Kernenergie: de voor- en nadelen van deze ‘schone’ energie

Of we willen of niet, we stevenen af op een toekomst die doordrenkt is met nucleaire technologie. Van kernenergie tot medische doorbraken, van geavanceerde onderzoeksinstrumenten tot grondstofdelving tot kernwapens. Het Internationaal Atoomenergieagentschap (IAEA) voert daarom de laatste maanden een grootschalige campagne om kerntechnologie in een positiever daglicht te zetten. Met documentaires, advertenties en voorlichtingsprogramma’s wordt kerntechnologie gepresenteerd als dé oplossing voor bijna alles: klimaatverandering, medische vooruitgang, milieuproblemen, noem maar op. 

Hoog tijd om de kernwetenschap eens grondig onder de loep te nemen. Wat ís het eigenlijk precies? Hoe diep is kerntechnologie al verweven met ons dagelijks leven? Kan het werkelijk een antwoord bieden op de grote vraagstukken van onze tijd? En wat doen we met de minder rooskleurige kanten van het nucleaire verhaal – denk aan kernafval, kernrampen en geopolitieke risico’s en spanningen? Kortom: zijn we op weg naar een glorieuze hightech toekomst, of spelen we met vuur (nou ja, straling)?

{{ trans('customs.newsletter_signup.responsemsg') }}

{{ trans('customs.buttons.signup') }}

Vul een geldig emailadres in. {{ errors . email[0] }}

Atoombommen

Voordat we de diepte induiken, eerst een korte, ietwat droge, maar essentiële introductie – met dank aan Albert Einstein. Zijn E = mc² verklaart namelijk waarom kernreacties zoveel energie kunnen opleveren. Bij kernsplijting (soms ook kernsplitsing genoemd) wordt een zware atoomkern (zoals uranium-235 of plutonium-239) in twee of meer lichtere kernen gespleten. Een klein deel van de massa wordt hierbij omgezet in pure energie, een principe dat gebruikt wordt in kerncentrales, maar ook in atoombommen. 

Bij kernfusie smelten lichte atomen, zoals waterstofisotopen (deuterium, tritium) samen tot zwaardere atomen (zoals helium). Daarbij wordt eveneens massa in energie omgezet. Dit is het proces achter de energieproductie van sterren (zoals onze zon) én mogelijk het gouden ei van de toekomstige energieopwekking.

Nu klinken concepten als kernenergie en radioactiviteit misschien ingewikkeld, maar het idee erachter is best simpel. Sommige atomen zijn stabiel en veranderen nooit, terwijl andere juist instabiel zijn en na een tijdje uit elkaar vallen. Als dat gebeurt, zenden ze straling uit: alfa-, bèta- of gammastraling. Dit proces noemen we radioactiviteit, en het wordt voor allerlei dingen gebruikt, zoals in ziekenhuizen, de industrie en archeologie.

Concepten als kernenergie en radioactiviteit klinken misschien ingewikkeld, maar het idee erachter is best simpel

Om kerntechnologie te begrijpen, moet je weten wat isotopen zijn. Sterk vereenvoudigd: dit zijn verschillende versies van hetzelfde atoom. Stabiele isotopen hebben hetzelfde aantal protonen en neutronen in de kern en blijven daardoor zoals ze zijn en veranderen niet. Bij radioactieve isotopen verschillen de aantallen protonen en neutronen, waardoor ze instabiel zijn en langzaam uiteenvallen. Daarbij wordt straling opgewekt.

Zulke radioactieve isotopen zijn superhandig en worden op veel manieren gebruikt. In de energievoorziening worden uranium en plutonium gebruikt om elektriciteit op te wekken in kerncentrales. Deuterium en tritium kunnen in de toekomst misschien voor commerciële kernfusie zorgen, een soort ‘zon-energie’ op aarde. In de geneeskunde helpen radioactieve stoffen zoals cobalt-60 en jodium-131 bij het opsporen en behandelen van ziektes zoals kanker. Bij archeologisch onderzoek wordt koolstof-14 gebruikt om te bepalen hoe oud een vondst is. Wetenschappers gebruiken isotopen zoals radon-222 en kalium-40 om te achterhalen hoe de aarde en zelfs het universum zich hebben ontwikkeld. Zonder isotopen zouden we daarover véél minder weten.

