Kernenergie staat opnieuw op de politieke agenda. „Met alleen zon en wind gaan we het niet redden om in 2050 de klimaatdoelen te halen”, zei VVD-Kamerlid Mark Harbers. Hij wil ook geen „rommellandschap, volgeplempt met windmolens en zonneweides”, en ook niet afhankelijk worden van aardgas uit Rusland. „Kernenergie is gewoon keihard nodig.”

Harbers pleitte tijdens de algemene politieke beschouwingen in september voor de bouw van drie tot tien nieuwe kerncentrales in Nederland. „Laten we zo snel mogelijk beginnen. Je moet nu al stappen zetten om na 2030 een kerncentrale te kunnen openen.”

Haalbaar

Op verzoek van de Tweede Kamer liet minister Wiebes de haalbaarheid van kernenergie onderzoeken door het ingenieursbureau ENCO. Hij rapporteerde de Kamer dat kernenergie niet duurder is dan wind en zon „indien de systeemkosten op dezelfde manier worden meegenomen.” [Disclaimer redactie: Op dit ENCO-rapport is echter ook forse kritiek geuit. Het zou „broddelwerk” zijn en „niet kloppen.”]

De meeste kostenvergelijkingen gaan ervan uit dat het altijd voldoende waait en de zon altijd schijnt. Maar beide zijn sterk weersafhankelijk. Dat maakt deze duurzame energiebronnen in de basis ongeschikt voor een stabiele energievoorziening.

Het stroomnet moet immers naadloos aan de actuele energievraag kunnen voldoen; vraag en aanbod moeten continu in balans zijn. Met accu’s of waterstof lukt dat niet. Daarom moeten gascentrales snel kunnen bijspringen. Doordat gascentrales continu stand-by moeten staan, is een kWh wind- of zonnestroom in feite duurder dan deze op het oog lijkt. Bij een massale toepassing van zon en wind lopen deze bijkomende kosten volgens het rapport van ENCO in de miljarden euro’s.

Minireactor

De vraag die nu voorligt is: Kan kernenergie de duurzame energiebronnen aanvullen? Grote kerncentrales kunnen net als gas-, biomassa- en kolencentrales stabiel een constante hoeveelheid stroom leveren. Maar ze zijn minder geschikt om snel op en af te schakelen als zon en wind het even laten afweten. Met name kleine kernreactors, die al dan niet draaien op thorium als brandstof, bezitten deze mogelijkheid wel.

Het ENCO-rapport haalde de voordelen van deze kleine, flexibele reactors nadrukkelijk voor het voetlicht, liet Wiebes aan de Kamer weten.

Hij doelde met name op de zogeheten Small Modular Reactors (kleine modulaire reactors), afgekort SMR’s. Deze reactors hebben een vermogen tot 300 megawatt (MW) – ongeveer twee derde van wat de kerncentrale in Borssele kan leveren. Deze centrales zijn afgeleid van kernreactoren die grote schepen aandrijven.

Kleine reactoren worden nog bijna niet commercieel ingezet voor energieopwekking. Maar ze kunnen een alternatief zijn voor grotere kerncentrales. Door het modulaire ontwerp kunnen ze seriematige in fabrieken worden geproduceerd. De bouwtijd is daardoor kort en het risico op kostenoverschrijding is klein. Dat maakt de financiering gemakkelijk.

Rolls-Royce

De kleine reactor is geen nieuw idee. Het eerste experimentele exemplaar werd in 1959 in gebruik genomen in Elk River (VS). De reactor draaide 3,5 jaar zonder problemen. Het vermogen was 22 MW. Sindsdien zijn de commerciële reactoren alleen maar groter geworden. Zo levert de Japanse centrale in Kashiwazaki-Kariwa in Japan –de grootste ter wereld– een vermogen van 8212 MW.

In tegenstelling tot de grote kerncentrales, die zijn ontworpen om continu een grote hoeveelheid energie te leveren, is de output van een SMR-module variabel. De reactor kan probleemloos op- en afschalen als de elektriciteitsbehoefte daarom vraagt.

Alleen voor militaire toepassingen ontwikkelden fabrikanten de SMR’s verder. Rolls-Royce, bekend van zijn motoren voor straalvliegtuigen, was vanaf de Tweede Wereldoorlog betrokken bij het nucleaire programma van de Britse marine. De fabrikant bouwde vanaf 1965 kleine kernreactoren voor onderzeeboten. Deze konden daardoor praktisch onbeperkt onder water blijven.

Rolls-Royce gebruikt die expertise momenteel voor het ontwikkelen van een minikernreactor van 440 MW, iets minder dan het vermogen dat Borssele levert. Deze SMR’s zouden kunnen concurreren met windenergie. Het ontwerp bevindt zich nog in de beginfase.

Toch denkt directeur Paul Stein al rond 2029 de eerste SMR te kunnen verkopen. „De truc is om de onderdelen vooraf in de fabriek te maken. Daarna kunnen we deze elementen naar de locatie zenden en ter plekke aan elkaar vastschroeven”, aldus Stein.

Mijlpaal

NuScale Power heeft dezelfde ambities als Rolls-Royce. Maar dit Amerikaanse bedrijf is een stap verder met de ontwikkeling. Een van de grootste hobbels is het verkrijgen van een goede veiligheidsbeoordeling. NuScale heeft daarom bij de Amerikaanse nucleaire waakhond NRC een beschrijving van zijn ontwerp ingeleverd van meer dan 2 miljoen pagina’s. De NRC concludeerde dat „het NuScale-ontwerp indien nodig ook veilig blijft onder noodomstandigheden.” John Hopkins, directeur van NuScale Power, noemde de veiligheidsgoedkeuring een belangrijke mijlpaal voor zijn bedrijf.

De modulaire reactor van de Amerikaanse fabrikant levert 60 MW, genoeg voor 50.000 huishoudens. Deze cilindervormige reactor wordt in zijn geheel in een fabriek in elkaar gezet. Vervolgens wordt de reactor –23 meter lang, 5 meter doorsnede en 700 ton zwaar– met een dieplader of per schip naar de locatie getransporteerd.

In Rusland maakt het staatsbedrijf Rosatom sinds vorig jaar goede sier met de ”Akademik Lomonosov”, een drijvende kerncentrale voorzien van twee SMR-reactoren, elk van 35 MW. De reactoren zijn van een bestaand ontwerp dat al decennia in Russische onderzeeërs, vliegdekschepen en ijsbrekers wordt gebruikt.

Sixpack

In een centrale is ruimte om maximaal twaalf van dergelijke cilinders naast elkaar te plaatsen, als bierblikjes in een sixpack. Nuscale claimt voor ongeveer 3 miljard dollar een complete centrale te kunnen bouwen, met twaalf SMR’s, samen goed voor 720 MW.

Geavanceerde kleine modulaire reactoren kunnen binnen tien jaar de manier waarop we denken over kernenergie drastisch veranderen, meent het Amerikaanse ministerie van Energie. SMR’s maken gebruik van een passief koelsysteem met natuurlijke koelwatercirculatie, zonder pompen of bewegende delen. Een meltdown zoals in Fukushima (2011) is daardoor onmogelijk.

Door de veiligheidsgoedkeuring groeit de interesse voor de reactoren, merkt NuScale. Het bedrijf denkt over zeven jaar de eerste modulaire centrale te bouwen in Idaho (VS).