2019-02 MIRA Ceti sprak met... Hamid Aït Abderrahim


Energie is van kapitaal belang voor elk systeem, of het nu gaat om een ster, een rijdende trein, een mens of het hele heelal. En in een kwetsbare biosfeer zoals die van onze planeet is omgaan met energie voor de mensheid een kwestie van leven en overleven.

Een mogelijkheid om energie op te wekken is het inzetten van nucleaire centrales. Het Studiecentrum voor Kernenergie in Mol is in België het onderzoekscentrum dat zich met deze materie bezighoudt, maar ook bijvoorbeeld met nucleaire geneeskunde en research over fundamentele fysica en materialen. Op 7 september 2018 kondigde de federale regering aan dat er voor de periode 2019-2038 meer dan een half miljard euro zal geïnvesteerd worden in MYRRHA, een unieke multifunctionele onderzoeksreactor die een aantal grote toeven zou hebben in vergelijking met andere energiebronnen.

Om beter zicht te krijgen op de werking en de bedoeling van dit grootse project spraken we met de directeur van MYRRHA, professor Hamid Aït Abderrahim.

 

DS%20Hamid%20A%C3%AFt%20Abderrahim.jpg
Copyright: De Standaard

 

Professor, u bent wereldwijd een autoriteit op het gebied van nucleaire fysica. Kan u in het kort uw carrière even schetsen?

Ik ben in 1961 in Algerije geboren en toen ik achttien jaar was, ben ik naar België gekomen om na mijn middelbaar verder te studeren. In 1969 was ik acht jaar en jij weet uiteraard heel goed wat er toen op 20 juli gebeurd is…

 

Neil Armstrong zette als eerste mens voet op de Maan.

Precies. Wij als kleine jongetjes wilden dat evenement natuurlijk zien op televisie, maar in onze straat was maar één persoon die in die tijd een tv-toestel had. En iedereen uit de buurt wou dat historisch moment meemaken, al was het via een scherm. Resultaat: wij konden niets zien op tv, in al mijn naïviteit heb ik nog wel even geprobeerd om met behulp van mijn verrekijker een glimp van de maanlanding op te vangen, maar helaas. Maar van één ding was ik wel zeker: ik zou later astronaut worden. En sinds die dag was ik gefascineerd door de wereld van wetenschap en technologie.

In het voorlaatste jaar van het middelbaar begon onze leraar fysica op een bepaald moment les te geven over radioactiviteit, en ik moet zeggen, nog nooit was ik op school zo geboeid geweest als tijdens die lessen. Het was voor mij liefde op het eerste gezicht voor de wereld van het nucleaire. En ik wist meteen: in het hoger onderwijs wil ik verder studeren over kernenergie.

Eerst ben ik naar het Institut Supérieur Industriel de Bruxelles getrokken, en die periode maakte ik in het kader van mijn eindwerk voor het eerst kennis met het Studiecentrum voor Kernenergie in Mol. Vervolgens trok ik als nucleair ingenieur een jaar naar Parijs om aan de Université Paris-Sud mijn masterdiploma te halen in de reactorfysica. Ik had toen de mogelijkheid om te doctoreren in Parijs, maar omwille van mijn gezin verkoos ik dat doctoraat aan het SCK te behalen. Intussen was ik trouwens ook genaturaliseerd tot Belg.

Sindsdien ben ik als onderzoeker altijd verbonden gebleven aan het SCK, maar ik onderwijs ook als professor in de reactorfysica aan de universiteit van Louvain-la-Neuve. In 1995 werd ik departementshoofd op het SCK en het volgende jaar richtte ik het MYRRHA-project op. Voor dat innovatieve project werken wij samen met alle mogelijke internationale partners: gouvernementele organisaties, de nucleaire industrie, universiteiten en onderzoeksinstellingen.

 

Hoeveel mensen zijn er naast u, als directeur, rechtstreeks betrokken bij MYRRHA?

Momenteel werken zo’n honderdvijftig ingenieurs, wetenschappers en technici uit meer dan dertig verschillende landen mee aan de ontwikkeling van de onderzoekinfrastructuur. Daarnaast zijn er heel wat jobs die erbij komen in de administratie, logistiek, onderhoud, bouw, enzovoort. We moeten ook kijken naar de toeleveranciers, spin-offs die zullen ontstaan, industriële ondernemingen die zich rondom ons komen vestigen. Zo gaan we ervan uit dat jaarlijks een zevenhonderdtal personen rechtstreeks of onrechtstreeks te maken hebben met MYRRHA.

 

Topwetenschappers%20MYRRHA.jpg
Toponderzoek zoals het MYRRHA-projct heeft nood aan een enthousiast team wetenschappers en ingenieurs

 

Er zijn intussen ook al honderdtwintig PhD’s gemaakt door doctoraatstudenten op allerlei sub-aspecten om het project op een veilige manier te realiseren en om alle problemen in dit verband op te lossen. Ook studenten voor hun masterthesis en andere stagiairs passeren bij ons om kennis te maken met MYRRHA. Elk jaar financieren wij zelf zo’n vijf à zes beurzen voor PhD’s.

