Radkowsky Thorium Fuel: Voordelen op zowel economisch als ecologisch vlak
- SeppeDe Belder
Thorium, alternatieve kernenergie, minder vervuilend en goedkoper
Naar aanleiding van de kernramp in Fukushima werd nogmaals bewezen dat het gebruik van kernenergie een mogelijk gevaar voor de samenleving vormt. Dat wil niet zeggen dat het in een slecht daglicht moet worden gesteld. Nucleaire energie is veel minder vervuilend dan energie opgewekt door middel van gas- of koolcentrales. De uitdaging voor onze generatie bestaat erin om de nucleaire sector veiliger te maken. Nu rest enkel de vraag: Hoe kan dit gerealiseerd worden?
Energie is levensnoodzakelijk
De veiligheid van kerncentrales is echter niet het enige probleem waarmee de energiesector te kampen heeft. In de loop der jaren zal de vraag naar energie enkel nog toenemen wegens het stijgende bevolkingsaantal. Daardoor zal er steeds meer energie geproduceerd moeten worden. Aan die vraag zal door groene energie en/of kernenergie tegemoetgekomen moeten worden, want gas- en koolcentrales zijn te vervuilend en de voorraden zijn beperkt. Een laatste probleem stelt zich bij de uraniumreserves, die tegen een recordtempo aan het slinken zijn. De nucleaire sector snakt dus naar innovatie.
Oplossing: thoriumreactors?
Het element thorium, met atoommassa 232, kan de oplossing bieden voor al deze problemen. Het is naar schatting drie tot vier keer meer aanwezig in onze aardkorst dan uranium. Het kan geïmplementeerd worden in speciaal ontworpen reactors waarbij de kans op een kernramp zeer klein is. Een voorbeeld daarvan is de Molten Salt Reactor (MSR). In deze reactor vindt in theorie een gecontroleerde meltdown(1) plaats: indien er zich daarbij een probleem voordoet, loopt de brandstof, een gesmolten oplossing van zout en splijtstof in een onderliggend reactorvat, waarin het meteen stolt. Deze reactor en tal van varianten zijn reeds theoretisch onderzocht met behulp van computermodellen.
Probleem: gebrek aan investeringen
Het probleem dat zich echter stelt, is dat wetenschappers over te weinig kapitaal beschikken om de thoriumreactors enkele jaren te laten proefdraaien. Deze tests zijn van essentieel belang om alle problemen en potentiële gevaren te elimineren. Eens deze testfase succesvol afgerond is, kan men over gaan tot een commercialisatie van de thoriumreactors.
Radkowsky thorium fuel
Als tussentijdse oplossing, ter omschakeling naar een thoriumreactor, zou de Radkowsky Thorium Fuel geïntroduceerd kunnen worden. Deze tussentijdse oplossing zou de aandacht vestigen op het gebruik van thorium en de voordelen die daaraan verbonden zijn.
De Amerikaan Alvin Radkowsky is de uitvinder van die naar hem genoemde kernbrandstof. Ze bestaat deels uit thorium en deels uit uranium. Het grote voordeel ervan is dat de huidige kerncentrales slechts minieme aanpassingen moeten ondergaan om er energie mee te kunnen produceren. Daarenboven staat deze brandstof op het punt om gecommercialiseerd te worden. Enkel dient een brandstoffabrikant zoals Areva zich te engageren om deze brandstof te produceren.
Doel en inhoud
Deze scriptie behandelt de Radkowsky Thorium Fuel (RTF). Daarbij ligt de nadruk op het informerende aspect. Hoe meer mensen op de hoogte zijn over de voordelen van thorium, hoe meer druk en interesse er zal komen om deze reactoren te ontwikkelen. Vooraleer deze brandstof geïntroduceerd kan worden, is een economisch en ecologisch onderzoek van groot belang. Ook de weerstand tegen proliferatie(2) mag niet over het hoofd gezien worden. Hieronder volgt een korte bespreking van de onderwerpen die de scriptie behandelt.
Eerst wordt de volledige brandstofcyclus van de RTF besproken, van de ontginning tot en met de verglazing(3) en de veilige opslag van het kernafval. De lezer krijgt zo een duidelijk beeld van de nucleaire sector in zijn geheel en van de RTF-cyclus in het bijzonder.
