Deze maand is het zestig jaar geleden dat in Engeland de eerste kerncentrale in gebruik werd genomen. Hoe staat de energiebron die zo veel beloofde er nu voor?

Het was een gedenkwaardig moment, toen de Britse koningin Elizabeth de Calder Hall kerncentrale op 17 oktober 1956 in bedrijf stelde, de eerste die stroom ging leveren aan het elektriciteitsnet. De handeling markeerde het begin van het nucleaire tijdperk, het vreedzame gebruik van kernsplijting als bron van energie.

Een gram uranium-235 levert net zo veel energie als 2500 liter benzine

De euforie in die dagen was groot. Kernenergie beloofde een onuitputtelijke bron van energie. Kernkrachten zijn zo veel sterker dan die van chemische verbindingen, dat een gram uranium-235 net zo veel energie levert als 2500 liter benzine. De beheersing van die krachten voor vreedzaam gebruik gold als een ultiem bewijs van menselijk vernuft. En voor alle duidelijk: dat geldt nog steeds, niks valt daar op af te dingen, hoe omstreden kernenergie op dit ogenblik ook mag zijn.


Hausse

De bouwhausse van kernreactoren begon in de jaren zestig van de vorige eeuw, en bereikte zijn hoogtepunt midden jaren zeventig en tachtig, toen er in een jaar tijd 25 respectievelijk 33 nieuwe kerncentrales aan het net werden gekoppeld.

Aantal kernreactoren dat in en uit bedrijf is genomen.© WNISR2016

Sindsdien is de groei er uit. Het geïnstalleerde vermogen kernenergie is sinds 1990 nauwelijks meer veranderd, en de afgelopen jaren zelfs iets minder geworden, aldus het World Nuclear Industry Status Report van 2016.

Er verdwijnt meer nucleair vermogen dan er bij komt

Het ziet er ook niet naar uit dat daar snel verandering in komt. Volgens cijfers van het Internationale Atoomenergie Agentschap IAEA is het vermogen aan kerncentrales dat sinds 1956 uit bedrijf is genomen met 61.395 MW net iets groter dan het vermogen van 59.218 MW dat momenteel in constructie is. Het totale opgestelde vermogen aan kernenergie omvat momenteel 392.082 MW.

Vanwaar die stagnatie?

Een direct effect hadden de grote rampen met kerncentrales, en dan met name die van Tsjernobyl in 1986. Zo was in Nederland het eerste kabinet Lubbers van plan om drie nieuwe kerncentrales te bouwen, maar daar werd direct na die ramp van af gezien. Ook wereldwijd markeert Tsjernobyl een enorme teruggang in het aantal nieuw gebouwde centrales.

Aantal kerncentrales in bedrijf en hun gemeenschappelijke vermogen.© WNISR2016

Het indirecte effect van Tsjernobyl was dat er aan kerncentrales steeds hogere veiligheidseisen werden gesteld; dat was de enige manier waarop overheden nog iets van maatschappelijk draagvlak konden behouden nu het enthousiasme van de eerste decennia van het nucleaire tijdperk was omgeslagen in, op zijn zachtst gezegd, twijfels en zorgen.


Inherent veilig

De nucleaire gemeenschap pakte die nieuwe veiligheidseisen op door na te denken over nieuwe typen kerncentrales, die alle als gemeenschappelijk moesten hebben dat ze inherent veilig zijn. Mocht de koeling uitvallen, mochten pompen het niet meer doen, de kerncentrale zou dan vanzelf tot stilstand komen zonder een kernsmelt of explosies van waterstof. Tal van ontwerpen van deze zogeheten Generatie IV kernreactoren zagen het licht, maar het bleven tekentafelontwerpen.


De industrie koos voor het bestaande type

De nucleaire industrie koos ervoor om aan de bestaande typen kernreactoren vast te houden, met name de drukwaterreactor (Pressurised Water Reactor PWR), waarbij het primaire circuit de warmte van de kernstaven afvoert met water onder een druk van zo’n 160 atmosfeer. De temperatuur van het water kan dan oplopen tot 345 °C voordat het begint te koken. Ruim de helft van het bestaande nucleaire park is van het type PWR, van de recent gebouwde of momenteel in aanbouw is meer dan 90% een PWR, zie het overzicht van de World Nuclear Association.

Om aan de steeds strengere veiligheidseisen te voldoen, zijn de PWR’s weliswaar gemoderniseerd, met typen als de AP1000 van het Amerikaans Westinghouse (nu Toshiba) of de EPR van het Franse Arreva (nu EDF), maar de essentie van de nucleaire techniek is nog steeds dezelfde. Het verschil is alleen dat er steeds meer voorzieningen zijn toegevoegd, waardoor de centrales complexer zijn geworden.


Steeds duurder

Het gevolg van de keuze van de nucleaire industrie voor deze route is dat het bouwen van een kerncentrale steeds duurder is geworden. Zo bedragen de kosten van de nieuw te bouwen twee EPR’s van 1600 MW elk in het Britse Hinkley Point twaalf miljard euro per stuk, die van de twee AP1000’s van 1215 MW elk in het Amerikaanse Vogtl een kleine tien miljard euro per stuk.