 

Wat zijn de belangrijkste objectieven die u met MYRRHA wil bereiken?

Toen we in 1998 echt van start gingen, wilden we in eerste instantie een fundamentele bijdrage kunnen leveren aan één van de grote heikele punten in verband met kernenergie: de problematiek van het hoogradioactieve kernafval. Met ons nieuw type kernreactor, die aangedreven wordt door snelle neutronen, is het mogelijk om efficiënter gebruik te maken van de splijtstof zodat er minder hoogradioactief afval geproduceerd wordt. Maar niet alleen neemt het volume van het afval af, ook de levensduur van de radiotoxiciteit daalt spectaculair.

Daarnaast willen we ook een veilige reactor hebben. Rampen zoals Tsjernobyl en Fukushima willen we immers koste wat het kost vermijden, en daarom opteren we bij MYRRHA voor een zogenaamde sub-kritische reactorkern, dat wil zeggen dat er onvoldoende splijtbaar materiaal in aanwezig is om de nucleaire kettingreactie spontaan in stand te houden. Bijgevolg moet de reactor voortdurend gevoed worden door een externe neutronenbron, wat gebeurt via een deeltjesversneller. Als we de deeltjesversneller uitschakelen, stopt de kettingreactie automatisch en valt de reactor in een fractie van een seconde stil.

We willen een expertisecentrum zijn dat topwetenschappers aantrekt van overal ter wereld en garant staat voor de opleiding van een nieuwe generatie nucleaire specialisten. MYRRHA maakt het mogelijk om fundamenteel onderzoek te doen in verschillende wetenschappelijke disciplines: kernfysica, fundamentele interacties, vastestoffysica, nucleaire geneeskunde, materiaalkunde, enzovoort.

Heel belangrijk is zeker ook de productie van nieuwe radio-isotopen voor de diagnose en behandeling van bepaalde ziekten zoals kanker. Hier in Mol zijn wij één van de zes reactoren wereldwijd die dit materiaal aanleveren.

 

Nuclear-Medicine_bnr.jpg
Radioactieve isotopen zijn een onmisbaar onderdeel geworden bij vele medische behandelingen zoals die tegen kanker

 

En last but not least willen wij ook een bijdrage leveren in het onderzoek naar energiezekerheid en de strijd tegen de klimaatverandering.

 

Op 7 september 2018 kregen jullie goed nieuws vanwege de federale regering?

Zeer zeker. Ook Europa steunt MYRRHA sinds de start van het project. Het European Strategic Forum for Research Infrastructures plaatste MYRRHA in 2010 op de prioritaire lijst van grote onderzoekinfrastructuren voor energie. Wij zijn trouwens de enige Belgische organisatie op die lijst. Dankzij de Europese erkenning hebben wij ook zeer snel samenwerkingen kunnen opstarten met vele partners die nucleair onderzoek doen. Op Europees niveau was er duidelijk ambitie om voorloper te kunnen blijven op gebied van dit onderzoeksdomein.

Maar ook België toonde zich van in een vroeg stadium heel geïnteresseerd in het MYRRHA-project, en wij zijn uiteraard heel blij met de beslissing van de regering begin september 2018 om ons de nodige financiële middelen ter beschikking te stellen. Voor de periode 2019 tot 2026 krijgen we ongeveer vierhonderd miljoen euro om de eerste fase van het project te kunnen bouwen. En voor de uitbatingskosten van fase één van 2027 tot 2038 is ons ook honderdvijftig miljoen euro toegezegd.

In die eerste fase wordt een deeltjesversneller en een bestralingsstation gebouwd. Daarmee kunnen al volop isotopen gemaakt worden voor geavanceerde medische toepassingen. Maar het is ook de bedoeling om onderzoek te doen naar materialen met het oog op de haalbaarheid en de betrouwbaarheid van het hele project.

Natuurlijk hebben we nadien nog extra geld nodig voor de realisatie van fase twee van MYRRHA waarbij de versneller opgedreven wordt tot hij zes maal sneller is en voor fase drie wanneer de reactor zelf gebouwd zal worden.

 

Als er na de verkiezingen van 26 mei 2019 een regering komt die op gebied van kernenergie een ander beleid wil voeren, kan dat voor problemen zorgen voor de realisatie van MYRRHA?

Op de beslissing die in september is genomen zal men niet gemakkelijk terugkomen, het is een engagement dat over meerdere jaren loopt en waarbij de financiering is gegarandeerd. Maar we moeten elk jaar de toegezegde enveloppe wel confirmeren. Gezien de regering op 9 december gevallen is, en dit vooraleer het federaal budget voor 2019 werd goedgekeurd, moeten wij normaal gezien werken met twaalfden van het budget gekregen in 2018. En in dat jaar was ons budget 19,5 miljoen euro. Voor 2019 was afgesproken dat we 34,2 miljoen euro zouden krijgen.