Rotzooi

Bent u daar nog? Mooi. Kunnen we nu overgaan tot de kern van de zaak. Waar laten we onze rotzooi? Al decennialang wordt kernenergie gepresenteerd als dé oplossing voor de energietransitie: stabiel, CO₂-vrij (mits je de bouw van die immense betonnen kerncentrales even buiten beschouwing laat) en continu leverbaar. Maar terwijl voorstanders al staan te juichen bij de gedachte aan een stralende toekomst, zijn er een paar onhandige details die we niet zomaar onder het tapijt kunnen vegen.

Te beginnen met het grootste probleem: het afval. Een kerncentrale is in feite een magische machine die uranium omzet in elektriciteit... en een grote berg radioactieve rotzooi waar we duizenden jaren mee zitten opgescheept. Tot en met 2016 hebben we wereldwijd bijna 38 miljoen kubieke meter vaste radioactieve afvalstoffen geproduceerd. Dat is ongeveer vijftig keer de Johan Cruijff Arena of 15.000 olympische zwembaden volgestort. Dat klinkt enorm, maar radioactief afval wordt doorgaans extreem compact opgeslagen, en een heel groot deel ervan bestaat uit laag- en middelradioactief afval, zoals besmette kleding, handschoenen en laboratoriummateriaal. 

Maar alleen in Nederland hebben we inmiddels zo’n 450 kuub aan hoogradioactief afval dat je niet zomaar even in je zelfgebouwde loods om de hoek parkeert. Eigenlijk weten we nog steeds niet wat we ermee moeten. De huidige aanpak? Stop het diep onder de grond en hoop dat toekomstige generaties slimmer zijn. Een ‘dat zien we later wel’-strategie op kosmische schaal.

Helaas heeft niet elk land de juiste geologie om zo’n nucleaire schatkist veilig op te slaan. Nederland bijvoorbeeld? Zo drassig dat je kernafval net zo goed in een sloot kunt gooien. Daarom hebben we tot dusver maar een paar plekken met gebouwen die speciaal voor de opslag van kernafval gemaakt zijn, zogenaamde Hoogradioactief Afval Behandelings- en Opslag Gebouwen (Habogs, onder andere bij Vlissingen); verder kunnen we er nergens mee heen. Ja, in de Drentse zoutkoepels, met een dikke laag beton erop gestort. Maar het lokale protest daartegen is begrijpelijkerwijs gigantisch.

Recycling dan? In theorie een mooie oplossing – gebruikte splijtstof opnieuw verrijken en hergebruiken – maar in de praktijk is het vooralsnog erg duur, complex en niet bepaald zonder risico’s. De kerncentrale in Borssele (nog open tot 2033) doet dit, bij gebrek aan andere opties, echter wel: in de gebruikte splijtstofstaven zitten namelijk nog bruikbare materialen. EPZ, de exploitant van Borssele, laat deze terugwinnen in een proces dat ‘opwerken’ heet.

Dat gebeurt in de fabriek in La Hague in Frankrijk. Daar worden de nog bruikbare stoffen – zo’n 95 procent van het afval – gescheiden voor hergebruik. De radioactieve rest (5 procent) wordt ‘verglaasd’ (in glas ingesloten) en teruggestuurd naar Nederland voor opslag in zo’n eerdergenoemd opslaggebouw (Habog). Ter vergelijking: verbruikte splijtstof zonder opwerking blijft nog zo’n kwart miljoen jaar gevaarlijk, terwijl verglaasd afval na ongeveer 10.000 jaar al minder schadelijk is. Maar goed: ook dit blijft vooralsnog een peperdure oplossing. Conclusie: het afvalprobleem blijft voorlopig net zo hardnekkig als een wijnvlek op een wit tapijt.

Tsjernobyl

Wanneer gaat het wéér mis? Bij kernenergie denken veel mensen direct aan Tsjernobyl (1986, Oekraïne), Fukushima (2011, Japan) en Three Mile Island bij Harrisburg (1979, USA), of aan de diverse bijna-meltdowns in de kerncentrale in The Simpsons. Zulke rampen blijven in ons collectieve geheugen gegrift. En telkens als er iets misgaat, klinkt de roep om kernenergie te verbannen weer luider.

