Gesmolten zout is de toekomst van kernenergie

Expertblog – 2 oktober 2023

Kernenergie is dikwijls onderwerp van verhitte discussies. De een ziet het als een onmisbaar component in de energietransitie, de ander ziet te veel bezwaren. Jonathan Moed, kernenergie-expert bij StartGreen beschrijft in dit blog waarom hij toekomst ziet in de nieuwe generatie kernreactoren.

Nodige basis

Er wordt nu veel zonne- en windenergie opgewekt. Dat gaat alleen maar meer worden de komende jaren. Dat is mooi, maar helaas fluctueert de energieopwek uit zon en wind sterk. De basis die we nodig hebben aan energie, wekken we nu nog op met kolen- en gascentrales zodat er altijd voldoende elektriciteit is. Daar willen we vanaf vanwege de relatief hoge uitstoot van broeikasgassen.

Basis veilig stellen

Je zou de energie uit wind en zon kunnen opslaan in batterijen. Daar heb je dan wel een enorme hoeveelheid batterijen voor nodig. Het is nog de vraag of daar voldoende (betaalbare) grondstoffen voor zijn. Zoals in je in het blog van Michiel hebt kunnen lezen, is opslaan van duurzaam opgewekte stroom in waterstof een alternatieve oplossing. Kernenergie is een ander alternatief dat voor een stabiele voorraad kan zorgen.

In mijn optiek moet je het allebei doen: het is niet het één of het ander. Je moet dus zowel in opslag investeren als kerncentrales bouwen voor een stabiele basis. Alleen, de huidige generatie kerncentrales kunnen de productie van energie niet snel op- en afschalen (rampen heet dat), zoals dat kan met gas- en kolencentrales. En dat is niet het enige nadeel van de huidige generatie reactoren.

Derde generatie reactoren

De huidige, derde generatie reactoren (‘gen three’) die nu in gebruik zijn, zijn zogenoemde lichtwaterreactoren, ook  wel LWR’s genoemd. Bij deze technologie wordt vaste brandstof (uranium en plutonium) gebruikt. De warmte die vrijkomt door kernsplijting wordt omgezet in stoom. De stoom drijft turbines aan en wekt zo elektriciteit op.

Nadelen en risico’s gen three

Aan LWR’s kleven echter een aantal nadelen. Ze produceren bij verbranding van uranium radioactief afval, dat door de lange radioactiviteit langdurige opslag en beheer vereist. Daarnaast is de brandstofefficiëntie beperkt: LWR’s kunnen slechts een klein deel van de energie uit uranium halen, voordat de brandstofstaven moeten worden vervangen. Het gevolg is een aanzienlijke hoeveelheid gebruikt splijtstofafval. Bovendien hebben LWR’s grote hoeveelheden koelwater nodig om te functioneren; water dat onttrokken wordt uit de natuurlijke omgeving.

Daarnaast zijn de risico’s van LWR’s aanzienlijk. Hoewel het uranium laagverrijkt is, kan het nog steeds worden gebruikt voor de productie van kernwapens. En dan is er nog het risico op een kernsmelting (meltdown). Wanneer de koeling niet meer werkt, raken de brandstofstaven oververhit en smelten door alles heen de grond in.

Tsjernobyl en Fukushima

In elke discussie over kernenergie vallen al snel de namen Tsjernobyl en Fukushima. Het verhaal van Tsjernobyl kent inmiddels vrijwel iedereen, onder andere door de razend populaire HBO-miniserie Chernobyl uit 2019. In Fukushima werden op 11 maart 2011 de drie operationele reactoren in de centrale binnen enkele seconden na het begin van de aardbeving automatisch stilgelegd. De daaropvolgende tsunami beschadigde de noodgenerator, waardoor de reactor niet gekoeld kon worden. Dat leidde tot een meltdown. Door de meltdown zelf is niemand overleden of (tot op heden) ziek geworden. Wel eiste de zeebeving 18.000 slachtoffers.