Als we dus 19,5 miljoen euro zouden krijgen is dat 14,7 miljoen minder dan voorzien, en dat zou onze werking wel serieus hypothekeren. Maar uiteindelijk heeft men laten weten dat we voor 2019 wel degelijk kunnen rekenen op de beloofde 34,2 miljoen euro.

Toegegeven, dat zijn allemaal serieuze bedragen. Maar het is een investering die volgens onze berekeningen op termijn een return on investment garanderen van 12 euro voor elke geïnvesteerde euro. Denk ook aan de spin-offs die in de marge van MYRRHA ontstaan, het aantrekken van topwetenschappers wereldwijd, het onderzoek en de daarmee gepaard gaande nieuwe ontwikkelingen, enzovoort. Bovendien hebben we het project opgedeeld in drie fasen waardoor de kosten gespreid kunnen worden.

 

MYRRHA%20tijdlijn.jpg

 

Hoe ver staat het MYRRHA-project intussen?

In 1998 ben ik aan het project begonnen omdat ik iets wilde doen aan de problematiek van het hoogradioactieve kernafval. De hoge toxiciteit van radioactief afval komt door de aanwezigheid van de zware elementen neptunium, plutonium, americium en curium die door de verwerking van uranium gecreëerd worden.

Als we het afval niet behandelen en het ondergronds opslaan, blijft dat spul driehonderdduizend jaar potentieel gevaarlijk. Als we proberen het afval zo efficiënt mogelijk te verwerken, kunnen we niet alleen de hoeveelheid afval enorm reduceren, maar ook de tijd dat het radioactief blijft. En dat is wat ik wil bereiken met MYRRHA. Uit de basisbrandstof uranium recupereren we alle hoogradioactieve elementen om er extra splijtstof mee te maken, waardoor we het afvalvolume uiteindelijk met een factor honderd verminderen en de duur van de gevaarlijke radioactieve straling wordt herleid tot amper driehonderd jaar, dus duizend keer korter. 

We hebben eerst een theorie opgesteld met een model dat die verwerking mogelijk maakt, maar het is niet omdat iets in theorie werkt dat het ook in de praktijk zo is. Dat hebben we uitvoerig getest, en we stellen vast dat onze theorie ook in de praktijk uitstekend werkt op laboschaal. De volgende stap is een semi-industriële demonstratie, waarbij we willen nagaan of hetgeen goed werkt op een staal van een paar gram dat ook doet op een staal van een paar honderd kilogram. Bij opschaling tot grotere hoeveelheden kan het zijn dat er zich problemen voordoen die op kleine schaal niet voorkwamen. Zal die opschaling een zelfde efficiëntie opleveren? Zal de intensere bestraling bij grotere volumes een probleem vormen voor mensen en materialen? Gaat de speciale splijtstof even vlot gefabriceerd kunnen in grotere hoeveelheden? Zijn er onvoorziene problemen die opduiken bij een schaalvergroting? Dat zijn vragen waar we graag een antwoord op willen krijgen, en we moeten ook alle factoren in rekening brengen om na te gaan of MYRRHA op een veilige, economisch rendabele en ecologische manier kan functioneren.

Als we zien dat het technisch goed functioneren van MYRRHA ook op die drie vlakken een succes is, dan hebben we een businessmodel dat valabel is en kunnen we overgaan tot industrialisatie. De kostprijs is dus ook een belangrijke factor in het hele plaatje: je kan fantastische oplossingen hebben die onbetaalbaar zijn, dan is het best om te zoeken naar alternatieven.

 

MYRRHA is een totaal innovatief project?

Zeer zeker. De naam MYRRHA staat voor Multi-purpose hYbrid Research Reactor for High-tech Applications en het is het eerste prototype ter wereld van een kernreactor aangedreven door een deeltjesversneller. Op de terreinen van het SCK zijn we bezig met de bouw van een nieuwe multifunctionele onderzoeksinstallatie.

Het is in eerste instantie de bedoeling om een opvolger te hebben voor de reactor BR2. Sinds 1962 doet men daar onderzoek en produceert die reactor radio-isotopen die belangrijk zijn voor de medische wereld. MYRRHA zal dankzij de versneller ook alfadeeltjes kunnen aanmaken die minder invasief en dus efficiënter zijn bij de diagnose en behandeling van ziektes zoals kanker. En houd rekening met het gegeven dat wij in Mol één van de slechts zes reactoren wereldwijd zijn die deze isotopen kunnen aanleveren. Dat is dus een serieuze markt die naar schatting tegen 2025 goed is voor vijfentwintig miljard euro. Wellicht kunnen wij daar één tiende van binnenhalen, dat moet volstaan om de operationele kosten van MYRRHA te dekken.

Maar we beogen een breed spectrum van toepassingen: zoals daarnet gezegd zijn we bezig met het ontwikkelen van technologieën om radioactief afval te verwerken door wat we noemen transmutatie, dat wil zeggen het omzetten van het ene chemisch element in een ander. Daarbij doen we fundamenteel onderzoek in verschillende wetenschappelijke disciplines zoals kernfysica, fundamentele interacties, vastestoffysica, nucleaire geneeskunde, enzovoort.