En toch is het aantal van slechts drie grote incidenten in ruim vijftig jaar allesbehalve extreem. Moderne reactoren zijn veiliger dan ooit en uitgerust met automatische noodshutdowns. Maar kerncentrales blijven kwetsbare installaties, zeker de oudere reactoren. Menselijke fouten, technische mankementen en natuurgeweld kunnen in een oogwenk escaleren. En hoewel de kans op een meltdown klein is, blijft de impact gigantisch als het tóch gebeurt: straling, geëvacueerde steden, jarenlange juridische en politieke ruzies, terwijl wetenschappers in hazmat-pakken door het puin scharrelen. Geen pretje.

Zijn er veiligere alternatieven? Misschien. Veel wetenschappers zijn inmiddels verliefd op thoriumreactoren. Thorium is overvloediger dan uranium, produceert minder afval en kan niet gebruikt worden voor kernwapens. Klinkt geweldig, toch? Ja, maar tot voor kort leek de commerciële rentabiliteit van thorium nog mijlenver weg. Begin maart dit jaar heeft China in de Bayan Obo-mijnen echter een enorme thoriumvoorraad ontdekt. Naar schatting zo’n 1 miljoen ton, genoeg om het land de komende 60.000 jaar van energie te voorzien. Thorium-reactoren leveren tweehonderd keer meer energie per ton brandstof, terwijl ze slechts een fractie van het radioactieve afval produceren in vergelijking met conventionele kernreactoren. Met name gesmoltenzout-thoriumreactoren, zijn ‘zelfregulerend’ ontworpen, waardoor het risico op een meltdown aanzienlijk vermindert. Bovendien is thorium ongeschikt voor de productie van kernwapens, wat het een veel vreedzamere energiebron maakt dan uranium. 

China’s thoriumreactor in Gansu zou tegen 2030 de wereldwijde nucleaire energiemarkt kunnen revolutioneren. Waar India, Frankrijk en de VS lange tijd vooropliepen, heeft China nu een ongekende voorsprong verworven in deze nieuwe generatie kernenergie. Dit geeft het land een strategisch voordeel in de strijd om clean-tech leiderschap en versnelt de realisatie van klimaatdoelen aanzienlijk.

En dan is er, naast thorium, nog kernfusie, de heilige graal van de energieopwekking. Geen kernafval, geen meltdowns, gewoon eindeloos schone energie. Klinkt als een droom. Is het helaas ook, want het werkt nog niet. Er zijn al wel experimentele fusiecentrales, zoals ITER (Frankrijk), JET (VK) en NIF (VS), maar die slurpen momenteel meer energie dan ze produceren. Optimisten beweren dat kernfusie vanaf circa 2050 commercieel haalbaar wordt. En de pessimisten? ‘Misschien tegen het einde van de eeuw. Misschien ook nooit...’

Succesverhaal

Genoeg over rampen, experimentele reactoren, kernafval en apocalyptische toekomstscenario’s. Laten we het eens hebben over een onbetwist succesverhaal van kernwetenschap: de geneeskunde. Want terwijl kerntechnologie vaak wordt weggezet als een risicovolle aangelegenheid, redt diezelfde technologie dagelijks duizenden levens.

De medische wereld maakt veelvuldig gebruik van radioactieve isotopen zoals Technetium-99m, Lutetium-177 en Jodium-131. De stralingsdosis van deze isotopen is in veel gevallen precies wat nodig is om ziekten op te sporen of te behandelen. Zonder kernwetenschap zouden we bijvoorbeeld geen PET-scans (Positron Emissie Tomografie) hebben. Daarbij worden met behulp van radioactieve tracers gedetailleerde beelden van organen en tumoren gemaakt. Stel je een ultra geavanceerde röntgenfoto voor, maar dan eentje die niet alleen de vorm van organen laat zien, maar ook de werking ervan.

Een klein beetje radioactieve stof wordt in het lichaam gebracht en nestelt zich op plekken waar veel activiteit is, zoals een snelgroeiende tumor. Zo kunnen artsen zien waar het misgaat. Wereldwijd worden er elk jaar tientallen miljoenen PET-scans gemaakt. Zonder medische scans zouden ziektes pas in een veel later stadium worden ontdekt. Dat kan het verschil maken tussen leven en dood. En vergeet ook de radiotherapie niet, waarbij gerichte straling kankercellen vernietigt zonder al te veel gezond weefsel mee te nemen in de vuurlinie.