Voordelen vierde generatie reactoren

Er wordt as we speak hard gewerkt aan vierde generatie generatoren, die gebaseerd zijn op een veel veiligere technologie. Ik zie vooral toekomst in de gesmolten-zoutreactor (molten salt reactor, afgekort als MSR). In deze technologie drijft de brandstof (thorium) in gesmolten zout. Thorium is veel minder radioactief dan uranium, je kunt er geen wapens van maken en er is veel meer van beschikbaar.

Daarnaast is het risico op meltdown bij gesmolten zout minimaal. Het thorium drijft zoals gezegd in gesmolten zout. Zodra dat zout te heet wordt, smelt de zogenoemde freeze plug,  loopt al het zout in een keer in een dump tank en stopt de kernreactie. Ook produceert een MSR-reactor veel minder langdurig nucleair afval: het afval van een gen-3-reactor is 10.000 jaar schadelijk radioactief, dat van een MSR ‘slechts’ 300 jaar. Dat is nog steeds lang, maar niet zo lang dat niemand in de toekomst nog weet waar het ligt opgeslagen.

Wie heeft beste ontwerp?

Omdat gesmolten-zoutreactoren kleiner zijn dan lichtwaterreactoren, kunnen ze wél snel op- en afschalen. Als we nu investeren in vierdegeneratie reactoren, kunnen deze straks dus die eerder genoemde rampable baseload leveren. Meerdere start-ups zijn hiermee bezig. Let wel: geen enkele partij heeft al een MSR-centrale gebouwd. Ze zijn allemaal nog op papier bezig. Alle berekeningen zijn op grond van simulaties. De vraag is dan: wie heeft het ontwerp voor iets wat echt werkt?

Degelijk en uitvoerbaar

Wij hebben uitgebreid due diligence gedaan en daaruit blijkt het ontwerp van het in Amsterdam gevestigde Thorizon het veelbelovendst. Hun ontwerp is degelijk en uitvoerbaar en maakt daardoor een goede kans om gerealiseerd te worden. De door Thorizon ontwikkelde thorium-gesmolten zoutreactor gebruikt bovendien – naast thorium – langlevend kernafval als brandstof.

Meer investeerders

Toen ik het ontwerp van Thorizon zag, was ik direct heel enthousiast. Ik heb heel veel met de oprichters van Thorizon gepraat. Uiteindelijk hebben wij met PDENH besloten er 3 miljoen euro in te investeren en hebben we er andere investeerders bij gezocht. De rest van de nodige 12,5 miljoen euro zijn geïnvesteerd door Positron Ventures, Invest-NL, Impuls Zeeland, Huisman Equipment en enkele informal investors. Gelukkig komen er steeds meer venture-capitalpartijen die investeren in deep tech. Ik heb dan ook geen enkele twijfel dat we de komende vier jaar nieuwe investeerders aan boord zullen krijgen.

Lees ook: PDENH investeert in reactor die kernafval omzet in CO2-vrije energie

Vrouwelijke CEO

Zoals bij elke investering die we doen, zijn we nauw betrokken bij de groei van Thorizon. We hebben ze geholpen het team compleet te krijgen. Begin mei hebben we een nieuwe CEO gevonden: Kiki Lauwers. Zij heeft bij commerciële bedrijven gewerkt zoals Bol.com en McKinsey én heeft een achtergrond in lucht- en ruimtevaarttechniek. Dat de nieuwe CEO van Thorizon een vrouw is, past goed bij de impactdoelstelling van StartGreen om diversiteit te bevorderen.

Nog geen beter alternatief

Als het een succes wordt, kunnen theoretisch 17 grote MSR-reactoren met een vermogen van 1000 MW heel Nederland van stroom voorzien. Hadden we er dan niet eerder mee moeten beginnen? Ja, zeker weten. Al in de jaren zestig werd er met gesmolten zout geëxperimenteerd. Nu is the second best time to start. Misschien is er over 15 jaar een nóg beter alternatief. Maar als je hier nu niet in investeert, is er ook een kans dat je straks géén beter alternatief hebt. Daarom investeren wij in Thorizon.