Vervolgens wordt er een kostenstudie opgesteld waarbij de hedendaagse uraniumbrandstof vergeleken wordt met de RTF. Hoewel de kosten voor het opwekken van energie in kerncentrales normaal gezien (bedrijfs)geheim zijn, heb ik (tijdens mijn onderzoek) toch enkele cijfers kunnen bemachtigen van verschillende partijen, om zo een gefundeerde kostenstudie te maken. De uitkomst is opmerkelijk, zeker voor de cijfers uit België. Zo zijn de kosten van nucleaire energie in België véél hoger dan de gemiddelde kosten in de rest van de wereld.
Verder komt ook het ecologische aspect aan bod. Daarbij kijkt men naar de impact van de RTF op de mens en het milieu. In deze sectie wordt de gehele cyclus onder de loep genomen. Er wordt ook telkens een vergelijking gemaakt met de hedendaagse nucleaire brandstof, zodat de verschillen duidelijk merkbaar zijn.
Tot slot wordt de weerstand tegen proliferatie nagegaan. In dat deel worden de mogelijkheden tot het vervaardigen van kernwapens uit verschillende soorten kernafval besproken.
Besluit
Uit onderzoek blijkt dat de Radkowsky Thorium Fuel een meer dan geschikte vervanger is voor de huidige uraniumbrandstof. Ze scoort op alle onderzochte gebieden beter dan of even goed als de uraniumbrandstof. Zo is de RTF ten eerste véél goedkoper (+10%) (ontginning, productie en afvalverwerking inbegrepen). Ten tweede wordt er bij de implementatie van de brandstof een reductie van 40 procent van het nucleair afval gerealiseerd. Ten derde kunnen er geen kernwapens vervaardigd worden uit het kernafval.
Oproep aan de lezer
U zult zich waarschijnlijk afvragen waarom de RTF nog niet is geïntroduceerd in onze huidige kerncentrales (Doel & Tihange). Een eenduidig antwoord op die vraag is er niet. De meest voor de hand liggende reden is dat de productie van een nieuwe nucleaire brandstof gepaard gaat met investeringen in nieuwe productielijnen. In een competitieve markt verwacht men dat die investering zal volgen om de concurrentie voor te zijn.
De productie van nucleaire brandstof is echter in handen van een paar zeer grote bedrijven. Indien zij onderling bepalen om niet te investeren in de RTF, dan zal de productie ervan maar moeilijk tot stand kunnen komen. Zelfs niet onder druk van een overheid. Deze bedrijven beschikken namelijk over een internationale afzetmarkt, waardoor het verlies van een welbepaald land niet opweegt tegen de kosten die gepaard gaan met het oprichten van een nieuwe productielijn. Om daar verandering in te brengen, moeten meerdere landen sámen streven naar de ingebruikname van thorium. Daarom wens ik via dit artikel iedereen op te roepen om deze boodschap te verspreiden. Breng uw medemens op de hoogte van een goedkopere, veiligere en groenere vorm van (kern)energie!
-------------------------------------------------------------------------------------------------
(1)Meltdown: oververhitting van een reactorkern waarbij de splijtstof smelt.
(2)Proliferatie: het aanmaken van kernwapens uit opgebruikte nucleaire brandstof
(3)Verglazing: techniek waarbij nucleaire afvalstoffen en een speciaal glas worden versmolten tot een homogeen glasproduct dat op zijn beurt in stalen containers wordt gegoten.
Bibliografie
Archive, A. Gun-type Bomb. Nuclear Fission. Atomic Archive.
Areva. (2008). Do we have to think again at the thorium cycle? Brussel: Areva.
Areva. (2013). Conversion. Retrieved November 22, 2013, from Areva: http://www.areva.com/EN/operations-757/conversion-the-fluorination-of-u…
Areva. (2013). Enrichment. Retrieved November 24, 2013, from Areva: http://www.areva.com/EN/operations-787/enrichment-increasing-the-propor…
Areva. (2013). Operation: extracting uranium ore. Retrieved November 20, 2013, from Areva: http://www.areva.com/EN/operations-619/operation-extracting-uranium-ore…
Areva. (2013). Prospection: Identifying new uranium deposits - Areva. Retrieved November 20, 2013, from Areva: http://www.areva.com/EN/operations-666/prospection-identifying-new-uran…
Areva. (2013). Uranium processing. Retrieved November 22, 2013, from Areva: http://www.areva.com/EN/operations-677/uranium-processing-from-ore-to-y…
Areva/EDF. Pressurized Water Reactor. Areva/EDF.
Australian Nuclear Science and Technology Organisation. (2009). The Thorium Fuel Cycle. Australian Nuclear Science and Technology Organisation.
