Hoe werkt kernenergie?

Een van de grote discussies in de publieke sfeer van de afgelopen tien jaar of langer was die over duurzaamheid, en hoe we een duurzamere toekomst kunnen opbouwen, vooral vanuit milieuoogpunt. Een deel van die discussie ging over het idee om de uitstoot van broeikasgassen die bijdragen aan klimaatverandering te verminderen door meer schone energie te produceren met behulp van hernieuwbare energiebronnen. Kernenergie is een onderwerp van grote discussie, aangezien het niet noodzakelijkerwijs wordt beschouwd als hernieuwbaar, maar wel als schone energie; het heeft echter geen geweldige staat van dienst als gevolg van een paar spraakmakende kernrampen die hebben plaatsgevonden in de afgelopen halve eeuw. Ondanks het debat over de verdiensten en de staat van dienst, blijft kernenergie een veelgebruikte energiebron in Europa. Kerncentrales zijn toevallig ook een plek waar Peli's ATEX-verlichtingsapparatuur veel wordt gebruikt vanwege de aanwezigheid van gevaarlijke atmosferen. Gezien alle ophef over kernenergie, hebben we besloten om in dit bericht een kort overzicht te geven van hoe het werkt en de belangrijkste twistpunten met betrekking tot het gebruik ervan te bespreken.

Waar komt kernenergie vandaan?

Het antwoord op die vraag is kernsplijting. Kernsplijting is het proces dat plaatsvindt in de reactor van een kerncentrale. Atomen worden gesplitst om kleinere atomen te vormen, waarbij energie vrijkomt.

De brandstof die het meest wordt gebruikt om energie te produceren door middel van kernsplijting is uranium. Kerncentrales gebruiken een bepaald type uranium dat U-235 wordt genoemd. De reden hiervoor is dat de atomen hiervan gemakkelijk gesplitst kunnen worden om kernsplijting tot stand te brengen.

De uraniumbrandstof wordt gevormd tot keramische pellets met een diameter van ongeveer 1 cm en een lengte van 1 cm. Volgens de U.S. Energy Information Administration produceert elke pellet ongeveer evenveel energie als 568 liter olie. Deze energierijke pellets worden eind aan eind gestapeld in metalen brandstofstaven van 12 voet die in de reactorkern van de kerncentrale worden geplaatst.

De energie die vrijkomt tijdens het proces van kernsplijting wordt gebruikt om water te verhitten tot het kookpunt, waardoor stoom wordt geproduceerd. Dit gebeurt in de reactorkern. De stoom wordt vervolgens gebruikt om grote turbines te laten draaien die elektriciteit opwekken door generatoren aan te drijven die elektriciteit maken.

Hierna koelt de kerncentrale de stoom weer af tot water. Dit gebeurt in een aparte structuur die de koeltoren wordt genoemd. In sommige centrales zijn er geen koeltorens, dus wordt er water uit vijvers, rivieren of de oceaan gebruikt om de stoom weer in water om te zetten. Het afgekoelde water wordt dan hergebruikt om stoom te produceren voor het opwekken van meer energie.

Waar gaat het debat rond kernenergie over?

Een van de belangrijkste voordelen van kernenergie die door de voorstanders wordt aangeprezen, is dat uranium weliswaar wordt gedolven, maar niet als fossiele brandstof wordt beschouwd. Fossiele brandstoffen zijn brandstoffen die afkomstig zijn van materialen die ooit levende organismen waren. Uranium is een metaal, vergelijkbaar met zilver, koper en goud. Dus, in tegenstelling tot energie die wordt geproduceerd door fossiele brandstoffen, produceren kernreactoren geen luchtvervuiling of kooldioxide als ze in werking zijn en dragen ze dus niet direct bij aan klimaatverandering.

Je kunt je dan afvragen waarom er aarzelingen zijn over kernenergie; kernenergie is een extreem krachtige energiebron die niet bijdraagt aan klimaatverandering. Er zijn echter een aantal geldige twistpunten van de tegenstanders.

Het eerste is dat, hoewel kernenergie niet direct kooldioxide produceert, er enige consternatie is over het feit dat de bouw van kerncentrales en de winning en raffinage van het uraniumerts veel energie vergt. Soms wordt deze energie ironisch genoeg geproduceerd door fossiele energiebronnen.