Terwijl kerntechnologie vaak wordt weggezet als een risicovolle aangelegenheid, redt diezelfde technologie dagelijks duizenden levens

Kortom: kerntechnologie mag dan een slechte reputatie hebben als het gaat om energie en afval, maar op het gebied van gezondheidszorg is het een absolute gamechanger. Stel je voor dat artsen weer moesten vertrouwen op hun stethoscoop en een flinke dosis gokwerk, dan zouden we qua medische vooruitgang zo weer in de middeleeuwen belanden.

Maar wacht eens even. Betekent dit dat al die medische kerntechnologie ons eigenlijk nóg meer nucleair afval oplevert? Helaas, ja. Zelfs in ziekenhuizen komen radioactieve stoffen vrij, zij het in veel kleinere hoeveelheden dan bij kerncentrales. En hoewel de meeste medische isotopen een halfwaardetijd van enkele uren tot hooguit een etmaal hebben en dus snel onschadelijk worden, moeten ze nog steeds zorgvuldig worden verwerkt. Toch hoor je daar zelden iemand over klagen. Niemand zegt: nou nee, laat die PET-scan maar zitten, ik ben bang voor straling.

Het is grappig hoe onze angst voor kerntechnologie compleet verdwijnt, zodra het een direct voordeel oplevert voor onze eigen gezondheid. Als het helpt om een tumor eerder op te sporen of kanker gerichter te bestrijden, dan nemen we dat beetje extra radioactiviteit en afval blijkbaar graag voor lief. Dus als er één toepassing is van kernwetenschap waarvoor zelfs de grootste sceptici hun stralingsangst met alle liefde even aan de kant zetten, dan is het wel in de geneeskunde.

Je verwacht het misschien niet, maar de kernwetenschap speelt inmiddels ook een grote rol in de landbouw en de voedselindustrie. Stralingsveredeling is een techniek waarbij zaden of planten worden blootgesteld aan ioniserende straling, zoals röntgen- of gammastraling. Daardoor ontstaan willekeurige mutaties in het planten-DNA. Sommige van die mutaties zorgen ervoor dat gewassen beter bestand zijn tegen ziektes en droogte. Best handig in een wereld waarin de zomers steeds meer aanvoelen als een all-you-can-sweat-arrangement in de Sahara. Dankzij deze techniek hebben boeren gewassen die minder snel bezwijken onder extreme hittegolven en ongewenste insectenintimidatie. En nee, dat betekent echt niet dat je komkommer ’s nachts groen oplicht.

Daarnaast wordt straling gebruikt om voedsel te steriliseren en de houdbaarheid te verlengen, wat hard nodig is in een tijd waarin voedselzekerheid steeds problematischer wordt. Dat betekent minder bedorven kip op je bord en een langere houdbaarheid van je favoriete pak vla.

Maar laten we eerlijk zijn: zodra het woord straling valt, horen de meeste mensen niets meer van het verdere verhaal. Ze sprinten meteen naar de dichtstbijzijnde natuurwinkel om ‘stralingsvrij’ Himalayazout te kopen voor 15 euro per ons. Want ja, het idee dat je voedsel wordt behandeld met ioniserende straling klinkt voor de gemiddelde consument net zo aantrekkelijk als een strandvakantie naast de kerncentrale van Fukushima, ook al verzekeren wetenschappers ons dat het volkomen veilig is. De straling doodt bacteriën, maar laat zelf geen schadelijke resten achter. Toch blijft er altijd een hardnekkig wantrouwen, want laten we eerlijk zijn: als je moet kiezen tussen een stralingsbehandelde appel en een biologische, dan eet je waarschijnlijk die laatste op. Die ene worm neem je dan maar voor lief.