Bel V. (2008). Bel V - Werking van een PWR. Retrieved from Bel V: http://www.belv.be/index.php?option=com_content&task=view&id=31&Itemid=…
Britannica. (2014, April 19). Thorium Processing. Retrieved November 28, 2013, from Britannica: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/593298/thorium-processing
Britannica. (2014, April 19). Thorium Processing - Britannica Online Encyclopedia. Retrieved November 21, 2013, from Britannica: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/593298/thorium-processing
Brookhaven National Laboratory. (2004). Optimization of heterogeneous uitilization of thorium in PWRs to enhance proliferation resistance and reduce waste. New York: Brookhaven National Laboratory.
Busse, M. (2000). OPTIMIZATION OF THORIUM-BASED SEED-BLANKET FUEL CYCLES FOR NUCLEAR POWER PLANTS. Massachusetts Institute of Technology.
Chang, K. (2002, Maart 5). Alvin Radkowsky, 86, Developer Of a Safer Nuclear Reactor Fuel. Retrieved Oktober 18, 2013, from The New York Times: http://www.nytimes.com/2002/03/05/world/alvin-radkowsky-86-developer-of…
Corporation, L. (2014, April 17). Lightbridge - History. Retrieved Oktober 28, 2013, from Lightbridge Corporation: http://www.ltbridge.com/leadership/history
CREG. (2010). Het nucleair akkoord in Duitsland en de toepassing ervan op België. CREG.
Dilorio, C. L., Knight, D. J., & Mancuso, M. P. (2012). Adoption of Thorium Power. Worchester Polytechnic Institute.
Dollarkoers. (2014, April 27). Historie van de EUR/USD dollarkoers in mei 2005. Retrieved from Dollarkoers: http://www.dollarkoers.nl/historie/2005/
Du Toit, M. H. (2013). Introducing advanced thorium-based fuel cycles in SA : an evolutionary approach. North-West University.
Elkhadrawi, A. (2008). Thorium Based Nuclear Reactors. University of Surrey.
Environmental Protection Agency. (2014, Februari 28). Thorium| Radiation Protection| US EPA. Retrieved Oktober 14, 2013, from Environmental Protection Agency: http://www.epa.gov/radiation/radionuclides/thorium.htm
Exchange Rates. (2014, Mei 10). US Dollar to Euro. Retrieved Februari 19, 2014, from Exchange Rates: http://www.exchangerates.org.uk/
FANC. (2013). De belangrijkste dosislimieten. Retrieved Februari 17, 2014, from FANC: http://www.fanc.fgov.be/nl/page/de-belangrijkste-dosislimieten/1184.aspx
Holly, E. (2013, Augustus 28). Thorium waiting in the wings. Retrieved Oktober 16, 2013, from Institution of Mechanical Engineers: http://www.imeche.org/news/engineering/thorium-waiting-in-the-wings
HowStuffWorks. (2014, Maart 12). Howstuffworks "How nuclear bombs work". Retrieved from HowStuffWorks: http://science.howstuffworks.com/nuclear-bomb1.htm
Hyperphysics. Implosion Detonation. Nuclear Weapons. Hyperphysics.
Hyperphysics. Implosion Type. Nuclear Weapons. Hyperphysics.
International Atomic Energy Agency. (2005). Thorium fuel cycle — Potential benefits and challenges. Vienna: International Atomic Energy Agency.
International Atomic Energy Agency. (2014). PRIS - Country Statistics. Retrieved Januari 15, 2014, from International Atomic Energy Agency: http://www.iaea.org/PRIS/CountryStatistics/CountryDetails.aspx?current=…
Johnnydepp-zone. Bomb Soup. Bomb Soup. Johnnydepp-zone.
Lightbridge Corporation. (2009). Thorium-based Seed and Blanket Fuel. Retrieved Februari 20, 2014, from Lightbridge Corporation: http://www.ltbridge.com/fueltechnology/thoriumbasedseedandblanketfuel
Lightbridge Corporation. (2010). On the practical use of Lightbridge thorium-based fuels for nuclear power generation. Lightbridge Corporation.
Look for chemicals. (2014, Mei 8). Conversion of uranium. Retrieved from Look for chemicals: http://www.lookchem.com/Chempedia/Chemical-Technology/Inorganic-Chemica…
Malone, J. (2014, Januari 17). Radkowsky Thorium Fuel. (S. D. Belder, Interviewer)
Martin, R. (2012). SuperFuel: Thorium, the Green Energy Source for the Future. New York: Palgrave Macmillan.
Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. (2013, Mei 9). Reactor for preparing uranium trioxide. Retrieved from Google Patents: http://www.google.com/patents/US4399106
Nationale Bank van België. (2011). De Belgische nucleaire schaarsterente. Nationale Bank van België.
