.
In sceptische kringen is kernenergie geen taboe. Maar veel argumenten vóór kernenergie zijn op wensdenken gebaseerd.
door Frank Biesboer, voormalig hoofdredacteur van De Ingenieur, Skepter 38.3
Voor de Nederlandse energiewereld was de brief die minister Hermans van Klimaat en Groene Groei in mei publiceerde over de voortgang nieuwbouw kernenergie best wel spannend. Twee bouwers van kerncentrales was gevraagd om de technische haalbaarheid en kosten van hun centrales in kaart te brengen, met commentaar van een derde bureau. Conclusie van de minister: we kunnen voort, met twee belangrijke kanttekeningen: een nieuwe kerncentrale laten draaien in 2035 gaat niet lukken, het wordt op zijn best 2040, en de door de overheid te betalen investeringskosten komen niet uit op de 14,5 miljard euro uit het hoofdlijnenakkoord voor vier centrales, maar op 20 tot 30 miljard euro voor twee stuks.
Gegeven deze ‘kanttekeningen’ had de minister de vraag kunnen stellen: moeten we zo wel verder? Ze doet dat niet, en heeft daarvoor een in haar ogen sluitende redenering: kernenergie is een ‘noodzakelijke pijler, levert stabiel en regelbaar vermogen voor als de zon niet schijnt en de wind niet waait’, aldus vrij geciteerd de kern van haar betoog. Inderdaad, de zon schijnt niet altijd, het waait niet altijd, dus op zo’n moment moet er wel iets ‘anders’ zijn dat – groene – energie produceert. Het is een geluid dat ook regelmatig in skeptische kringen rondgaat.
Betekent dit dat dat ‘anders’ kernenergie moet zijn? Nee, die noodzakelijkheid is er niet. Want er zijn inmiddels energiescenario’s genoeg die schetsen hoe met alleen wind en zon in een stabiele energievoorziening is te voorzien, en wel door die energie van wind en zon in tijden van overschot op te slaan, bijvoorbeeld door omzetting in waterstof. Technisch is dat mogelijk, maar, en daar hebben de sceptische bezwaarmakers gelijk in, het vereist wel heel veel extra opwekcapaciteit, kostbare elektrolyse die waterstof produceert en flink energieverlies bij al die omzettingen. Het punt is: beide opties zijn kostbaar en komen vooral neer op een keuze: wil je een tiende van het oppervlak van de Noordzee vol zetten met windturbines, of kies je ervoor om in Nederland 20 tot 25 kerncentrales neer te zetten om in de energievraag te voorzien?
Wat betreft CO2-uitstoot ontlopen wind, zon en kernenergie elkaar nauwelijks. Alle hebben te maken met mijnbouw, productie en verwerking, opslag en ontmanteling waarbij CO2-vrijkomt. Geld is een andere factor die de keuze kan bepalen: is het zonder kernenergie duurder dan met, of omgekeerd?
Kosten doorslaggevend
In de meeste pleidooien voor kernenergie geven die kosten de doorslag: met kernenergie zou het goedkoper zijn. Waar dat vroeger nog een stevig argument kon zijn, kantelt dat beeld inmiddels. Want de prijzen van de 1600 megawattkerncentrales die recent zijn gebouwd (of nog in aanbouw zijn) lopen inmiddels op tot 15 tot 25 miljard euro per stuk, terwijl wind en zon de afgelopen decennia per opgewekte megawattuur (MWh) veel goedkoper zijn geworden (Levelized Cost of Energy, bureau Lazard). Wind en zon volgen daarmee de gebruikelijke technologische kostencurve, bij kernenergie is het juist omgekeerd (zie ook kader ‘Veiligheid kleine kansen, hoge rekeningen).
Wat die kostenontwikkeling betekent voor het totale energiesysteem is met veel onzekerheden en onvoorspelbaarheid omgeven; stellige uitspraken zijn eerder wensdenken dan realiteit. Enig houvast bieden de vele energiescenario- rapporten van de afgelopen jaren. De consensus lijkt dat het met kernenergie iets minder kost (De Scenariostudie kernenergie van september 2022 noemt een verschil van 1 procent), of dat kernenergie moet oppassen zich niet uit de markt te prijzen als het niet lukt de bouwkosten ervan te verlagen. Die verlaging kan met overheidsfinanciering (de overheid kan veel goedkoper lenen dan private financiers), tegelijk is onduidelijk hoe door de overheid gefinancierde centrales moeten gaan functioneren op een verder geliberaliseerde energiemarkt. Ook onzeker: wat een nieuwe kerncentrale zelf uiteindelijk gaat kosten. Dat verklaart ook waarom geen enkele private financier bereid is de financiële risico’s van de bouw van een kerncentrale voor zijn rekening te nemen. De overheid moet voor het volle pond garant staan en dat is ook wat minister Hermans gaat doen.