Milieubescherming

Kernwetenschap beperkt zich echter niet tot onze lunch; het helpt ook bij milieubescherming. Met radioactieve isotopen kunnen onderzoekers bodemverontreiniging opsporen en precies achterhalen waar zware metalen of schadelijke stoffen zich ophopen. Een beetje zoals in CSI, maar dan voor akkers en rivieren. In plaats van moordzaken op te lossen, speuren wetenschappers naar weilanden die door vervuiling meer weg hebben van een chemische stortplaats dan van gezond grasland. Ook bij grondwaterbeheer komt kerntechnologie van pas. Met isotopen kunnen wetenschappers volgen hoe water zich door de bodem beweegt, waar het vervuild raakt en hoe we onze drinkwatervoorraden beter kunnen beschermen.

En dan is er nóg een veelbelovende toepassing: de strijd tegen plasticvervuiling en microplastics. Kerntechnologie kan chemische processen versnellen die plastic afbreken. In plaats van dat een plastic fles vijfhonderd jaar nodig heeft om te vergaan, zou dat met een beetje nucleaire magie gereduceerd kunnen worden tot slechts enkele jaren. Klinkt geweldig, nietwaar? Maar de invloed van deze straling op ons grond- en zeewater kennen we nog niet. Straks vangen we enkel nog gemuteerde vis. Of bot.

De inzet van kernwetenschap voor milieuzaken is dus wel wat ironisch. Aan de ene kant kan het helpen bij het verminderen van vervuiling, het verbeteren van voedselzekerheid en het beschermen van natuurlijke hulpbronnen. Aan de andere kant brengt het een hele set nieuwe problemen met zich mee, zoals extra kernafval, stralingsvervuiling, uraniumwinning en de gevolgen van kernrampen, zoals die in Fukushima, waar na de ramp stoffen als cesium-137 en strontium-90 in het zeewater belandden, met meetbaar verhoogde stralingsniveaus in vis en andere zeedieren tot gevolg.

Maar goed, niets is perfect. Fossiele brandstoffen zorgen voor klimaatverandering, windmolens zijn lelijk en hakken af en toe een vogel doormidden, en zonne-energie werkt niet echt als je in een land woont waar de zon vaker niet dan wel schijnt. Misschien is kernwetenschap dus net als een ongeleid projectiel van een collega: soms onvoorspelbaar en potentieel riskant, maar zo nu en dan komt er een briljant idee uit. Zolang we het goed in de gaten houden, kan het verrassend waardevol zijn.

Dark side

We hebben de schaduwkanten van de kernwetenschap hier en daar al aangestipt (afval, rampen), maar de werkelijke dark side van de kerntechnologie is veel grimmiger. Kernwetenschap is immers onlosmakelijk verbonden met kernwapens. En hoewel het Internationaal Atoomenergieagentschap (IAEA) claimt toe te zien op het ‘vreedzaam gebruik’ van kerntechnologie, blijft de nucleaire dreiging altijd op de achtergrond sluimeren. Landen als Noord-Korea en Iran hebben verregaande militaire nucleaire ambities. De geopolitieke gevolgen van de militarisering van de kernwetenschap zijn nauwelijks te overzien. Er zijn genoeg kernwapens om de planeet meerdere keren te vernietigen, maar we gebruiken ze niet vanwege het aloude principe van Mutually Assured Destruction (MAD).

Een soort perverse balans: we hebben ze enkel en alleen omdat de ander ze ook heeft. Puur voor de zekerheid. En hoewel internationale verdragen proberen de verspreiding van kernwapens te beperken, blijft het een precair onderwerp. Want zodra meerdere landen zich kernwapens toe-eigenen, wordt het wachten op degene die als eerste de rode knop indrukt. En doorgesnoven, niets en niemand ontziende wereldleiders hebben we inmiddels meer dan genoeg.

Daarnaast zijn er de geopolitieke spanningen die ontstaan doordat grondstoffen, met name uranium, vaak uit politiek instabiele regio’s komen. Dit creëert een nieuwe vorm van afhankelijkheid, vergelijkbaar met die van olie en gas. Europa is bijvoorbeeld grotendeels afhankelijk van uraniumleveranciers als Kazachstan en Niger (maar gelukkig ook uit Canada en Australië). Zo is het geopolitieke spanningscirkeltje weer rond.

Kerntechnologie is vooralsnog een riskante evenwichtsoefening op de dunne lijn tussen vooruitgang en vernietiging

En dan is er nog het ethische dilemma: wie bepaalt waar de grens ligt tussen nuttig en gevaarlijk? Het doet denken aan de ontwikkeling van kunstmatige intelligentie: hoe ver ga je, en wie beslist wat verantwoord is? Kerntechnologie is vooralsnog een riskante evenwichtsoefening op de dunne lijn tussen vooruitgang en vernietiging.

