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 ook 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 thoriumreactoren gestegen, omdat deze volgens voorstanders niet de nadelen dragen van op 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, de KEMA Suspensie Test Reactor. 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 experimentele reactor op uranium-233, die nog wel afhankelijk is van het bestralen van thorium in andere reactoren. India wordt als een pionier gezien op het gebied van onderzoek naar thoriumreactoren met zijn "three stage nuclear power programme".[2] Ook China is op dit moment bezig met onderzoek naar dit type centrale, onder andere omdat het land reeds gebruikmaakt 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.[3]

Voordelen[bewerken]

Gesmoltenzoutreactoren in combinatie met thorium zijn volgens voorstanders veel veiliger (inherent passieve veiligheid), geven vele malen minder afvalstoffen (tot 1000 keer minder) die bovendien veel minder lang gevaarlijk radioactief blijven (300 jaar in plaats van tienduizenden jaren).[4] [5] [6] [7]

Omdat een thoriumreactor geen plutonium produceert, levert deze een kleiner risico op nucleaire proliferatie. Weliswaar is het 'gekweekte' 233U in beginsel ook bruikbaar voor kernwapens, maar de aanwezigheid van 232U maakt dat een veel moeizamere onderneming, onder meer vanwege de sterke gamma-activiteit van de dochterkernen van 232U. Wel is het mogelijk 'verse' thorium-brandstofelementen na ongeveer een maand uit de reactor te halen, waarna het dan gevormde protactinium-233 relatief eenvoudig kan worden afgescheiden. Die nuclide vervalt dan naar uranium-233, dat dan dus in bijna zuivere vorm kan worden verkregen.[8]

Het grootste voordeel van een gesmoltenzoutreactor is dat de reactie niet op hol kan slaan en niet op die manier tot gevaarlijk hoge temperaturen kan leiden (die bij conventionele reactoren tot een kernsmelting leiden). De reactor is in principe inherent veilig: als de temperatuur te hoog wordt of er een groot koelmiddellek optreedt, 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 voor splijting van uranium dit uranium eerst moet worden opgewerkt (waarbij het overgrote deel als verarmd uranium niet voor splijting geschikt is) 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 gebruikt,[bron?] 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.[bron?] Hoogradioactief afval van thoriumreactoren hoeft "slechts" 300 jaar veilig bewaard te worden voordat de radioactiviteit tot ongevaarlijke niveaus gedaald is, terwijl uranium 100.000 jaar lang nog beveiligd opgeslagen moet worden.[9]

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.[10][9] 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 thoriumreactoren 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 bij reguliere op uranium gebaseerde kerncentrales komen er bij de opwekking van energie uit thorium geen broeikasgassen vrij (hoewel voor de winning van het materiaal in de mijnbouw wel een minimale hoeveelheid koolstofdioxide vrij komt[8]).

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 de ontwikkeling van uraniumcentrales, in tegenstelling tot thoriumcentrales. Een ander nadeel van thorium is dat initieel 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 het thoriumproces 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. Wel zijn die producten veel sterker radioactief en is het afscheiden van de problematische actiniden daardoor moeilijker.

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.[11]

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.

De voorraad winbaar thorium 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]