Opvallend daarbij is dat het rapport van het eerdergenoemde derde bureau een schier eindeloze lijst met aanbevelingen doet om risico’s op kostenoverschrijdingen tijdens de bouw tegen te gaan. Alsof het zegt: even niet opletten en het gaat de verkeerde kant op. Bij de rol van kernenergie in de energiemix speelt nog een andere vraag: wat wordt die? Het is een illusie te denken, zoals de minister suggereert, dat kernenergie de stabiele en regelbare achtervang is wanneer zon en wind niet presteren. Dat kan nooit uit, vanwege het beperkte aantal draaidagen voor kernenergie. De investeringskosten van een centrale zijn heel hoog, de uraniumbrandstofkosten laag, dus de beste manier om een kerncentrale terug te verdienen is door die zo mogelijk continu te laten draaien, ten minste op 75 procent van het vermogen, aldus diverse in opdracht van de overheid uitgevoerde studies. Kernenergie is dus alleen interessant wanneer die basislast levert, en hooguit een beperkt aandeel regelbaar vermogen.
Off-dagen
Overigens, ook op de mate waarin de kerncentrales stabiel leveren valt af te dingen. Een indicatie daarvoor is de zogeheten capaciteitsfactor, dat wil zeggen het deel van het vermogen dat daadwerkelijk productie levert. Bij kernenergie is die met wereldwijd gemiddeld 80 procent vele malen beter dan bij wind (23 procent) en zon (16 procent bij grootschalige systemen), maar dus geen 100 procent.
Tegelijk geldt hier: op leeftijd worden de prestaties minder. De inmiddels 52 jaar oude 482 megawatt-kerncentrale bij Borssele doet het best wel goed. De afgelopen 4 jaar lag de centrale doorgaans tientallen dagen stil, vooral vanwege het vervangen van brandstofstaven, regulier onderhoud en soms door hittegolven – de reactors mogen dan geen natuurwater gebruiken als koeling. In Frankrijk, het kernenergieland bij uitstek (goed voor bijna twee derde van de elektriciteitsproductie, in Nederland nu 3 procent), telt jaarlijks tientallen tot honderden off-days per jaar. Bijvoorbeeld: in 2023 was de capaciteitsfactor 60 procent. Niet superstabiel dus.
Een verhaal over kernenergie kan niet zonder het vermelden van het ultieme voordeel: per opgewekte hoeveelheid energie neemt zo’n centrale veel minder ruimte in dan een windpark of een zonneweide. In een dicht bevolkt land is dat een onmiskenbaar voordeel. Aan de andere kant, we liggen aan zee, dus daar is, als we dat willen, veel ruimte voor met name windenergie. En op de daken en parkeerplaatsen is volgens de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland ruimte voor 9 gigawatt aan zonvermogen (dat zou neerkomen op 18 kerncentrales met de kracht van Borssele). Maar ook al is het ruimtebeslag van een kerncentrale gering, de brief van de minister maakt tegelijk duidelijk dat het nog niet zo eenvoudig is om een plek te vinden voor de 2 kerncentrales die nu op de rol staan. Borssele heeft de voorkeur, onder andere vanwege de nabijheid van de opslag voor hoogradioactief afval (zie ook: ‘Hoogradioactief kernafval: op hoop van zegen’). Maar bij Borssele is het krap, en er zou voor minstens 5 miljard aan werkzaamheden nodig zijn om het terrein geschikt te maken, inclusief verlegging van de huidige zeedijk. De minister gaat daarom ook andere locaties onderzoeken, bij de Groningse Eemshaven (de politiek aldaar is fel tegen), bij Terneuzen en op de Maasvlakte.
Een discussie over kernenergie is prima te voeren, denkend aan tegengaan van klimaatverandering, kosten, milieueffecten, veiligheid, energiesysteem en wat niet meer. Maar dat kernenergie een ‘noodzakelijke pijler’ en dus onvermijdelijk zou zijn, zoals de minister betoogt? Dat is wat rooskleurig gedacht, en klopt niet.
