Thoriumreactor

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Schema met mogelijke voordelen van een LFTR reactor

Een thoriumreactor is een kernreactor die kernsplijting van thorium als energiebron gebruikt. De gesmoltenzoutreactor (Engels: Molten Salt Reactor (MSR) of soms Liquid Fuel Thorium Reactor (LFTR)) wordt populair vaak aangeduid als 'thoriumreactor', hoewel ook een conventionele kerncentrale thorium als brandstof kan gebruiken en een gesmoltenzoutreactor enkel en alleen op uranium en plutonium kan werken. Door de toenemende schaarste van fossiele brandstoffen, het dreigende broeikaseffect, en het protest tegen kernenergie als gevolg van de kernrampen van Tsjernobyl en Fukushima, is de interesse in thoriumreactors gestegen, omdat deze niet de nadelen dragen van uranium-gebaseerde reactoren, en daardoor een uitkomst kunnen bieden van het kernenergiedebat.

Gebruik van thorium in kerncentrales is nog in een experimenteel stadium. In sommige landen zijn experimenten geweest met het gebruik van thorium als brandstof, o.a. in Duitsland (Hamm-Uentrop), de Verenigde Staten (Shippingport) en India. Vooral India en Noorwegen hebben belangstelling voor een reactor die thorium kan benutten, omdat het mineraal in die landen ruim voorhanden is, in tegenstelling tot uranium. In de jaren zeventig is er ook in Nederland (KEMA) mee gewerkt in een proefcentrale. In 2014 werd in België door de politieke partij N-VA een voorstel gedaan om een thoriumreactor te bouwen tegen 2030 om het dreigende energietekort op te vangen.[1]

India heeft met de KAMINI-reactor een kleine werkende thoriumcentrale. India wordt als een pionier gezien op het gebied van onderzoek naar dit soort reactoren met zijn "three stage nuclear power programme".[2][3] Ook China is op dit moment bezig met onderzoek naar dit type centrale, onder andere omdat het land reeds gebruik maakt van CANDU-reactoren, waarin thorium goed benut kan worden als brandstof.

Een van de oorzaken waardoor het onderzoek naar thorium en de gesmoltenzoutreactor in de VS spaak liep, is dat hiermee geen plutonium (dat toen nodig was voor de ontwikkeling van nucleaire wapens) kan worden gemaakt. Het onderzoek werd onder president Nixon definitief stopgezet. Veel van de kennis met betrekking tot thorium en gesmoltenzoutreactoren werd opgedaan door het Oak Ridge National Laboratory, dat tot 1969 een testreactor in gebruik had. De vergaarde kennis is terug te vinden in het boek Fluid Fuel Reactors, van de bedenker Alvin Weinberg.[4]

Voordelen[bewerken]

Gesmoltenzoutreactoren in combinatie met thorium zijn volgens voorstanders vele malen veiliger (inherent passieve veiligheid), geven vele malen minder afvalstoffen (tot 1000 keer minder) die bovendien veel minder lang radioactief blijven (300 jaar in plaats van tienduizenden jaren), welke bovendien ongeveer 429.000 keer minder zware metalen ten opzichte van afval produceert per kilowattuur.[5] [6] [7] [8]

Daarnaast ontstaat bij het gebruik van thorium veel minder plutonium, zodat het risico op de verspreiding van kernwapens kleiner is dan bij conventionele centrales die uranium gebruiken.

Het grootste voordeel van een gesmoltenzoutreactor is dat de reactie niet op hol kan slaan en op die manier niet tot een kernsmelting kan leiden. Het zout, een mengsel van brandstof en koelmiddel is namelijk reeds in een gesmolten toestand. De reactor is in principe inherent veilig: als iets misloopt, stopt het proces en stolt het met thorium verzadigde zout. (Echter, gesmoltenzoutreactoren draaien niet inherent op thorium; reactoren op basis van uranium zijn evengoed een mogelijkheid.)

In vergelijking met uranium kan er uit eenzelfde hoeveelheid thorium meer energie worden gehaald. Waar bij splijting van uranium dit uranium moet worden opgewerkt en tijdens de splijting niet voor de volle honderd procent wordt gebruikt, is dit niet het geval bij thorium. Thorium hoeft niet te worden opgewerkt en bij splijting kan alle thorium worden gesplitst, waardoor een thoriumreactor ook veel minder radioactief afval zal produceren dan een traditionele kernreactor. Veel afvalresten van thorium kunnen hergebruikt worden. Het meeste daarvan hoeft slechts vijf tot tien jaar opgeslagen te worden voordat het verwerkt kan worden. [9] Hoog-radioactief afval van thoriumreactoren hoeft "slechts" 300 jaar veilig bewaard te worden voordat het haar radioactiviteit kwijt is, waarbij uranium 10.000 jaar lang nog beveiligd opgeslagen moet worden. [10]

Met een halveringstijd van 22 jaar is thorium veel minder radioactief dan uranium en daarom theoretisch gezien eenvoudiger te hanteren, hoewel nog steeds giftig wanneer ingenomen. Bij inname van thorium loopt het slachtoffer een verhoogd risico op leverkanker en leukemie.