Negev, B.-G. U. (2005, December 18). The Engineering Faculty - Nuclear Energy - RTF. Retrieved Oktober 20, 2013, from Ben-Gurion University of the Negev : http://web.bgu.ac.il/Eng/engn/nuclear/research/NucEnergy/RTF.htm
News, W. (2002, Februari 22). World News. Retrieved Oktober 17, 2013, from Alvin Radkowsky - World News: http://article.wn.com/view/2002/02/22/Alvin_Radkowsky/#/wiki0
NIRAS. (2014, Mei 10). Ontsmetting en recyclage. Retrieved from NIRAS: http://www.niras.be/content/ontsmetting-en-recyclage
Raitses, G., Galperin, A., & Todosow, M. (2012). Non-Proliferative, Thorium-Based, Core and Fuel Cycle for Pressurized Water Reactors. Upton, New York: Brookhaven National Laboratory.
Rate Inflation. (2014, Mei 9). Euro area historical CPI. Retrieved from Rate Inflation: http://www.rateinflation.com/consumer-price-index/euro-area-historical-…
Schaffer, M. B. (2013). Abundant thorium as an alternative nuclear fuel: Important waste disposal and weapon proliferation advantages. Energy Policy, 4-12.
Schopflin, V. A. (2011). The use of Thorium Uranium Dioxide in Current Pressurized Water Reactors. Hartford: Rensselaer Polytechnic Institute.
Serfontein, D. E., & Mulder, E. J. (2013). Thorium-based fuel cycles: Reassessment of fuel economics and proliferation risk. Potchefstroom: North-West University.
The Federal Reserve Bank of Minneapolis. (2014, Mei 10). What is a dollar worth? Retrieved from The Federak Reserve Bank of Minneapolis: http://www.minneapolisfed.org/community_education/teacher/calc/
The-Periled-Sea. Fukushima And Its Mafia Run Crew Get Real About Fuel Rod Removal. Fuel Rod assembly. The Periled Sea.
Thompson, L. (2010, November 28). Vitrification of Nuclear Waste. Retrieved Februari 12, 2014, from Standford: http://large.stanford.edu/courses/2010/ph240/thompson2/
Thorium. (2011). Thorium and Environment. Retrieved Oktober 15, 2013, from Thorium: http://www.thorium.tv/en/thorium_environment.php
U.S. News. (2014, Mei 21). Should nuclear power be expanded. Retrieved from U.S. News: http://www.usnews.com/debate-club/should-nuclear-power-be-expanded
Ueda, K. Fluidized Bed Reactor. Reactor for preparing uranium trioxide. MITSUI PETROCHEMICAL INDUSTRIES, LTD., Kasumi, Japan.
Uranium One. (2014, Mei 8). What is ISL mining? Retrieved from Uranium One: http://www.uranium1.com/index.php/en/mining-operations/what-is-isl-mini…
Van Horenbeek, J. (2013, September 20). Radioactief afval druppelt uit vijf vaten bij Belgoprocess in Dessel. De Morgen.
Voncken, J. (2010). Zeldzame Aardelementen. Kennislink.
Westinghouse Electric Corporation. (1984). The Westinghouse pressurized water reactor nuclear power plant. Westinghouse Electric Corporation.
Wikipedia. (2014, Mei 10). Ion-exchange resin. Retrieved from Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Ion-exchange_resin
Wikipedia. (2014, Mei 10). Radioactive Waste. Retrieved from Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Radioactive_waste
Word Nuclear Association. (2014). Conversion. Retrieved November 22, 2013, from World Nuclear Association: http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichm…
World Nuclear Association. (2012). Radioactivity in some natural and other materials. Retrieved Januari 25, 2013, from Radiation and life: http://www.world-nuclear.org/info/Safety-and-Security/Radiation-and-Hea…
World Nuclear Association. (2014). Nuclear Fuel Fabrication. Retrieved November 23, 2013, from World Nuclear Association: http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Conversion-Enrichm…
World Nuclear Association. (2014). Nuclear Power Economics. Retrieved Januari 15, 2014, from World Nuclear Association: http://www.world-nuclear.org/info/Economic-Aspects/Economics-of-Nuclear…
World Nuclear Association. (2014). Radioactive Waste Management. Retrieved Januari 25, 2014, from World Nuclear Association: http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Nuclear-Wastes/Rad…
World Nuclear Association. (2014). Thorium. Retrieved Januari 25, 2013, from World Nuclear Association: http://www.world-nuclear.org/info/current-and-future-generation/thorium/
