Is het nu wel of niet een oplossing?

Kernenergie: de mythe van een wondermidde

Kernenergie wordt nu plotseling gezien als wondermiddel dat de groeiende energiebehoefte én klimaatproblemen kan ondervangen. Maar wie beter kijkt, ziet dat het niet ruimer voorradig en niet minder vervuilend is dan fossiele brandstoffen.

Kernenergie heeft een spectaculaire comeback gemaakt na een decennialang verblijf in het verdomhoekje. Land na land haalt plannen voor nieuwe kerncentrales uit lades, waar zij sinds de jaren tachtig liggen te verstoffen, of besluit dat allang opgegeven centrales langer open mogen blijven. Zo bleek bijvoorbeeld dat de kerncentrale van Borssele, volgens nieuwe inzichten, nog veel langer veilig kan opereren dan aanvankelijk gedacht.

Dergelijke plannen hadden twintig jaar geleden voor een storm van protest gezorgd. Kernenergie leek toen het hoogtepunt van onverantwoordelijkheid en kortzichtigheid in het licht van Three Miles Island en Tsjernobyl en de onopgeloste problemen met kernafval.

Maar de wind in het publieke debat is in middels 180 graden gedraaid. Een nieuw milieuprobleem verdrong de eerdere zorgen: de opwarming van de aarde door overmatig gebruik van fossiele brandstoffen, die trouwens snel opraken. Kernenergie leek opeens niet zo kwaad meer. Beter: het leek de twee grote energieproblemen in één klap op te lossen: geen smerige rook, wel een oneindige hoeveelheid energie uit kleine klompjes grondstof.

Maar kernenergie is geen panacee voor al onze energie- en milieuzorgen. Het nieuwe enthousiasme ervoor is gebaseerd op een viertal belangrijke misvattingen over de wijze waarop kernenergie wordt opgewekt, wat ervoor nodig is en wat het oplevert.

De eerste misvatting is dat kernenergie onze behoefte aan energie kan gaan dekken, of in ieder geval voor een groot deel. In een doorsnee huishouden bestaat de energierekening uit drie componenten: elektriciteit, gas (voor verwarming) en benzine of diesel (voor transport). De laatste twee vormen verreweg het grootste deel van het verbruik. En zo is het ook op landelijke en mondiale schaal. Wereldwijd bedraagt het elektriciteitsverbruik ongeveer 16 procent van het totale energieverbruik. Van die 16 procent wordt iets minder dan 16 procent opgewekt door kernenergie. Kernenergie dekt nu dus ongeveer 2,5 procent van de energievraag in de wereld. Als de hoeveelheid elektriciteit die wordt opgewekt door kernenergie enorm zou stijgen, zou het nog steeds maar een fractie van de energiebehoefte in de wereld dekken. En zelfs als alle elektriciteit overal ter wereld nucleair wordt opgewekt (wat praktisch onmogelijk is) dan nog zou slechts 16 procent van de wereldenergievraag gedekt worden, oftewel minder dan een zesde.

Een scenario waarin kernenergie een groter deel van onze energiebehoefte zou verzorgen, is voorgesteld door het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in 2003. Zelfs in dat kernenergievriendelijke scenario, waarin voor 1500 gigawatt aan nieuw elektrisch vermogen zou worden gebouwd (ongeveer 3200 centrales als in Borssele) zou kernenergie in 2050 slechts 2,6 tot 4 procent van het wereldenergieverbruik kunnen dekken. Dit is tot op heden het meest ambitieuze scenario dat is voorgesteld.

De tweede misvatting is dat kernenergie weinig vervuilende afvalstoffen produceert. Wie dit beweert, denkt alleen aan het proces van kernreactie zelf. Maar een kernreactor kan niet één watt elektriciteit produceren zonder een heel scala aan industriële processen die aan de kernreactie vooraf moeten gaan. Het belangrijkste daarvan is dat uraniumerts via vier ingewikkelde fysische en chemische processen moet worden omgezet in de splijtstof die in de reactor geplaatst kan worden. Daarvoor is een uitgebreid ondersteunend industrieel complex nodig, met zijn eigen behoefte aan energie en grondstoffen. En elk van die vier stappen voor vervaardiging van splijtstof uit uraniumerts levert veel rest- en afvalstoffen op.

