KernenergieKernenergie

Mark Noorman

&

Dennis de Jong

KernenergieKernenergie

Hoe werkt het?Hoe werkt het?

--

Voor- en nadelenVoor- en nadelen

Even opfrissen….Even opfrissen….

Even wat leren voor de Even wat leren voor de vergelijkingen aan bod komen…vergelijkingen aan bod komen…

AtomenAtomen

Alles om ons heen bestaat uit Alles om ons heen bestaat uit atomen. Door atomen wordt alles atomen. Door atomen wordt alles om ons heen gevormd. Ze hebben om ons heen gevormd. Ze hebben een kern, en hieromheen zweveneen kern, en hieromheen zweven één of meerdere elektronen. Deze één of meerdere elektronen. Deze elektronen zweven niet zomaar elektronen zweven niet zomaar

wat,wat, maar zweven op een bepaalde maar zweven op een bepaalde baan. De kern bestaat weeruit baan. De kern bestaat weeruit kerndeeltjes: de protonen en de kerndeeltjes: de protonen en de neutronen. Het aantal van die neutronen. Het aantal van die kerndeeltjes bepaalt hoe zwaar eenkerndeeltjes bepaalt hoe zwaar eenatoom is. Een atoom die voor atoom is. Een atoom die voor het ontwikkelen van kernenergie het ontwikkelen van kernenergie gebruikt wordt is het uranium, het gebruikt wordt is het uranium, het allerzwaarste atoom. Deze bestaat allerzwaarste atoom. Deze bestaat

uituit235 kerndeeltjes.235 kerndeeltjes.

Helaas vallen zulke zware atomen als uranium langzaam uit elkaar. Helaas vallen zulke zware atomen als uranium langzaam uit elkaar. Nog Nog

zwaardere atomen, die ooit bestonden, zijn allemaal verdwenen, zwaardere atomen, die ooit bestonden, zijn allemaal verdwenen, doordat ze te doordat ze te

snel uit elkaar vielen. Uranium echter, valt zo langzaam uit elkaar dat snel uit elkaar vielen. Uranium echter, valt zo langzaam uit elkaar dat er zelfs er zelfs

nog genoeg over is na miljoenen jaren. Het afbreken (splijten) van nog genoeg over is na miljoenen jaren. Het afbreken (splijten) van uraniumatoomkern kan ook worden versneld. Dit kunnen we doen uraniumatoomkern kan ook worden versneld. Dit kunnen we doen

door door neutronen af te schieten richting de atomen. Als de kern geraakt neutronen af te schieten richting de atomen. Als de kern geraakt

wordt door wordt door zo’n neutron, splijt de atoom in brokstukken en neutronen. Die zo’n neutron, splijt de atoom in brokstukken en neutronen. Die

brokstukken brokstukken noemen we ook wel splijtingsproducten. Bij deze splitsing komt noemen we ook wel splijtingsproducten. Bij deze splitsing komt

warmte vrij. Diewarmte vrij. Diewarmte (energie) wordt gebruikt in de kerncentrales om de warmte (energie) wordt gebruikt in de kerncentrales om de

kernenergie op tekernenergie op tewekken. De vrijgekomen neutronen kunnen ook weer andere atomen wekken. De vrijgekomen neutronen kunnen ook weer andere atomen

doen doen splijten. Ook daar komen weer neutronen en brokstukken vrij. Zo blijft splijten. Ook daar komen weer neutronen en brokstukken vrij. Zo blijft

het het allemaal doorgaan, oftewel: je krijgt een allemaal doorgaan, oftewel: je krijgt een kernreactiereactie of kernreactiereactie of

kernsplijting:kernsplijting:

Kernreactie - kernsplijtingKernreactie - kernsplijting

Waarom uranium?Waarom uranium?

