbruik bereikt zijn hoogtepunt rond 2035. Rond het einde van de eeuw rijden auto’s en vrachtwagens vooral elektrisch en op waterstof. CCS is algemeen in voege en mede daardoor stoot de elektriciteitssector geen CO2 meer uit vanaf ongeveer 2060. Alhoewel dit scenario erin slaagt om de uitstoot van broeikasgassen te doen afnemen vanaf 2030, volstaat het niet om de opwarming van het klimaat onder de 2 °C te houden. Een afknapper. Maar het kan nog erger.

In het Oceans-scenario van Shell heeft de overheid minder armslag, vooral de markt en de burgers zijn aan zet. De publieke opinie zorgt in vergelijking met het Mountains-scenario voor een minder spectaculaire groei van kernenergie en minder (schalie)gaswinning buiten de VS. Steenkool blijft een populaire brandstof in krachtcentrales tot halverwege de eeuw. Ook CCS komt maar langzaam van de grond. De elektriciteitssector wordt pas rond 2060 CO2-neutraal. Passagierstransport op de weg draait rond 2050 nog voor 70% op petroleumproducten. De uitstoot aan broeikasgassen ligt nog 25% hoger dan in het Mountains-scenario. Door de hoge olieprijzen wordt er wel zwaar ingezet op energie-efficiëntie, de zoektocht naar onconventionele oliebronnen versnelt en biobrandstoffen worden belangrijker. Tegen 2070 zijn PV-panelen de belangrijkste energiebron. Windenergie heeft het moeilijker door tegenstand onder de bevolking. Shells toekomstvisie is somber: wat we ook doen, onder de twee graden klimaatsverandering geraken we in geen geval.

De visie van WWF

Het kan gelukkig ook anders als we nu ingrijpen. Vorig jaar al lanceerde WWF The Energy Report, een uitgewerkt globaal energieplan dat uitlegt hoe de volledige planeet tegen 2050 van energie uit hernieuwbare energiebronnen kan worden voorzien. Daartoe moet in eerste instantie het energieverbruik drastisch worden teruggedrongen. De tweede stap is het verhogen van het aandeel hernieuwbare energie, in volgorde van duurzaamheid: zon, wind, water, geothermie. Biomassa kan enkel onder strikte voorwaarden. Onlangs pakte WWF uit met een nieuw rapport, Putting the EU on Track for 100% Renewable Energy, een verfijning op Europese schaal van het globale streven naar 100% CO2-neutraal tegen 2050. Volgens de milieuorganisatie kan de EU tegen 2030 zijn energieverbruik met 38% reduceren en 40% van de overblijvende energie genereren uit hernieuwbare bronnen. Zo zou de uitstoot aan broeikasgassen met de helft worden teruggedrongen in vergelijking met 1990. Volgens Jan Vandermosten van WWF België zouden deze maatregelen maar liefst 5 miljoen jobs kunnen creëren. Voorwaarde is wel dat Europa een coherent en ambitieus maatregelenpakket voorziet en uitvoert voor de periode post-2020.

Als het aan ons lag, kozen we voor het WWF-scenario.

Verschenen in Argus Actueel, 28/02/13

Kernenergie na Fukushima Daiichi

De dreiging van een nucleaire ramp in Japan zet de discussie tussen voor- en tegenstanders van kernenergie op scherp. Sommige landen die kernenergie zagen als een manier om hun CO2-voetafdruk te verkleinen, vertonen tekenen van aarzeling.

Niemand kan zeggen hoe erg de situatie in de kerncentrale van Fukushima Daiichi zal escaleren. In eerste instantie was er sprake van een gedeeltelijke meltdown van de reactorkernen van twee, mogelijk drie reactoren. Dat betekent dat de branstofstaven die de nucleaire reactie veroorzaken gedeeltelijk aan de lucht zijn blootgesteld, waarbij radioactiviteit vrijkomt. Dat is het gevolg van een opeenstapeling van gebeurtenissen, die begon met de zware aardbeving en dito tsunami van 11 maart.

De aardbeving zorgde ervoor dat veiligheidssystemen de reactoren 1, 2 en 3 van Fukushima Daiichi automatisch stillegden. Maar een nucleaire reactie kan je niet in een handomdraai stopzetten. Het koelsysteem dat de brandstofstaven moest blijven afkoelen, werkte niet of niet naar behoren. De noodgeneratoren die het koelwater moesten laten circuleren als de stroom uitvalt, werden overspoeld door de tsunami. Daardoor liep de hitte in de reactoren op, moest er radioactief gas worden geloosd, en vonden er al drie ontploffingen plaats door de vorming van waterstof.

Tsjernobyl

Een ramp van Tsjernobyl-afmetingen werd aanvankelijk onmogelijk geacht, want de Japanse reactoren zitten dubbel verpakt in een stalen en betonnen omhulsel. Bij de veel grotere reactor van Tsjernobyl ontbrak een dergelijk omhulsel. Een (gedeeltelijke) kernsmelting betekent wel dat de getroffen Japanse kernreactoren voorgoed buiten dienst zijn. De reactoren zullen de komende weken en maanden blijvend gekoeld worden met zeewater, en het is onvermijdelijk dat daarbij enige radioactieve straling blijft vrijkomen. Buiten de centrale van Fukushima Daiichi en zelfs tot in Tokio wordt nu al een verhoogde radioactiviteit gemeten. Nog zorgwekkender is dat er inmiddels wellicht een breuk is ontstaan in de donutvormgie structuur onder reactor 2, waardoor er permanent damp kan ontsnappen die radioactieve deeltjes bevat.