Hoogradioactief kernafval: op hoop van zegen
Over hoogradioactief kernafval bestaan de meest uiteenlopende opvattingen, die variëren tussen ‘eenvoudig op te lossen’ tot ‘onaanvaardbare hypotheek op de toekomst’. Grofweg komt de straling van kernafval uit twee typen materialen: splijtingsproducten en metalen die ontstaan doordat het uranium neutronen absorbeert. Veelvoorkomend in de eerste groep zijn isotopen van strontium en cesium, beide zeer radioactief maar met een relatief korte halfwaardetijd. Dit betekent dat ze na 300 jaar dezelfde stralingsintensiteit hebben als natuurlijk uraniumerts: niet bijzonder radioactief, wel toxisch. In de tweede groep gaat het om metalen als plutonium, americium en neptunium, die een veel langere halfwaardetijd hebben en pas na 250.000 jaar een stralingsniveau hebben dat gelijk is aan dat van uraniumerts. Vooral die tweede groep is problematisch: bewaren kan, maar het materiaal moet zeer langdurig en volledig worden afgeschermd van het milieu.
Hoogradioactief afval heeft een dusdanige stralingsintensiteit dat het alleen met op afstand bedienbare installaties mag worden verwerkt en moet worden opgeslagen achter dikke betonnen muren. In Nederland doet COVRA dat, nabij Vlissingen. Hoogradioactief afval is vooral afkomstig van gebruikte brandstofstaven uit de kerncentrale en verder uit onderzoeksreactoren en medische isotopenproductie. Gaat een kerncentrale met pensioen, dan komt er hoogradioactief sloopafval bij.
Inpakken
Over de hoeveelheid hoogradioactief afval bestaan getallen en getallen. Volgens het Internationaal Atoomagentschap bedroeg de hoeveelheid hoogradioactief afval in 2021 wereldwijd ruim 9500 kubieke meter, dat is alles bij elkaar opgestapeld sinds het begin van kernenergie. Punt is alleen, puur hoogradioactief materiaal is niet te hanteren: om het ergens op te bergen is een flinke verpakking nodig. Met vier nieuwe kerncentrales erbij wordt het natuurlijk nog meer, maar het punt is: over honderd jaar moet het afval naar een zogeheten eindberging gaan en is er zelfs extra verpakking nodig. Dan komt de totale omvang hoogradioactief afval uit op ruim 250.000 kubieke meter. Dat is weliswaar niet meer dan een halfgevulde Johan Cruijff Arena, maar wel aanmerkelijk meer dan die ‘kale’ 9500 kuub van het Atoomagentschap.
‘Blijft de opslagplaats al die tijd veilig en geologisch stabiel?’
Met het woord eindberging wordt gedoeld op opslag ergens diep onder de grond, waarvan mag worden uitgegaan dat het hoogradioactieve materiaal lange tijd in de containers opgesloten blijft en geen contact maakt met het grondwater. In Nederland wordt vooral gedacht aan opslag in ondergrondse klei- of zoutlagen. De verwachting is dat de containers na 70.000 tot 100.000 jaar zullen vergaan, maar dat de uiteindelijk vrijkomende straling onder het niveau ligt van de natuurlijke achtergrondstraling. Zoals het er nu uit ziet volgt een beslissing over die eindberging rond 2050. Is het afval eenvoudig op te lossen? Duidelijk niet. Anders was die eindberging er nu al. Wereldwijd wordt ermee geworsteld, in de westerse wereld heeft alleen Finland een ondergrondse opslag (450 meter diep, aanlegkosten rond 1 miljard euro), die naar verwachting in 2120 vol is en dan zal worden afgesloten. Een onaanvaardbare hypotheek op de toekomst? Met de huidige opslagpraktijk en waarborgen kun je dat ook niet zeggen. Maar garanties? Blijft de opslagplaats al die tijd veilig en geologisch stabiel? In perspectief, we hebben het over een opslagtermijn waarin er waarschijnlijk een nieuwe ijstijd komt. Garanties zijn er niet, dus het blijft met opslag een op zijn best welberedeneerd ‘op hoop van zegen’.
Veiligheid: kleine kansen, hoge rekeningen
KERNENERGIE móét veilig zijn, vinden ook de uitgesproken voorstanders. Het verrijkte uranium en de bijbehorende splijtingsproducten hebben een dusdanig stralingsniveau dat ze absoluut niet mogen vrijkomen zonder adequate bescherming. Tel daarbij dat een kerncentrale in essentie niets anders is dan een zeer gecontroleerde en heel zachtaardig afgaande atoombom, en de risico’s laten zich raden.