De MYRRHA-reactor zal een sub-kritische reactorkern hebben. Dat wil zeggen dat er in de kern onvoldoende splijtbaar materiaal aanwezig is om de kettingreactie spontaan te onderhouden. En het is precies de deeltjesversneller die als externe neutronenbron fungeert en voor een voortdurende toevoer zorgt van snelle splijtingsneutronen. Eens de deeltjesversneller wordt uitgeschakeld, stopt de kettingreactie automatisch en valt de reactor in een fractie van een seconde stil. Qua veiligheid is dat een heel belangrijk gegeven. Het feit dat MYRRHA een snelle reactor is, heeft als gevolg dat het uranium en plutonium die als brandstof dienen door de snelle neutronen meer capaciteit genereren en dat er dus ook minder radioactief afval overblijft.

 

da_myrrhaconcept.jpg
Schematisch overzicht van het MYRRHA werkingsprincipe

 

Het koelen van de reactor zal gebeuren met een mengsel van lood-bismut, een ondoorzichtig vloeibaar metaal. Ik heb me zelf bekwaamd in ultrasone visualisatie, een waarneemtechniek die eigenlijk teruggaat op sonaronderzoek voor sovjetduikboten tijdens de Koude Oorlog. Samen met collega’s heb ik detectoren weten te ontwikkelen die bestand zijn tegen de extreme temperaturen en straling in het vloeibare lood-bismut om daar de toestand te kunnen monitoren.

Dit onderzoek en de testen die we uitvoeren leidt tot heel wat nieuwe inzichten, en dat is zeker ook een troef met het oog op de opleiding van nieuwe generaties experten. Het innovatieve trekt mensen aan, niet het beheer van oude kerncentrales.

En last but not least is er natuurlijk de bijdrage van projecten zoals MYRRHA aan het onderzoek naar energiezekerheid en de strijd tegen klimaatverandering, die maatschappelijk ook heel belangrijk zijn.

We hebben al wat we zelf vertederend noemen de baby MYRRHA: een kleine reactor, gekoppeld aan een versneller op schaal 1:6.

 

Ik maakte via de technische brochure over MYRRHA kennis met allerlei onderdelen van het project met leuke namen als COMPLOT, RHAPTER, CRAFT en MEXICO. We kunnen natuurlijk binnen het bestek van dit interview niet alles in detail bespreken. Toch nog een vraag in dit verband: waarom wordt er geen water gebruikt als koelvloeistof?

Omdat we de neutronen niet willen vertragen. Als een neutron botst tegen een uraniumatoom krijg je twee splijtingsproducten. Bij elke splijting komt energie vrij en ook twee of drie neutronen. En dan krijg je de kettingreactie, waarbij elke keer één neutron gebruikt wordt om de volgende splijting te krijgen. Die andere twee neutronen vliegen de natuur in of in het staal van de kuip of de apparatuur, en die materialen zullen radioactief worden.

Koelen met water onder druk heeft als bedoeling om de temperatuur te doen dalen, maar ook om de energie van de neutronen te dempen door hen te laten botsen met watermoleculen. Daardoor worden het vertraagde neutronen. Door lood-bismut als vloeistof te gebruiken kan de reactor toch gekoeld worden, maar verliezen de neutronen hun energie niet.

En waarom hebben we niet gekozen voor puur lood om te koelen? De smelttemperatuur voor lood is 324°C, voor bismut is dat 298°C. Door die combinatie van lood en bismut kunnen we dus met lagere temperaturen werken, wat zorgt voor minder corrosie van de materialen.

 

Is die sub-kritische reactor iets dat jullie op het SCK hebben bedacht?

Neen, dat idee van een met een versneller aangedreven systeem gaat terug tot 1936 met Ernest Lawrence, Nobelprijs fysica, en uitvinder van de circulaire deeltjesversneller of cyclotron. Begin jaren 1940 heeft hij geprobeerd om uranium om te zetten naar plutonium, maar zijn versneller was daar niet krachtig genoeg voor. In 1993 stelde Carlo Rubbia, een andere Nobelprijswinnaar, voor om een deeltjesversneller te koppelen aan een sub-kritische reactor. En dat is een schitterend idee. Zoals we al eerder zegden: aangezien je niet de kritische massa hebt in je reactor, kan je beter de kettingreactie controleren. Als je de versneller stopt, valt de kernreactor stil na tien generaties. In een snelle reactor is de leeftijd van een generatie 10-7 seconde. Dus na 10-6 seconde ligt je reactor stil, dat is een miljoenste van een seconde.