Thorium komt drie keer zo veel voor in de aardkorst als uranium en in tegenstelling tot uranium is 100% van het beschikbare thorium bruikbaar voor de opwekking van energie. [11][12] Vooral in Australië, de Verenigde Staten, Turkije, en India komt veel thorium voor, maar ook in Noorwegen. Vooral voor deze landen is is thorium door haar grote beschikbaarheid een nuttige energiebron. Door het gebruik van thoriumreactors zouden deze landen minder afhankelijk moeten worden van het buitenland voor het importeren van fossiele brandstoffen zoals olie of gas. Mochten thoriumreactoren in de toekomst echt aanslaan, dan zou er zelfs geld verdiend kunnen worden aan de winning en export van thorium.

Net als reguliere uranium-gebaseerde kerncentrales komen er bij de opwekking van thorium geen broeikasgassen vrij (hoewel voor de winning van het materiaal in de mijnbouw wel een minimale hoeveelheid koolstofdioxide vrij komt[13]).

Nadelen[bewerken]

Praktisch alle kerncentrales op de wereld zijn gebaseerd op de splijting van uranium (eventueel gemengd met plutonium). Het grootste deel van het onderzoek is en wordt gedaan naar deze centrales. Er is daarom zeer veel geld geïnvesteerd in uraniumcentrales, in tegenstelling tot thoriumcentrales. Een ander nadeel van thorium is dat altijd splijtbaar materiaal (uranium-233, uranium-235 of plutonium) aanwezig moet zijn, om de kernsplijting in combinatie met thorium op gang te brengen.

Net zoals bij uraniumsplijting komt er bij thoriumsplijting ook radioactief materiaal vrij. Dit is in vergelijking met de klassieke uraniumcentrales qua hoeveelheid echter slechts een fractie, doordat een thoriumcentrale vrijwel al haar splijtbaar materiaal opgebruikt. Terwijl de radioactieve producten bij uraniumsplijting tot 100.000 jaar moeten worden bewaard, is dit bij thoriumcentrales slechts 300 jaar.

Het voordeel dat een thoriumreactor minder bruikbaar materiaal voor de productie van kernwapens produceert kan ook een nadeel zijn voor de voorstanders van kernwapens. Kernmachten hebben juist baat bij een constante productie van materiaal dat gebruikt kan worden voor de productie van kernwapens. Voor deze reden werd in de jaren zestig ook gekozen om kernenergie op basis van uranium te gebruiken in plaats van thorium, wat in de VS en Rusland de ontwikkeling van thoriumreactoren tijdelijk heeft stopgezet. [14]

Andere tegenstanders van thorium beweren juist dat thorium beter geschikt is voor het maken van kernwapens, omdat door de lage radioactiviteit van thorium het weinig geschikte afval verwerkt kan worden met minimale middelen. [15]

De vooraad thorium in de grond is net als fossiele brandstoffen eindig. Het is vooralsnog moeilijk te voorspellen voor hoe lang de thoriumreserves voldoende zullen zijn om centrales te laten draaien, omdat thorium nog niet op commerciële schaal gebruikt wordt.

Externe links[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. http://deredactie.be/cm/vrtnieuws/politiek/1.2074513
  2. (en) three_stage_nuclear_power_programme Artikel India's three stage nuclear power programme op de Engelstalige Wikipedia.
  3. http://dst.gov.in/whats_new/press-release13/pib_27-02-2013_4.htm
  4. (en) Fluid Fuel Reactors, Energy from Thorium.
  5. A LFTR deployment plan for Australia
  6. Thorium: An energy solution
  7. Liquid Fluoride Thorium Reactors
  8. THORIUM AND LFTR TOP TEN ATTRIBUTES
  9. http://www.fekkers.nl/Groene_Kernenergie_files/groene%20kerncentrale%20in%20Limburgse%20kolenmijn.pdf
  10. http://www.refdag.nl/achtergrond/natuur-techniek/schone_atoomstroom_uit_reactor_op_thorium_1_662644
  11. http://natuurtijdschriften.nl/download?type=document&docid=415156
  12. http://www.refdag.nl/achtergrond/natuur-techniek/schone_atoomstroom_uit_reactor_op_thorium_1_662644
  13. http://www.wisenederland.nl/kernenergie/thorium
  14. http://eoswetenschap.eu/artikel/thorium-kernenergie-zonder-afval
  15. http://www.wisenederland.nl/kernenergie/thorium