Er moeten een paar serieuze vraagtekens geplaatst worden bij de keuze van Japan voor kernenergie, bij de manier waarop de centrales zijn gebouwd, en bij het type dat in deze kerncentrale werd geïnstalleerd. Seismoloog Katsuhiko Ishibashi van de universiteit van Kobe formuleerde in 2007 al ernstige bezwaren bij de bouwnormen die gelden voor kerncentrales in seismische risicogebieden. Volgens Ishibashi zijn de Japanse kerncentrales onvoldoende bestand tegen zware aardbevingen. In Japan zijn 55 kernreactoren actief, met een gezamenlijk vermogen van bijna 50.000 MW. Met wat we nu weten, is het zeker in een tsunamigevoelig gebied onverstandig om de noodgeneratoren op een laaggelegen terrein te plaatsen, zoals in de getroffen kerncentrale het geval was.

Ook het type reactor dat in Fukushima Daiichi werd gebruikt, doet vragen rijzen. Uit een document dat The New York Times online zette, blijkt dat er door een medewerker van de Atomic Energy Commission al in 1972 werd gewaarschuwd voor het te kleine omhulsel van de Mark 1-reactoren, wat ze meer gevoelig maakt voor explosies en breuken door een opstapeling van waterstof – precies wat nu lijkt te zijn gebeurd. Een voorstel om het gebruik van deze technologie te verbieden, werd afgeschoten ‘omdat dat het einde van kernenergie zou kunnen betekenen.’ Een woordvoerder van G.E., dat de reactor bouwde, verdedigde ‘het werkpaard van de nucleaire industrie’ deze week tegen kritiek. Op dit ogenblik zijn er nog 23 reactoren van hetzelfde type actief in de VS, al zijn er in vele gevallen wel latere verbeteringen aangebracht aan het oorspronkelijke ontwerp.

Kernenergie, schone energie?

De gebeurtenissen in Japan herinneren ons eraan dat een nulrisico niet bestaat, ook niet bij een zeer gecontroleerde activiteit in een land dat bekend staat om zijn strenge normen en procedures. Wie kernenergie gebruikt, aanvaardt in zekere mate dat er gewerkt wordt met krachten die in zeer uitzonderlijke gevallen moeilijk beheersbaar kunnen zijn en potentieel zeer schadelijk voor mens en milieu.

Vaak wordt kernenergie voorgesteld als de minst slechte oplossing, aangezien aan alles nu eenmaal risico’s zijn verbonden. Kernenergie wordt ook meer en meer naar voor geschoven als een (tijdelijke) oplossing voor de opwarming van de aarde. Met kernenergie kan je inderdaad stroom produceren zonder CO2-uitstoot. Maar in een in 2004 in Scienceverschenen artikel berekenden de Princeton-professoren Stephen Pacala en Robert Socolow dat een verdubbeling van de toenmalige wereldcapaciteit aan kernenergie goed zou zijn voor een daling van de uitstoot aan broeikasgassen met slechts 14%.

De vraag is of het sop de kool waard is, als je er rekening mee houdt dat een verdubbeling in de geproduceerde kernenergie ook een verdubbeling in het geproduceerde afval betekent. Afval dat voor honderden en in sommige gevallen zelfs duizenden jaren gevaarlijk radioactief blijft.

Zorgen voor later

Elk jaar produceren alle kerncentrales ter wereld samen ongeveer 10.000 ton zwaar nucleair afval. In 1990 bedroeg de totaal geaccumuleerde nucleaire afvalberg 84.000 ton, in 2000 was het al 220.000 ton. Tot aan het verbod in 1972 werd nucleair afval eenvoudigweg in vaten in zee gedumpt. Nu kiest men voor veiliger vormen van opslag, maar niemand kan weten welke rampen of oorlogen ons over honderd jaar treffen en risico’s inhouden voor de verspreiding van radioactief afval. Onachtzaamheid is misschien het grootste gevaar.

Uit het laatste rapport van het International Atomic Energy Agency blijkt dat veertien van haar 148 lidstaten geen degelijk beleid voeren rond kernafval. Slechts zeven landen scoren 5/5 op alle onderzochte indicatoren. Een laatste argument van de voorstanders van kernenergie is dat het de beste manier is om ons van betrouwbare elektriciteit te voorzien. Maar recente studies gepubliceerd door WWF en Greenpeace bewijzen dat een honderd procent hernieuwbaar én betrouwbaar energiescenario mogelijk is tegen 2050.

Door de nucleaire catastrofe in Japan is de hernieuwde interesse voor kernenergie bekoeld. De Duitse bondskanselier Angela Merkel schortte haar beslissing over het langer openhouden van kerncentrales met drie maanden op en besloot zeven kerncentrales die voor 1980 werden gebouwd te laten stilleggen . Zwitserland zet de vernieuwing van zijn kernenergieproductie on hold.

Maar Rusland, het land dat de wereld de ergste nucleaire ramp tot op heden schonk, zet zijn ambitieuze programma niet stop, en ook China en India volharden in hun plannen. De statistieken blijven in het voordeel van kerncentrales pleiten, zo luidt het.

Met de tikkende tijdbom kernafval is dat anders. Het feit dat kernenergie in 2012 zijn zeventigste verjaardag zal vieren, terwijl er nog altijd geen degelijke oplossing bestaat over hoe we op lange termijn moeten omspringen met kernafval, zou tot nadenken en handelen moeten stemmen.

Verschenen in Argus Actueel, 15 maart 2011, update 16 maart