Kernenergie levert ook andere vervuiling op. Ten eerste moet de kerncentrale zelf worden gebouwd. Dit vereist doorgaans ongeveer 1 miljoen ton beton, staal en andere materialen, die op hun beurt weer industrieel moeten worden vervaardigd. Ten tweede moet de verbruikte splijtstof na afloop veilig worden opgeborgen. Dat heeft nogal wat voeten in de aarde omdat tijdens het splijtingsproces de radioactiviteit van de splijtstof met een factor miljard toeneemt. Ook de reactor en andere delen van de constructie worden hoog radio actief en moeten veilig ontmanteld en opgeborgen worden. Voor die opslag moet een geologisch stabiele definitieve bergplaats voor het radioactieve afval aangelegd worden.

Wellicht belangrijker dan de niet-radio actieve vervuiling die het opwekken van kernenergie veroorzaakt, is dat het probleem van de veilige opslag van radioactief afval nog alleen op papier is «opgelost». De praktische invulling van een daadwerkelijke oplossing wordt voortdurend doorgeschoven naar de toekomst. Dat op zich al ontneemt kernenergie voorlopig elke aanspraak op duurzaamheid.

Een derde misvatting is dat kernenergie geen broeikasgassen produceert. Alle indus triële processen die nodig zijn om kernenergie te kunnen opwekken, verbruiken grote hoeveelheden fossiele brandstoffen, elektriciteit, materialen en chemicaliën (waaronder zeer grote hoeveelheden fluor- en chloorverbindingen). Dit hele systeem produceert koolstof dioxide (CO2). De kerncentrale zelf, als hij er eenmaal staat, is de enige schakel in de keten van processen die tijdens de werking nauwelijks koolstofdioxide produceert. Een lage schat ting, waarvan het optimisme nog niet door de praktijk ondersteund wordt, komt uit op een uitstoot van 70 tot 150 gram CO2 per kilowattuur die een kerncentrale produceert. Een gasgestookte centrale, inclusief alle hulpprocessen, komt uit op zo’n 380 gram CO2.

Daarbij is CO2 niet het enige broeikasgas dat bij de productie van kernenergie vrijkomt. Emissie van andere broeikasgassen dan CO2 is bijna onmogelijk te vermijden in het indus triële systeem dat de kerncentrale ondersteunt, bijvoorbeeld bij de productie van de grote hoeveelheden fluor- en chloorverbindingen die gebruikt worden om van uraniumerts splijtstof te maken. Verbindingen van chloor, fluor en koolstof (CFC’s) kunnen een broeikaswerking hebben die tienduizend maal zo sterk is als die van koolstofdioxide.

Een vierde misvatting is dat uranium in een gesteente hetzelfde is als vrijelijk beschikbare energie. De splijtstof voor kerncentrales, uranium, moet gewonnen worden uit gesteenten. Die winning kost energie, in de vorm van fossiele brandstoffen (bijvoorbeeld voor de graafmachines en trucks) en elektriciteit (voor de elektrische molens om het gesteente tot poeder te malen), en er worden grote hoeveelheden chemicaliën bij gebruikt, die industrieel moeten worden vervaardigd. Voor rijke uraniumertsen, zoals voorhanden in Canada, is het energieverbruik voor het bedrijfsklaar maken van een kilogram uranium te verwaarlozen ten opzichte van de energie die uit die kilogram opgewekt kan worden. Deze rijke ertsen zijn echter schaars.

Het energieverbruik dat nodig is om uranium te winnen uit erts neemt snel toe naarmate het erts armer wordt. Als het uraniumgehalte in het gesteente tien maal zo laag is, moet er tien maal zoveel gesteente verwerkt worden om een kilogram uranium te winnen. Het energieverbruik is dan tien maal zo hoog. Daarbij komt dat bij dalend ertsgehalte het zogeheten extractierendement (het percentage van het aanwezige uranium dat daadwerkelijk uit het gesteente gehaald kan worden) snel afneemt. De benodigde hoeveelheden uraniumerts worden bij arme ertsen dus snel groter, en daarmee de energie om uranium te winnen.