Door middel van uranium kunnen we energie opwekken wat met geen enkeleDoor middel van uranium kunnen we energie opwekken wat met geen enkeleandere brandstof lukt. Het uranium werd voor het eerst bekend in 1789 vlak naandere brandstof lukt. Het uranium werd voor het eerst bekend in 1789 vlak nade ontdekking van de planeet Uranus. Uranium is niet zeldzaam, het komtde ontdekking van de planeet Uranus. Uranium is niet zeldzaam, het komtover de hele wereld voor in verschillende ertsen. De plekken waar uranium over de hele wereld voor in verschillende ertsen. De plekken waar uranium wordt opgegraven moet er per stukje erts voldoende uranium in zitten. Anderswordt opgegraven moet er per stukje erts voldoende uranium in zitten. Andersis het de moeite niet waard. In Australië, Niger, Canada, de Verenigde Staten is het de moeite niet waard. In Australië, Niger, Canada, de Verenigde Staten en Zuid-Afrika is dit het geval. Helaas is slechts 0.7% van het uranium geschikten Zuid-Afrika is dit het geval. Helaas is slechts 0.7% van het uranium geschikt voor kerncentrales. Een kerncentrale werkt beter als dat percentage voor kerncentrales. Een kerncentrale werkt beter als dat percentage hoger is: 3 of 4%. Daarom wordt het aantal procent splijtbare uranium eerst hoger is: 3 of 4%. Daarom wordt het aantal procent splijtbare uranium eerst verhoogd, dat heet verrijken. Het uranium dat verrijkt is wordt in een fabriek verhoogd, dat heet verrijken. Het uranium dat verrijkt is wordt in een fabriek geperst tot tabletjes van één centimeter groot. Twee van deze tabletjes staan geperst tot tabletjes van één centimeter groot. Twee van deze tabletjes staan gelijk aan het elektriciteit gebruik van één persoon per jaar. De tabletten gelijk aan het elektriciteit gebruik van één persoon per jaar. De tabletten worden daarna opgeslagen in hermetisch afgesloten staven. De worden daarna opgeslagen in hermetisch afgesloten staven. De splijtstofstaven. Een splijtstofelement bestaat uit 205 staven. 121 van deze splijtstofstaven. Een splijtstofelement bestaat uit 205 staven. 121 van deze elementen samen vormt de reactor. Alle splijtstofelementen blijven in de elementen samen vormt de reactor. Alle splijtstofelementen blijven in de reactor zolang er genoeg over is voor de warmteproductie. Dat duurt zo’n 4 totreactor zolang er genoeg over is voor de warmteproductie. Dat duurt zo’n 4 tot5 jaar. De reactor wordt slechts één keer per jaar opengemaakt om de 5 jaar. De reactor wordt slechts één keer per jaar opengemaakt om de splijtstof te wisselen. Meestal is slechts ¼ deel van de splijtstofelementen dansplijtstof te wisselen. Meestal is slechts ¼ deel van de splijtstofelementen dantoe aan verversing.toe aan verversing.

Het op gang brengen van zo’n kernreactie, is vrij ingewikkeld tegenwoordig.Het op gang brengen van zo’n kernreactie, is vrij ingewikkeld tegenwoordig.

De brokstukken zijn radioactief, dus is het niet de bedoeling dat die straling De brokstukken zijn radioactief, dus is het niet de bedoeling dat die straling

naar buiten komt. Daarom gebruiken we reactorvaten. Deze zijn hermetisch naar buiten komt. Daarom gebruiken we reactorvaten. Deze zijn hermetisch

afgesloten, oftewel er kan niks in het vat komen en uit het vat ontsnappen. In afgesloten, oftewel er kan niks in het vat komen en uit het vat ontsnappen. In

het reactorvat zijn uraniumtabletten opgestapeld in een staaf, de splijtstofstaaf.het reactorvat zijn uraniumtabletten opgestapeld in een staaf, de splijtstofstaaf.