Ook voor de koeling is het idee heel simpel, gebaseerd op een natuurlijk circulatiepatroon: je hebt een warmtewisselaar, een primaire pomp stuwt het vloeibare metaal naar beneden richting kern. Die kern is heel warm, doet de temperatuur van het vloeibare metaal stijgen, waardoor die vloeistof opnieuw zal stijgen. Ze komt dan in de warmtewisselaar terecht en ook als de pomp zou stoppen, is het een fysisch gegeven dat koudere vloeistof zwaarder is en naar beneden zakt. Om daar weer op te warmen, enzovoort. Zelfs als alle elektriciteit wegvalt, blijven we de reactor koelen en krijg je nooit beschadiging van de reactorkern.

 

Kernenergie blijft natuurlijk wel een thema waarbij lobbyisten pro en contra de publiek opinie sterk proberen te beïnvloeden?

De lobby tegen kernenergie laat zich steeds fel gelden. Het is niet eenvoudig om te debatteren met mensen van bijvoorbeeld Greenpeace, omdat zij steeds met allerlei verdoemenisverhalen op de proppen komen. Blijkbaar kan een debat over kernenergie nooit gevoerd worden op een rationele manier, het moet altijd de emotionele toer opgaan. En feiten worden ook graag verdraaid, zoals bij de ramp in Fukushima. Men spreekt over dertigduizend doden, dat is natuurlijk een grote catastrofe, maar die doden zijn er wel gekomen door de tsunami. Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie is er slechts één enkele persoon omgekomen door de ramp met de kerncentrale van Fukushima. Ik heb vaak het gevoel dat journalisten en mensen uit de media vooringenomen zijn met betrekking tot kernenergie of wetenschappelijk onvoldoende geschoold zijn.

Wat de problemen met de klimaatopwarming betreft vind ik het zeker positief dat jongeren zich engageren. Maar zij moeten zich goed informeren en kritisch durven denken over alternatieven voor de huidige productietechnieken van energie. In Duitsland vervangt men kerncentrales door bruinkoolcentrales, terwijl men dat in ons land wil doen met gascentrales. Is dat een goede optie? Jongeren dienen zich bewust te zijn dat de batterij van hun smartphone werkt op basis van lithium, en dat je om aan  tien gram lithium te komen je zoveel ton zeldzame ertsen moet gaan ontginnen in China, wat gepaard gaat met de uitstoot van zoveel kilogram CO2, enzovoort. Zo leer je verantwoord om te gaan met dingen en kan je zelf bepalen wat wel en niet verantwoordbaar is, zonder je daarom over alles schuldig te voelen. De maatschappij en de mensen moeten keuzes maken en uiteraard ook weten wat die welbepaalde keuzes impliceren voor het milieu.

Een pellet van zeven gram splijtstof ter grootte van een kubieke centimeter produceert dezelfde hoeveelheid energie als zeven barrels olie – dat is meer dan duizend liter, of tweehonderdvijftig kubieke meter aardgas of één ton steenkool. En diezelfde ton steenkool produceert ook nog eens vier ton CO2. Dat is het voordeel van de nucleaire sector: nul uitstoot van broeikasgassen. Maar er is wel één procent afval, voor die pellet van zeven gram wordt dat 0,07 gram.

 

20180907_BeslissingMYRRHA__FillWzEyMDAsODAwXQ.jpg
Zo zal de nieuwe installatie er uitzien op de site van het SCK in Mol

 

De publieke opinie is natuurlijk ook bekommerd om het hoogradioactieve afval dat kerncentrales produceren.

Terecht, maar ik vind het dan wel noodzakelijk dat men aan de hand van objectief cijfermateriaal die problematiek bekijkt. Een tijdje geleden had ik in Luik een debat met tegenstanders van kernenergie, en het ging andermaal over de bergen kernafval die een directe bedreiging zouden vormen voor de bevolking. Maar wat zeggen de reële cijfers? Gedurende veertig jaar waren de zeven Belgische kerncentrales goed voor zestig procent van onze elektriciteitsproductie. In diezelfde periode is er een hoeveelheid hoogradioactief afval overgebleven ter grootte van een voetbalveld met een hoogte van vijftig centimeter. Dus niet bepaald hoge bergen kernafval als je het mij vraagt. Dit zijn objectieve en controleerbare cijfers, afkomstig van het NIRAS, de Nationale Instelling voor Radioactief Afval en verrijkte Splijtstoffen. Dat is een openbare organisatie, niet gebonden aan een of andere belangenkoepel, die sinds 1980 verantwoordelijk is voor het veilige beheer van radioactief afval in België.

Wat is de rol van MYRRHA in dit verhaal? MYRRHA gaat het mogelijk maken het volume kernafval met een factor honderd te verminderen. Dat voetbalveld zal dus in plaats van vijftig centimeter nog slechts een halve centimeter hoog zijn. Als we dat voetbalveld opplooien tot een vierkante meter is het opnieuw vijftig centimeter hoog. Als we doen aan geologische berging, moeten we het hoogradioactieve afval driehonderdduizend jaar ondergronds opslaan, laten we het door MYRRHA behandelen, herleiden we de levensduur ervan tot slechts driehonderd jaar.