De prijs per kW kernenergie is gestegen van 1400 naar 5000 euro

Het gevolg van die steeds hoge investeringskosten is dat de prijs van kernenergie per kilowatt capaciteit de afgelopen decennia - voor inflatie gecorrigeerd - is gestegen van 1400 euro per kW naar ruim 5000 per kW in 2013, aldus gegevens van de Amerikaanse Energie Informatiedienst EIA. Uiteraard hebben die hoge kosten te maken met het geringe aantal kerncentrales dat momenteel in aanbouw is, maar dat is ook een consequentie om het vermogen per centrale steeds hoger te maken omdat de nucleaire industrie daarmee per kW de laagste kosten denkt te bereiken.

Nu zitten bij een kerncentrale, net als bij wind- en zonne-energie, de hoogste kosten in de investeringsfase, de brandstof is nog steeds relatief goedkoop. Een betere maat is dan ook wat het in de loop van de levensduur van een kerncentrale kost om een MWh elektriciteit te produceren, de zogeheten Levelized Cost. De schatting die datzelfde EIA maakt van die kosten in 2022 pakt voor geavanceerde kernenergie tamelijk rampzalig uit: met 91,6 euro per MWh hoort die tot een van de hoogste, die van wind op land met 46,8 euro per MWh de laagste.

De elektriciteitskosten van kernenergie zijn twee maal van die van wind op land

Kortom, de nucleaire industrie heeft met de verbetering van het bestaande PWR-concept een weg gekozen die deze vorm van energie zo langzamerhand uit de markt drukt. En dan is nog geen woord gezegd over het nucleaire afval en de daarbij horende veiligheidsrisico’s en kosten.


Waarom geen subsidie voor bespaarde CO2?

Inmiddels heeft kernenergie, los van zijn energiebelofte, er een belangrijk pro-argument bij gekregen: energieproductie zonder het broeikasgas CO2. Dat zou dus een argument kunnen zijn om moderne kerncentrales een flinke subsidie te geven, zoals dat in Nederland bijvoorbeeld ook met windenergie op zee gebeurt. Het grote verschil is dat die kosten van wind op zee aantoonbaar flink aan het dalen zijn, hier wordt de industrie dus over een aanvangsdrempel geholpen, terwijl daarvan met de huidige moderne versies van de PWR geen sprake is, eerder het omgekeerde gebeurt.


Vierde generatie

Inmiddels zijn er initiatieven om de impasse waar de nucleaire industrie in terecht is gekomen te doorbreken door te werken aan generatie IV-reactoren die wel inherent veilig zijn, zoals de gesmolten zoutreactor en de pebble bed reactor. Die zouden vanwege de eenvoudiger te bereiken veiligheidseisen ook aanzienlijk goedkoper gefabriceerd kunnen worden.

In de VS zijn dat soort initiatieven te vinden bij start-ups als Transatomic Power ('Kernenergie uit nucleair afval') en het Canadese Terrestial Energy ('Nieuw type kerncentrale in de VS'), dat onlangs een gegarandeerde lening ontving om een 400 MW modulaire gesmolten zoutreactor te bouwen die volgens ceo Simon Irish zou kunnen leveren voor 40 tot 50 euro per MWh.

Het meest kansrijk lijkt de ontwikkeling van nieuwe reactortypen in China, het enige land dat gezien zijn enorm groeiende energiebehoefte flink investeert in nieuwe kerncentrales. De China Nuclear Engineering Corporation werkt aan een pebble bed testreactor, de HTR-PM. De verwachting is dat deze 250 MW-centrale ergens volgend jaar in bedrijf gaat. Het Shanghai Instituut of Nuclear Applied Physics werkt momenteel aan een gesmolten zoutreactor. De planning is nu dat een eerste 2 MW testreactor in 2018 gereed is, een 100 MW demonstratiereactor zou dan in 2035 in bedrijf worden genomen.


Europa blijft achter

De kans dat er in Europa zo’n proefreactor gebouwd gaat worden is uiterst klein. Weliswaar zijn  er diverse landen voorstanders van de gesmolten zoutreactor te vinden, in Nederland bijvoorbeeld de Stichting Thorium MSR, maar op politiek niveau liggen de kaarten ronduit ongunstig. Duitsland wil geen kernenergie meer, Frankrijk zet alles op alles om voor de EPR nieuwe markten aan te boren en het Verenigd Koninkrijk laat zijn nieuwe centrales door Frankrijk bouwen. Een gemeenschappelijk Europees initiatief zit er dus niet in, en het is niet waarschijnlijk dat een van de afzonderlijke EU-landen de risico’s van een nog niet bewezen technologie voor zijn rekening wil nemen. Nog los van het maatschappelijk draagvlak ervoor.

De industrie houd vast aan het spelen met zijn bekende nucleaire kaarten, terwijl het energiespel flink is veranderd

Het aandeel van kernenergie in de totale energieproductie is sinds de gloriedagen van weleer alleen maar aan het dalen, ook de huidige plannen voor de bouw van nieuwe centrales brengen daarin geen verandering.

Het toepassen van wezenlijk betere reactorontwerpen, gecombineerd met een resolute oplossing voor het probleem van het nucleaire afval, zouden  kernenergie een toonaangevende rol kunnen geven in het tegengaan van de opwarming van de aarde. Maar dat vereist een lange termijnbenadering van de nucleaire industrie waarop vooralsnog geen zicht is. De industrie houdt vast aan het spelen met zijn bekende nucleaire kaarten, terwijl het energiespel inmiddels flink is veranderd.