De neutronen hebben een verschrikkelijk hoge snelheid. Wanneer ze niet De neutronen hebben een verschrikkelijk hoge snelheid. Wanneer ze niet

afgeremd worden, zijn ze zo snel, dat het geen effect heeft, wanneer ze eenafgeremd worden, zijn ze zo snel, dat het geen effect heeft, wanneer ze een

atoom raken. Daarom ligt er ook water in het vat. De neutronen worden atoom raken. Daarom ligt er ook water in het vat. De neutronen worden

afgeremd door de waterdeeltjes. Hierdoor hebben ze een juiste snelheid voor afgeremd door de waterdeeltjes. Hierdoor hebben ze een juiste snelheid voor

het in stukken breken van de uraniumatomenhet in stukken breken van de uraniumatomen. . Het water zorgt er ook voor datHet water zorgt er ook voor dat

de warmte afgevoerd wordt. de warmte afgevoerd wordt.

De afgevoerde energie (de warmte) wordt omgezet tot stoom, dit stoom wordtDe afgevoerde energie (de warmte) wordt omgezet tot stoom, dit stoom wordt

omgezet tot elektriciteit.omgezet tot elektriciteit.

Het opwekken van een kernreactieHet opwekken van een kernreactie

Nadelen, nadelen…Nadelen, nadelen…

Wat is er nu mis met Wat is er nu mis met kernenergie?kernenergie?

Nadeel: StralingenNadeel: Stralingen

In de wereld zijn er allerlei stralingen actief. Sommigen daarvan zijn gevaarlijk In de wereld zijn er allerlei stralingen actief. Sommigen daarvan zijn gevaarlijk

en kunnen je beschadigen. Radioactieve straling is er daar één van. Een kleineen kunnen je beschadigen. Radioactieve straling is er daar één van. Een kleine

dosis is niet erg, maar te veel is niet goed. Om even te bewijzen dat een beetjedosis is niet erg, maar te veel is niet goed. Om even te bewijzen dat een beetje

geen kwaad kan: Overal om ons heen is radioactieve straling: in de lucht, ingeen kwaad kan: Overal om ons heen is radioactieve straling: in de lucht, in

het water, overal! Radioactieve straling ontstaat wanneer er atoomkernen het water, overal! Radioactieve straling ontstaat wanneer er atoomkernen

veranderen. Met kernenergie is dit het geval, in grote getale. Hierdoor komt dusveranderen. Met kernenergie is dit het geval, in grote getale. Hierdoor komt dus

veel straling vrij en deze straling kan je organen beschadigen. Dit is voor veelveel straling vrij en deze straling kan je organen beschadigen. Dit is voor veel

mensen een reden om kernenergie af te wijzen. Natuurlijk is dit te begrijpen, mensen een reden om kernenergie af te wijzen. Natuurlijk is dit te begrijpen,

maar toch wordt er dan ook heel voorzichtig met kernenergie om gegaan. Alsmaar toch wordt er dan ook heel voorzichtig met kernenergie om gegaan. Als

er wat fout gaat is het een ramp, maar over het algemeen moet het goed gaan er wat fout gaat is het een ramp, maar over het algemeen moet het goed gaan

met alle beveiliging die gebruikt wordt…….met alle beveiliging die gebruikt wordt…….

Wat wordt er gedaan tegen stralingen?Wat wordt er gedaan tegen stralingen?