Specialisten uit ecologische hoek beweren dat het veiliger is om het afval bovengronds op te slaan, in de hoop dat er binnen honderd jaar misschien slimmere mensen zijn die er een oplossing voor vinden. Persoonlijk ben ik het daar niet mee eens. Er zijn vandaag al genoeg slimme mensen, waarom laat men hen niet werken aan dit probleem? MYRRHA biedt een geschikt antwoord op de problematiek van het langdurige hoogradioactieve afval. Als we het met ons gezond boerenverstand bekijken, kunnen we toch begrijpen dat een veilige opslag van driehonderd jaar een realistische mogelijkheid is? Ingenieurs van vandaag moeten toch gebouwen kunnen bouwen die driehonderd jaar meegaan? Daar heb ik alle vertrouwen in. Maar vraag je een gebouw te laten bouwen voor driehonderdduizend jaar, dat lijkt me minder zeker dat dit zal lukken.

 

Geologen hebben toch een goed zicht op de stabiliteit van de verschillende aardlagen?

Dat klopt, maar het probleem is dat mensen na meer dan vijfhonderd jaar wel eens zouden kunnen vergeten zijn dat er op een bepaalde plek hoogradioactief afval begraven ligt, zelfs indien men die te mijden plekken duidelijk zou repertoriëren. Op het SCK doen we onderzoek naar geologische berging. Dat kan perfect werken, behalve als men op een gegeven moment toch in die lagen gaat boren. Dan kan het radiotoxisch afval vrijkomen en lokaal voor contaminatie zorgen met mogelijk schadelijke gevolgen voor de betrokkenen. Als we met MYRRHA de duurtijd van die radiotoxiciteit kunnen herleiden tot driehonderd jaar, kan er alsnog overgegaan worden tot geologische berging. Drie eeuwen is niet onoverkomelijk als termijn om het afval hermetisch afgesloten te houden van de buitenwereld. En eens die termijn van driehonderd jaar verstreken is, is het afval niet meer gevaarlijk.

Eigenlijk moeten we beter vandaag dan morgen beslissen hoe we dat nucleair afval best aanpakken met het oog op de toekomst. Kernafval is niet het probleem van Electrabel, zij hebben al geld opzij gelegd voor de berging van het afval. Maar berging in een geschikte kleilaag is pas mogelijk als de temperatuur ervan gezakt is tot 50 graden, en het verglaasde afval heeft momenteel nog een temperatuur van iets meer dan honderd graden. Het gebouw in Dessel waar we het stockeren is daar uiteraard op voorzien. Maar als we opteren om het ondergronds op te slaan, zullen we naar schatting toch nog ruim tachtig jaar moeten wachten.

Mag ik even een grapje maken? Ik doe een gek voorstel voor de gemeente waar ik woon, Merchtem. Misschien word ik bij de volgende verkiezingen populair genoeg om burgemeester te worden met dit ene programmapunt: gratis centrale verwarming gedurende honderd jaar voor alle inwoners van de gemeente. Om dat mogelijk te maken laat ik in elke woning twee vaten verglaasd kernafval installeren die gekoeld worden en goed afgeschermd zijn tegen radioactieve straling. Er zal nul procent risico zijn en je hebt meteen voldoende uitstralingswarmte gedurende honderd jaar.

 

Img0058.jpg
Tijdelijke opslag van hoogradioactief afval in de installaties van Belgoprocess in Dessel

 

Wat te denken van thoriumcentrales? Kunnen die een kleinschaliger en goedkoper alternatief zijn?

Kleinschaliger reactoren zijn niet alleen een optie bij de thoriumkerncentrales, we kunnen evengoed uranium gebruiken voor de zogenaamde ‘Small Modular Reactors’. Die SMRs zoals wij ze noemen zijn, zoals de naam het zegt, kleine reactoren die bestaan uit verschillende modules. Vandaar dat ze ook goedkoper zijn dan de klassieke kerncentrales. Ze zijn eigenlijk ideaal voor afgelegen regio’s en grote industrieparken. 

Eén van de grote voordelen van thorium ten opzichte van uranium is dat het vijf keer meer voorkomt op Aarde en dat het meer verspreid voorkomt in een groter aantal landen dan uranium. Er is i.v.m. thorium dus minder kans op perikelen zoals met de OPEC-landen en hun quasi monopolies op de olievoorraden.

Zeker ook een belangrijk pluspunt voor thorium is het gegeven dat uit een vergelijkbare hoeveelheid splijtstof heel wat meer energie kan opgewekt worden bij thorium dan bij uranium. In tegenstelling tot uranium dient thorium immers niet verrijkt te worden. Bijgevolg kan thorium voor de volle honderd procent gebruikt worden voor energieopwekking, en zal er ook veel minder radioactief afval overblijven. Het grootste deel van dat afval is na enkele jaren herbruikbaar voor toepassingen in de geneeskunde en de industrie. Minder dan een vijfde van het afval is hoogradioactief, maar bij thoriumcentrales gaat het over een periode van amper driehonderd jaar om de radioactiviteit te zien dalen tot een niveau dat het geen risico meer inhoudt voor de volksgezondheid.