Er wordt dan ook van alles gedaan om die veiligheid te garanderen: door de bouwers, die zich verantwoordelijk weten dat alles goed gaat, en door controlerende instanties die zowel vooraf als tijdens de bouw nagaan of alle richtlijnen adequaat worden opgevolgd. Zo waren de vertraging en kostenverhoging bij de bouw van de nieuwe kerncentrales in Finland en Frankrijk onder andere het gevolg van het afkeuren van al uitgevoerd laswerk en gestort beton. Dit alles bij elkaar heeft als positief resultaat dat kernenergie vergeleken met fossiele centrales de meest veilige vorm van opwekking is, waarbij het aantal sterfgevallen (los van doden ten gevolge van mijnbouw) vergelijkbaar even laag is als bij wind- en zonne-energie. Tegelijkertijd geldt: bouwers en exploitanten van kernenergie zijn bedrijven die aandeelhouderswinst moeten leveren, en zijn dus van nature geneigd om de veiligheidskosten te drukken. Meestal gaat het goed bij de 440 kerncentrales die wereldwijd in gebruik zijn. Toch is het een aantal keren flink misgegaan, met als meest pregnante voorbeelden Tsjernobyl en Fukushima, met een kleine 100 respectievelijk meer dan 2000 gerelateerde slachtoffers.
Tegelijkertijd is de impact van die beide ongelukken vele malen groter: uitgestrekte gebieden rond de centrales zijn onbewoonbaar verklaard en er zijn de kosten van het weer onder controle brengen van de rampcentrales, respectievelijk 700 en 200 miljard euro (alle in deze alinea genoemde getallen zijn afkomstig van Wikipedia, erover bestaat de nodige controverse).
Bouwkosten
Elk ongeluk, ook de circa honderd minder dramatische, heeft consequenties voor zowel bestaande centrales als het ontwerp van nieuwe. Zo heeft het reactorgebouw van de nieuwe Franse EPR-centrale twee betonnen schillen (tegen bomaanslagen of neerstortende vliegtuigen), en is er een apart bomveilig gebouw voor het laten afkoelen van gebruikte splijtstofstaven (bij de Fukushima-centrale hingen die in het reactorgebouw, wat de ramp aanzienlijk verergerde). Dit toevoegen van onderdelen om herhaling van incidenten te voorkomen is tegelijk medeoorzaak van steeds hoger oplopende bouwkosten. Nou dan: waarom niet een nieuwe reactor ontwerpen waarin al die lessen van incidenten en ongelukken op een slimme manier zijn verwerkt?
Die ontwerpen zijn er ook, de zogeheten generatie-IV reactoren, met daarin twee belangrijke innovaties. De eerste innovatie: ze zijn inherent veilig. Dus zelfs als alle koeling wegvalt, doven de centrales uit. De tweede: ze kunnen bestaand kernafval gebruiken als brandstof. Vol verwachting werd in 2001 het ‘Generation IV International Forum’ opgericht om onderzoek naar en de bouw van die vierde generatie kernreactoren te bevorderen met als inzet: voor 2030 de eerste commerci.le reactor. Dat klinkt beloftevol. Maar tot op heden is het er niet van gekomen: er zijn hooguit proefprojecten in Rusland en China, en in de VS is de bouw van het demonstratieproject van TerraPower begonnen. Dit gebrek aan voortgang heeft verschillende oorzaken. Er zijn technische uitdagingen, zoals de behandeling van de kernbrandstof en met name bij zogeheten gesmolten zout-reactoren het voorkomen van roest: de combinatie van zout, radioactiviteit en hoge temperatuur stelt extreme eisen aan te gebruiken materialen. Er is ook een financieringsprobleem: de bestaande nucleaire industrie heeft met de kostenoverschrijding van bestaande ontwerpen al financieringsproblemen genoeg, en kan er geen innovatief avontuur bij hebben. Het zijn nu alleen startups die vierde generatie-achtige ontwerpen gebruiken, veelal voor kleine centrales, met financiering van bijvoorbeeld ‘weldoeners’ als Bill Gates (TerraPower).
En dan is er nog het reguleringsprobleem: voor controlerende instanties is het extreem lastig om nog niet bewezen ontwerpen te keuren. Veel startups zien maar af van het gebruik van het veelbelovende thorium als nucleaire brandstof vanwege te verwachten problemen met de vergunningverlening. De veiligheid van kernenergie heeft al met al een veel verstrekkender uitwerking dan het voorkomen van ongelukken. De stringente eisen maken bestaande reactorontwerpen extra kostbaar, terwijl die eisen tegelijkertijd een sterk conserverende werking hebben: het maken van een baanbrekend nieuw ontwerp is vrijwel onmogelijk. Veiligheid zet kernenergie in een dwangbuis, waaruit ontsnappen onmogelijk is.