In het reactorvat is de constructie zo dat de splijtproducten al binnen wordenIn het reactorvat is de constructie zo dat de splijtproducten al binnen wordengehouden door een volledig gasdichte buis. Deze buizen worden voor en nagehouden door een volledig gasdichte buis. Deze buizen worden voor en nadeze productie altijd gecheckt. Hierdoor kan geen straling vrijkomen.deze productie altijd gecheckt. Hierdoor kan geen straling vrijkomen.Het reactorvat zelf heeft ook een goede beveiliging: wanden van 18 centimeterHet reactorvat zelf heeft ook een goede beveiliging: wanden van 18 centimeterstaal van goede kwaliteit. Ook worden door verschillende machines voor, nastaal van goede kwaliteit. Ook worden door verschillende machines voor, naén tijdens het proces de wanden op lekdichtheid gecontroleerd.én tijdens het proces de wanden op lekdichtheid gecontroleerd.De (goedgekeurde) centrales zijn omhult door een zwaar betonnen muur +De (goedgekeurde) centrales zijn omhult door een zwaar betonnen muur +gasdichte buizen van staal. Zo zouden bij een ramp alle radioactieve gasdichte buizen van staal. Zo zouden bij een ramp alle radioactieve Stralingen binnen gehouden moeten worden.Stralingen binnen gehouden moeten worden.Wanneer al deze beveiliging faalt, zit er om de betonnen bunker een stuk lucht Wanneer al deze beveiliging faalt, zit er om de betonnen bunker een stuk lucht en daarna nóg een grote muur van beton. Deze zou de laatste beetjes stralingen daarna nóg een grote muur van beton. Deze zou de laatste beetjes straling moeten absorberen indien nodig. Behalve de barrières zijn er ook anderemoeten absorberen indien nodig. Behalve de barrières zijn er ook andere voorzorgsmaatregelen die de kerncentrale nog veiliger maken, alle systemen voorzorgsmaatregelen die de kerncentrale nog veiliger maken, alle systemen zijn namelijk dubbel of zelfs 3 tot 4 keer uitgevoerd. Als er een storing bij eenzijn namelijk dubbel of zelfs 3 tot 4 keer uitgevoerd. Als er een storing bij een pomp is kan er een reserve pomp worden ingeschakeld. Voor stroomstoringenpomp is kan er een reserve pomp worden ingeschakeld. Voor stroomstoringen kunnen er 5 noodstroomdiesels ingeschakeld worden.kunnen er 5 noodstroomdiesels ingeschakeld worden.

Nadeel: het afvalNadeel: het afval

Het afval dat nucleaire industrie is zeer weinig vergleken met andere bedrijven.Het afval dat nucleaire industrie is zeer weinig vergleken met andere bedrijven.Het afval is radioactief en dat zal het ook heel lang blijven. Daarom moet menHet afval is radioactief en dat zal het ook heel lang blijven. Daarom moet mener voorzichtig mee omgaan. Voor de manier van opslaan zijn er twee er voorzichtig mee omgaan. Voor de manier van opslaan zijn er twee oplossingen: de zoutmijnen in Duitsland zijn heel geschikt voor het bergen vanoplossingen: de zoutmijnen in Duitsland zijn heel geschikt voor het bergen vanhet radioactief afval. De zoutlagen zijn al miljoenen jaren onaangetast. Door het radioactief afval. De zoutlagen zijn al miljoenen jaren onaangetast. Door het steenzout zou het afval niet in het milieu kunnen komen totdat het op eenhet steenzout zou het afval niet in het milieu kunnen komen totdat het op eenbepaald niveau is. Is andere landen wordt er gedacht om het afval in bepaald niveau is. Is andere landen wordt er gedacht om het afval in rotsformaties of kleilagen op te slaan. In Nederland kiezen ze voor een andererotsformaties of kleilagen op te slaan. In Nederland kiezen ze voor een andereoplossing, het afval bovengronds opslaan voor minstens een eeuw. Dat oplossing, het afval bovengronds opslaan voor minstens een eeuw. Dat gebeurt bij COVRA: de Centrale Organisatie voor Radioactief Afval in Borssele.gebeurt bij COVRA: de Centrale Organisatie voor Radioactief Afval in Borssele.Daar wordt onder andere ook radioactief afval van ziekenhuizen opgeslagen. Daar wordt onder andere ook radioactief afval van ziekenhuizen opgeslagen. Je kunt qua schadelijkheid radioactief afval van een kernenergiecentrale Je kunt qua schadelijkheid radioactief afval van een kernenergiecentrale onderverdelen in twee groepen:onderverdelen in twee groepen:

Laag en middelradioactief afval kan je gewoon vastpakken. Bij Laag en middelradioactief afval kan je gewoon vastpakken. Bij hoogradioactief afval kan dat niet, hier heb je speciaal gereedschap voor hoogradioactief afval kan dat niet, hier heb je speciaal gereedschap voor nodig. Voorbeelden van laag en middelradioactief materiaal zijn kleding, nodig. Voorbeelden van laag en middelradioactief materiaal zijn kleding, papier, isolatiemateriaal, filters en reinigingsafval. Het hoogradioactief afvalpapier, isolatiemateriaal, filters en reinigingsafval. Het hoogradioactief afvalkomt voor 80% uit ziekenhuizen en voor 20% uit kerncentrale Borssele. komt voor 80% uit ziekenhuizen en voor 20% uit kerncentrale Borssele. Het afval verliest na ongeveer 50 jaar het meeste van zijn radioactiviteit en Het afval verliest na ongeveer 50 jaar het meeste van zijn radioactiviteit en kan dan behandelt worden als normaal afval. Hoogradioactief materiaal kan dan behandelt worden als normaal afval. Hoogradioactief materiaal bestaat uit splijtingsproducten. Omdat kerncentrale Borssele het bestaat uit splijtingsproducten. Omdat kerncentrale Borssele het radioactieve materiaal niet in een geschikte verpakking kan doen wordt hetradioactieve materiaal niet in een geschikte verpakking kan doen wordt hetopgestuurd naar Cogéma in Frankrijk per trein. Daar kunnen ze dat wel. opgestuurd naar Cogéma in Frankrijk per trein. Daar kunnen ze dat wel. Nadat dit gedaan is komt het ook weer terug per trein, waarna het laag en Nadat dit gedaan is komt het ook weer terug per trein, waarna het laag en middelradioactief afval wordt opgeslagen in betonnen buizen. Het wordt in middelradioactief afval wordt opgeslagen in betonnen buizen. Het wordt in de veilige opslagruimtes bij de COVRA gezet. Hoogradioactief wordt daarde veilige opslagruimtes bij de COVRA gezet. Hoogradioactief wordt daarvoor 100 jaar opgeslagen, maar na die 100 jaar is de radioactiviteit nog nietvoor 100 jaar opgeslagen, maar na die 100 jaar is de radioactiviteit nog nietweg. Daarom wordt het vervolgens onder de grond opgeslagen. Helaas is weg. Daarom wordt het vervolgens onder de grond opgeslagen. Helaas is ook dit natuurlijk niet dé oplossing…ook dit natuurlijk niet dé oplossing…

Laag- en middelradioactief en hoogradioactief afval

ConclusieConclusie

Kernenergie is niet zo heel gevaarlijk, als er maar zorgvuldig mee omgegaan Kernenergie is niet zo heel gevaarlijk, als er maar zorgvuldig mee omgegaan

wordt. Daarom is het eigenlijk zo slecht nog niet. Natuurlijk is het nog beter omwordt. Daarom is het eigenlijk zo slecht nog niet. Natuurlijk is het nog beter om

een energiesoort uit te vinden met minder risico, maar op dit moment is een energiesoort uit te vinden met minder risico, maar op dit moment is

kernenergie geen ramp.kernenergie geen ramp.

Wijzelf vinden daarom, dat kernenergie wél vervangen moet worden, maar dat Wijzelf vinden daarom, dat kernenergie wél vervangen moet worden, maar dat

op dit moment geen acties gehouden moeten worden tegen kernenergie. op dit moment geen acties gehouden moeten worden tegen kernenergie.

Kernenergie is gewoon nog nodig. Wanneer de duurzame energietechnieken Kernenergie is gewoon nog nodig. Wanneer de duurzame energietechnieken

verbetert worden en klaar zijn om de hele wereld te voorzien van elektriciteit, verbetert worden en klaar zijn om de hele wereld te voorzien van elektriciteit,

mag kernenergie verdwijnen. Tot die tijd is kernenergie gewoon nog de beste mag kernenergie verdwijnen. Tot die tijd is kernenergie gewoon nog de beste

manier om de mensen van stroom te voorzien!manier om de mensen van stroom te voorzien!