Een derde argument is het veiligheidsaspect. Een thorium kernreactor met gesmolten zout als koelmiddel, de zogenaamde 'Molten Salt Reactor' of MSR, garandeert dat de reactie niet op hol kan slaan en we niet te maken krijgen met dermate hoge temperaturen dat de rector smelt. Want eens de temperatuur over een bepaalde grens gaat of als er lekkage is van het koelmiddel, stolt het met thorium verzadigde zout en stopt de kernreactor onmiddellijk.  

 

Waarom zijn thoriumcentrales dan nog niet echt van de grond gekomen?

In de jaren 1970 bedroeg de uraniumprijs 100 dollar per kilo, vandaag is dat 10 dollar per kilo. Dat is vrij goedkoop. Waarom die enorme daling? Omdat men in de jaren 1970 overal kerncentrales bouwde en de vrees ontstond dat er binnen afzienbare tijd een tekort aan uranium zou ontstaan. Maar toen kwam de ramp in Tsjernobyl. Programma’s voor kernenergie werden herbekeken en in vele landen werd de bouw van centrales stopgezet. En dus ging de prijs voor uranium spectaculair dalen.

Men is met de ontginning van uranium begonnen voor militaire toepassingen, meer bepaald voor de nucleaire duikboten. Pas nadien is de commercialisatie er gekomen met de bouw van kerncentrales. Door het feit dat uranium de beste optie was voor het aandrijven van die nucleaire duikboten, is men zich nooit echt op de exploitatie van thorium gaan toeleggen. Thorium heeft zeer zeker een groot potentieel, maar er is nog veel werk aan de winkel voor de ontginning ervan op grote schaal een rendabele zaak wordt. Dat argument wordt gretig gehanteerd door vertegenwoordigers  van de uraniumsector. Als zij beweren dat thorium nooit echt van de grond zal komen, is dat in feite omdat zij bang zijn voor de concurrentie. Maar dingen veranderen nu eenmaal en men moet zich aan evoluties kunnen aanpassen, dat gold evenzeer op het vlak van telefonie, fotografie, enzovoort.

 

Op termijn kan de grotere voorraad thorium uiteindelijk toch een goede aanvulling zijn wanneer uranium echt schaars zal worden?

Als we uitgaan van de bestaande uraniumvoorraden op Aarde kunnen we met de huidige reactortechnologie zowat honderd jaar energie produceren. Maar die technologie is niet zo efficiënt als je bedenkt dat we minder dan één procent van het totale potentieel van de brandstoffen gebruiken: in natuurlijk uranium zit 0,7% uranium-235 dat gebruikt kan worden in de thermische reactoren en zit 99,3% uranium-238. In een snelle reactor kunnen beide isotopen gebruikt worden. Dat wil zeggen dat we in theorie uit een zelfde hoeveelheid natuurlijk uranium 100 gedeeld door 0,7 is gelijk aan 142,8 keer meer energieopbrengst hebben tegenover de thermische reactoren. Dat is in theorie, in de praktijk halen we toch wel een factor honderd. Wat impliceert dat de energieproductie van honderd jaar op basis van de beschikbare reserves met behulp van thermische reactoren via snelle reactoren goed is voor honderd jaar maal honderd, dat wil zeggen tienduizend jaar energie.

De thoriumreserves  op Aarde zijn vijf keer groter dan die van uranium, en thorium kan zowel in thermische als in snelle reactoren heel efficiënt gebruikt worden. We kunnen er gerust van uitgaan dat thorium goed is voor vijftigduizend jaar energieproductie. Uranium en thorium samen zijn dus goed voor zestigduizend jaar nucleaire energie. Vind je niet dat we dan kunnen spreken van een duurzame energiebron? Niet hernieuwbaar, maar wel duurzaam.

Dus samengevat: met de huidige generatie kerncentrales is de huidige voorraad uranium goed voor honderd jaar energieproductie en zitten we met afval voor driehonderdduizend jaar. Met snelle reactoren van het MYRRHA-type wordt dat tienduizend jaar energieproductie tegenover afval voor driehonderd jaar. Mogen we MYRRHA dan niet als een interessant project beschouwen met veel potentieel?

 

eng_sub01_1_1.png

 

 

Hoe staat u tegenover het dossier kernfusie?

Ik zie een aantal grote problemen. Ten eerste is er de intense bestraling die alle omringende materiaal heel bros maakt. Ik sprak eerder over de neutronen die bij kernsplijting vrijkomen, die hebben een energie van 2 mega-elektronvolt. Bij een fusiereactor is het proces gebaseerd op deuterium die gaat fusioneren met tritium. Het resultaat is een helium-4 plus een neutron. Dat neutron heeft een energie van 14 mega-elektronvolt. Een heel wat hogere energie dus dan bij splijting. Het materiaal waaruit de tokamak, de torusvormige constructie waarin het plasma verhit wordt, bestaat, gaat bestraald worden met die hoogenergetische neutronen. Bijgevolg zal het bros worden van het materiaal heel groot zijn. Door de botsing met neutronen gaan atomen in het staal verplaatst worden. Zo worden er alfadeeltjes gefabriceerd. Alfa’s zijn eigenlijk helium. En zo ga je overal in je structuur heliumgas introduceren. Wat het materiaal nog brosser maakt. In de tokamak kan je het plasma – een geïoniseerd gas – sturen met behulp van een elektromagnetisch veld. Maar de neutronen – uiteraard zonder lading – zijn daar niet gevoelig voor en zullen dus met heel veel energie kunnen inslaan op de omringende materie.