Feit blijft dat de kerntechnologie vele oplossingen biedt voor grote uitdagingen, maar het is tegelijkertijd een mijnenveld van risico’s, ethische vraagstukken en geopolitieke machtsstrijd. Vergif voor de mensheid dus. Kunnen we al deze risico’s accepteren in ruil voor de voordelen? Is kerntechnologie een zegen of juist een sluipend gevaar?

Het antwoord ligt ergens in het midden. Het is een krachtig instrument dat, mits zorgvuldig beheerd, de mensheid vooruit kan helpen. Maar het vereist strikte regulering, internationale samenwerking en een nimmer aflatende kritische blik. Albert Einstein zei ooit: ‘De ontketende kracht van het atoom heeft alles veranderd, behalve onze manier van denken. Daardoor drijven we af naar een ongeëvenaarde catastrofe.’

Met of zonder catastrofe, één ding is zeker: de nucleaire toekomst is allang begonnen. De vraag is alleen of we daar later met een glimlach op terugkijken, of met een geigerteller in de hand.

Ecologische tijdbom

Tijdens de Koude Oorlog had het Amerikaanse leger een ambitieus en ultrageheim project: Operation Iceworm. Het plan? Een ondergronds netwerk van tunnels en bases onder het Groenlandse ijs, strategisch geplaatst om van daaruit kernraketten richting de Sovjet-Unie te lanceren. In 1959 werd een testbasis opgezet: Camp Century, aangedreven door de mobiele kernreactor PM-2A. Hier experimenteerden wetenschappers met nucleaire energie en leefomstandigheden onder het ijs. Maar er ontstond een onvoorzien probleem: de ijskap bleek allesbehalve stabiel. Het ijs bewoog en vervormde sneller dan verwacht, waardoor tunnels instortten en het project al snel onhoudbaar werd. In 1967 werd Operation Iceworm in stilte afgeblazen.

Maar wat ooit een militaire operatie was, is nu een groot milieuprobleem. Camp Century herbergde niet alleen een kernreactor, maar ook radioactief afval, chemicaliën en brandstoffen. Toen de basis werd verlaten, ging men ervan uit dat het afval voor altijd veilig onder het ijs begraven zou blijven. Maar door klimaatveranderingen smelt het ijs, waardoor de restanten van dit geheime project langzaam maar zeker bloot komen te liggen. Wat ooit bedoeld was als een strategisch wapen in de Koude Oorlog, dreigt nu een ecologische ramp te worden. En het wrange is: niemand lijkt precies te weten hoe we dit gaan oplossen.

Wist u dat...

– Er natuurlijke kernreactoren bestaan? De aarde zelf creëerde 2 miljard jaar geleden een kernreactor in Gabon: Oklo. Daar vond gedurende zeker 150.000 jaar elke drie uur een flinke kernreactie plaats.

– Bananen radioactief zijn? Ze bevatten namelijk heel veel kalium-40 en daardoor zijn ze licht radioactief, namelijk meetbare 0,17 μGy gammastraling per uur. Niet dat je dat merkt, maar toch.

– Het Tsjernobyl-toerisme gestaag groeit? Mensen betalen inmiddels goud geld om een van de meest radioactieve plekken op aarde te mogen bezoeken. Tsjernobyl is onderhand populairder dan sommige stranden! Maar souvenirs mee naar huis nemen is verboden. Tenzij je een natuurlijk stralende huid wilt.

– Er nog steeds een kernkop onder het Groenlandse ijs ligt? Die heeft een B-52-bommenwerper bij Thule Air Base verloren toen hij daar in 1968 neerstortte. Nooit teruggevonden...

– Veel superhelden door straling ‘geboren’ zijn? De Hulk, Spider-Man, Daredevil, the Abomination, the Flash; allemaal door straling ontstaan. Dat idee stamt met name uit de jaren zestig, toen mensen zich steeds meer bewust werden van de effecten van straling en hoe radioactiviteit geboorteafwijkingen – en mogelijk dus ook speciale krachten – kan veroorzaken.