KernenergieKernenergie

De oplossing voor het De oplossing voor het energie- en energie- en

broeikasprobleem?broeikasprobleem?

Voor- en nadelen Voor- en nadelen kernenergiekernenergie

• VoordelenVoordelen

• NadelenNadelen

• Groene stroomGroene stroom

• UraniumwinningUraniumwinning

• UraniumvoorraadUraniumvoorraad

VoordelenVoordelen

• Extra energiebron naast olie.Extra energiebron naast olie.

• Hoge energie dichtheid grondstof.Hoge energie dichtheid grondstof.– 1 Kilo kolen - 3 kilowattuur1 Kilo kolen - 3 kilowattuur– 1 kilo uranium - 40.000 kilowattuur1 kilo uranium - 40.000 kilowattuur

• Kleine centrales die veel energie Kleine centrales die veel energie leveren.leveren.

• Betaalbaar 4,7 - 6,2 cent/kilowattuur.Betaalbaar 4,7 - 6,2 cent/kilowattuur.

• Weinig COWeinig CO22 uitstoot. uitstoot.

NadelenNadelen

• Afval blijft lang radioactief.Afval blijft lang radioactief.

• Halfwaardetijd:Halfwaardetijd:– Uranium 235: 703,8 miljoen jaarUranium 235: 703,8 miljoen jaar– Uranium 238: 4,468 miljard jaarUranium 238: 4,468 miljard jaar– Plutonium: 7000 tot 80 miljoen jaarPlutonium: 7000 tot 80 miljoen jaar

• Afval lang opslaan.Afval lang opslaan.

NadelenNadelen

• Afval is giftig.Afval is giftig.

• Plutonium is extreem giftig: letale Plutonium is extreem giftig: letale dosis: enkele 100 picogrammen per dosis: enkele 100 picogrammen per kilogram lichaamsgewicht.kilogram lichaamsgewicht.

• Afval kan gebruikt worden voor het Afval kan gebruikt worden voor het maken van kernwapens.maken van kernwapens.

• Kans op kernramp.Kans op kernramp.

Groene stroom?Groene stroom?

• Bij stroomproductie in kerncentrale Bij stroomproductie in kerncentrale komt bijna geen COkomt bijna geen CO22 vrij. vrij.

• Bij uraniumwinning en -verwerking Bij uraniumwinning en -verwerking komt veel COkomt veel CO22 vrij. vrij.

• Hoe armer het erts hoe hoger de COHoe armer het erts hoe hoger de CO22 uitstoot per kilo uranium.uitstoot per kilo uranium.

• Geen oplossing broeikasprobleem.Geen oplossing broeikasprobleem.

Uranium winningUranium winning

• Uranium komt voor als een sporen Uranium komt voor als een sporen elementelement

• 100 ton grondstof > 1 ton uranium100 ton grondstof > 1 ton uranium100 ton uranium > 17,5 ton verrijkt 100 ton uranium > 17,5 ton verrijkt Uranium (4% U235)Uranium (4% U235)100 ton uranium > 0,7 ton uranium 100 ton uranium > 0,7 ton uranium 235235

Uranium voorraadUranium voorraad

• Bewezen voorraad 3,8 miljoen ton.Bewezen voorraad 3,8 miljoen ton.

• Nog te ontdekken 11 miljoen ton.Nog te ontdekken 11 miljoen ton.

• Als we kernenergie massaal gaan Als we kernenergie massaal gaan inzetten is de voorraad tussen 2010 inzetten is de voorraad tussen 2010 en 2020 uitgeput.en 2020 uitgeput.

• Voorraad energie in de vorm van olie Voorraad energie in de vorm van olie en gas is veel groter dan in uranium.en gas is veel groter dan in uranium.

• Geen oplossing Energieprobleem.Geen oplossing Energieprobleem.

Kernenergie is:Kernenergie is:

• Geen oplossing voor het Geen oplossing voor het broeikasprobleem.broeikasprobleem.

• Geen oplossing voor het Geen oplossing voor het energieprobleem. energieprobleem.