Een tweede groot probleem is dat er in een tokamak gewerkt wordt met heel sterke magnetische velden. Daardoor zijn alle structuren continu en gedurende een lange periode blootgesteld aan een enorme mechanische stress.

Voor mij is een derde groot probleem de grootschaligheid van de fusiereactoren. Men zegt tegen de splijtingsreactoren van vandaag al dat ze te groot zijn. Morgen gaan we met onze hernieuwbare energiebronnen naar kleine gedecentraliseerde productie-eenheden. Spijtig genoeg lukt kernfusie alleen maar met behulp van gigantische reactoren, echte mastodonten.

Vierde probleem: je hebt deuterium en tritium nodig voor de kernfusiereactie. De oceanen zitten vol deuterium, maar tritium is zeldzaam en moet dus gefabriceerd worden. Hoe doet men dat? In een splijtingsreactor…

Dus er zijn toch nog wel heel wat grote problemen op te lossen, en het zal nog vele tientallen jaren duren vooraleer alles min of meer op punt zal staan. Er was gezegd dat men met de experimentele kernfusiereactor ITER in het Zuid-Franse Cadarache tegen 2018 de eerste experimenten zou kunnen doen, maar intussen spreekt men over 2025, en zelfs dat lijkt mij hoogst twijfelachtig. Het is trouwens de bedoeling om in een eerste fase alleen maar deuterium te laten reageren. De deuterium-tritiumreactie is dus nog niet aan de orde. De deuterium-deuteriumreactie resulteert in een helium-3 plus een neutron. Dat neutron heeft een energie van slechts 2,3 mega-elektronvolt, dus veel minder energieopbrengst dan men uiteindelijk wil realiseren. Maar toch moet er een even hoge temperatuur gecreëerd worden in het plasma om de fusiereactie te krijgen.

 

Aan kernfusie hangt ook een duizelingwekkend kostenplaatje vast, nietwaar?

Als we wat ITER betreft het hebben over alleen nog maar de bijdrage van Europa komen we aan een bedrag van 7,5 miljard euro. EURATOM, de Europese organisatie voor atoomenergie, betaalt 6/11 van de totaalprijs, en voorts betalen Japan, de VS, India, China en Zuid-Korea ook elk 1/11 van het totaal, zo’n slordige 14 miljard euro. En dat dus nog maar enkel voor dit testproject, hé!

 

De voorganger van ITER, de JET, heeft wel gewerkt.

Dat klopt, die Joint European Torus vlak bij Oxford heeft getoond dat kernfusie werkt. Maar wat men daar gerealiseerd heeft, is tonen dat het effectief kan, zonder dat men moest rekening houden met de efficiëntie. Eind jaren 1990 heeft men met de JET heel kortstondig, gedurende één seconde, een piek van 16 megawatt geproduceerd, maar het heeft heel wat meer energie gekost om het plasma voldoende te verhitten om fusiereacties te krijgen.

Voor de ITER in Cadarache is het opzet om 50 megawatt te investeren om via kernfusie 500 megawatt te produceren, dus een factor 10 meer energie eruit te halen. Maar eigenlijk zal men geen factor 10 halen, want de 50 megawatt waarover men het heeft is de energie die men alleen nog maar nodig heeft om het plasma te verhitten. Om alle machines van de hele ITER-infrastructuur te doen draaien, gaat er heel wat meer elektriciteit nodig zijn.

Kernfusie is een mooi idee dat in theorie heel goed werkt, maar er zijn heel veel praktische problemen, waardoor het in de praktijk heel moeilijk te realiseren is.

 

cryostat472.jpg
Doorsnede van de reusachtige ITER-tokamak

 

 

In vergelijking daarmee is MYRRHA veel gemakkelijker te realiseren?

Ik wil helemaal niet zeggen dat het gemakkelijk is, maar alleszins veel haalbaarder dan kernfusie. De ingenieurs en wetenschappers die werken op ITER doen zeker schitterend en innovatief werk, maar of het totaalplaatje zal kloppen is een andere kwestie. Hopelijk kunnen wij de komende jaren goed doorwerken aan MYRRHA zonder al te veel hindernissen van buitenaf…

 

Dat wens ik u en uw team van harte toe, wij kijken vol belangstelling toe. Hartelijk dank voor het boeiende interview, professor Aït Abderrahim.

 

Tekst: Francis Meeus

02/04/2019

Bijlages
Bijlage Size
MYRRHA uniek innovatief project.pdf1.49 MB 1.49 MB