ECN: Technische kenmerken
Elektriciteitsproductie - Centrale productie
Feiten en Gegevens over Kernenergie
Wat zijn de technische kenmerken van kernenergie?
De energieproductie in een kerncentrale is gebaseerd op de splijting van atoomkernen van zware elementen, de zogenoemde splijtstoffen, waarbij materie wordt omgezet in energie. Door het instandhouden van een kettingreactie (het proces van opeenvolgende kernsplijtingen) wordt continu energie geproduceerd die via een aantal tussenstappen wordt gebruikt om een generator aan te drijven waarmee elektriciteit wordt geproduceerd. In de loop van de tijd zijn verschillende typen reactoren ontwikkeld. De typen reactoren die op dit moment het meest worden toegepast zijn de drukwaterreactor (Pressurized Water Reactor, PWR), zoals de kerncentrale Borssele, en de kokendwaterreactor (Boiling Water Reactor, BWR). In beide typen reactoren is een afgesloten stalen vat (reactorvat) geplaatst dat is gevuld met water. In het vat zit een constructie waarin een groot aantal splijtstofelementen is geplaatst (de reactorkern). Het water in het reactorvat wordt verhit met de energie die vrijkomt in de splijtstofelementen. Bij een drukwaterreactor wordt de warmte van het water uit het reactorvat gebruikt om in een zogenoemde stoomgenerator stoom te produceren. Deze stoom drijft een turbinegenerator aan waarmee elektriciteit wordt geproduceerd. Bij een kokendwaterreactor wordt de stoom direct in het reactorvat zelf geproduceerd.
Een kerncentrale gebruikt als brandstof splijtstof, die eerst moet worden geproduceerd uit natuurlijke grondstoffen. De meeste kerncentrales gebruiken verrijkt uranium als splijtstof. Het uraniumerts bestaat vrijwel geheel uit het isotoop uranium-238 (99,3%) en een kleine fractie uranium-235 (0,7%). Het gehalte uranium-235 wordt door verrijking verhoogd tot ongeveer 3 à 5%. In Nederland gebeurt dat met behulp van ultracentrifuges in Almelo. De stappen die moeten worden doorlopen om de splijtstof voor de kerncentrale te maken - de zogenoemde ‘front-end’ van de splijtstofcyclus - zijn: winning van het uraniumerts, onttrekken van uranium aan het erts, omzetting in gasvormig uranium hexafluoride, verrijking (waarbij het gehalte uranium-235 wordt verhoogd) en splijtstoffabricage. Na het gebruik van de splijtstof in de kerncentrale wordt de splijtstof opgeborgen (‘directe berging’) of hergebruikt (‘opgewerkt’). Deze ‘back-end’ van de splijtstofcyclus kent dus twee mogelijke routes. Bij directe berging wordt de gebruikte splijtstof eerst tijdelijk opgeslagen, daarna geconditioneerd om in een voor de eindberging geschikte vorm te worden gebracht. De huidige plannen voorzien in opslag in diep gelegen stabiele geologische formaties, zoals zout- en kleilagen of graniet. Bij het hergebruik wordt splijtstof teruggewonnen (uranium en het bij de kernsplijting gevormde plutonium) om weer te worden gebruikt als brandstof voor kerncentrales. De resterende fractie wordt verglaasd en, na een tijdelijke opslag, volgens de huidige plannen eveneens opgeslagen in diepgelegen stabiele geologische formaties.