Er is een ertsgehalte waarbij het nucleaire systeem als geheel (dus inclusief de ondersteunende industrie) geen netto energie meer oplevert. Deze nulwaarde ligt volgens onze berekeningen in de buurt van erts met 0,01 tot 0,02 procent uranium (oftewel 100 tot 200 gram uranium per ton gesteente). Deze grenswaarde is nauwelijks te verleggen door geavanceerde technieken.

Momenteel bedragen de aangetoonde economisch winbare uraniumreserves ruim 3,5 miljoen ton. Ongeveer de helft daarvan zit in ertsen met gehaltes die al in de buurt komen van de nul-energie-grenswaarde. De rijke ertsen (onder meer in Canada en Australië) zijn, als het verbruik op het huidige niveau blijft, binnen twintig jaar uitgeput. De overige, armere ertsen raken ongeveer dertig jaar later op. De netto energieopbrengst van de arme ert sen is beduidend lager dan van de rijke ertsen. Tussen 2050 en 2060 zullen dan de thans aangetoonde reserves uitgeput zijn.

Schaarste aan uranium zal hogere prijzen betekenen, wat nieuwe exploratie stimuleert. Er zullen dan ongetwijfeld nieuwe uraniumvoorkomens ontdekt worden, want de aard korst bevat aanzienlijke hoeveelheden uranium. Maar het is hierbij niet de kwantiteit die telt, maar de kwaliteit. Het is technisch mogelijk om uranium uit graniet of zelfs zeewater te halen, maar het energieverbruik voor de extractie is dan veel hoger dan de energieproductie uit dat uranium. Het is onbekend hoe groot de kans is dat de reserves uraniumerts die nog worden ontdekt zo rijk zullen zijn als die in Canada en Australië. Er is dus een wezenlijk verschil tussen uranium reserves en energiereserves. Of simpel gezegd: als de productie van kernenergie omhooggaat, zouden we wel eens snel door de hoeveelheid uraniumerts die nog netto energie oplevert heen kunnen zijn.

Voor het scenario dat door het MIT is voorgesteld, waarbij wereldwijd meer kernenergie wordt opgewekt, zouden vijftien miljoen ton aan nieuwe uraniumreserves ontdekt moeten worden, tien maal zo veel als er vanaf de eerste kernreactor tot nu toe verbruikt is. En die moeten bovendien van dezelfde kwaliteit zijn – willen die tenminste netto energie opleveren – als de beste thans ontgonnen ertsen. Het behoeft geen betoog dat de kans op zulke spectaculaire ontdekkingen gering is. Bovendien is de kans groot dat áls er zulke enorme, nog niet ontdekte uraniumreserves bestaan, deze blijken te liggen in onstabiele of niet-westers gezinde landen, met alle politieke problemen van dien. De goed toegankelijke en winbare reserves zijn immers al gevonden en in productie.

Het nieuwe enthousiasme voor kernenergie is gebaseerd op misvattingen. Het is een vorm van energieopwekking die kennelijk in de ogen van velen weliswaar wat vervelende maar overzichtelijke nadelen met zich meebrengt, zoals gevaarlijk afval en ontplof fings gevaar, maar niettemin een schone, goedkope en oneindig voorradige energiebron is. En daarom uiteindelijk een prachtige oplossing lijkt te zijn voor onze hoge energierekening, onze afhankelijkheid van olie uit nare of onberekenbare landen, milieuvervuiling en de opwarming van de aarde.

Jammer genoeg is dat allemaal niet waar. Kernenergie produceert broeikasgassen, vervuilt, zal maar korte tijd goedkoop zijn – goedkoop althans volgens de gangbare berekeningsmethoden – en ondemocratische, centralistische regimes vereisen. Naast de al bekende gevaren van radioactief afval, gevaar op ongelukken en aandeel in de verspreiding van technologie voor massavernietigings wapens. Een oplossing zal kernenergie daarom nooit zijn.

Een duurzame oplossing van de mondiale energieproblemen ligt voor het grijpen. Het enige wat we daarvoor nodig hebben is zand, zon, wind en vooral een ruimer denkraam.

Jan Willem Storm van Leeuwen is fysisch chemicus en secretaris van de Nederlandse afdeling van de Club van Rome. Dit artikel is een bewerking van een voordracht die hij in november hield op het symposium Nuclear Power and Global Warming in Washington DC