Dat gezegd hebbende, is er ook de kwestie van de potentiële ongecontroleerde nucleaire reactie, die, zoals gezien bij de rampen in Tsjernobyl en Fukushima, kan leiden tot wijdverspreide besmetting van lucht en water. Desondanks is het risico dat dit gebeurt bij modernere kerncentrales aanzienlijk verminderd door een verscheidenheid aan complexe veiligheids- en beveiligingsmaatregelen die nu op deze locaties van kracht zijn. Dit omvat hoog opgeleide en bekwame reactoroperators, regelmatige en rigoureuze test- en onderhoudsactiviteiten en strenge eisen en toezicht door regelgevende instanties zoals de Europese Gemeenschap voor Atoomenergie. De gebieden rond kerncentrales zijn ook afgeschermd en worden bewaakt door beveiligingsteams. Bovendien worden moderne kerncentrales gebouwd met insluitingsvaten die speciaal ontworpen zijn om extreme weersomstandigheden zoals aardbevingen en tsunami's te weerstaan.

Tot slot draait de grootste zorg voor het milieu in verband met kernenergie om het kernafval dat wordt geproduceerd door kernenergie. Deze materialen kunnen tot duizenden jaren radioactief en dus natuurlijk gevaarlijk voor de menselijke gezondheid blijven.

Radioactief afval wordt geclassificeerd als laagactief of hoogactief afval. De radioactiviteit van het afval vermindert na verloop van tijd in een proces dat radioactief verval wordt genoemd. Het grootste deel van het volume van radioactief afval is laagactief. Het wordt in een afsluitende barrière van materiaal zoals klei geplaatst om te voorkomen dat straling in de atmosfeer ontsnapt. Zo kan het afval veilig vervallen voor het wordt opgeborgen.

De kleding, gereedschappen en andere wegwerpartikelen die tijdens het werk in nucleaire installaties worden gebruikt, raken ook besmet met kleine hoeveelheden radioactief materiaal. Deze worden geclassificeerd als laag radioactief afval, maar zijn desondanks onderworpen aan strenge regels voor de behandeling, opslag en verwijdering ervan om ervoor te zorgen dat ze niet in contact komen met de buitenomgeving.

Natuurlijk is er ook het hoogradioactief afval, dat grotendeels bestaat uit de gebruikte kernreactorbrandstof; de uraniumpellets in de eerder genoemde staven. Deze materialen moeten worden opgeslagen in speciaal ontworpen waterbassins die de brandstof koelen en als schild tegen straling dienen. Daarnaast wordt sommige verbruikte reactorbrandstof opgeslagen in speciaal ontworpen droge opslagcontainers voor luchtkoeling.

Ten slotte moeten kernreactoren soms ook worden ontmanteld wanneer ze niet langer in bedrijf zijn. Uiteraard zijn deze kernreactoren zeer radioactief. Daarom moet de ontmanteling van deze reactoren gepaard gaan met een sterk gereguleerd proces waarbij de reactor samen met alle radioactief geworden apparatuur veilig uit bedrijf wordt genomen en de radioactiviteit van de locatie wordt teruggebracht tot een niveau dat ander gebruik van het terrein mogelijk maakt.

De toekomst van kernenergie

Nu het energieverbruik wereldwijd toeneemt, is het nog onduidelijk wat de toekomst van kernenergie is. Door de groeiende bezorgdheid over klimaatverandering en kooldioxide-emissies die bijdragen aan deze klimaatverandering, is er echter een groeiende beweging in de richting van hernieuwbare energiebronnen zoals wind- en zonne-energie. Helaas zal het tientallen jaren duren, zo niet langer, voordat hernieuwbare energiebronnen zoals deze een deuk kunnen slaan in de wereldwijde uitstoot van kooldioxide. Ondanks de tegenstanders is de productie van kernenergie dus klaar om toe te nemen in de strijd tegen kooldioxide-uitstoot, al was het maar in de tussentijd. We zullen moeten afwachten.

Samen met deze potentiële toename in de opwekking van kernenergie is het waarschijnlijk dat er meer kerncentrales komen. Deze vereisen explosieveilige machines om gebruikt te kunnen worden in de gevaarlijke atmosferen binnen deze centrales. Peli Products produceert een breed scala aan ATEX-gecertificeerde intrinsiek veilige verlichtingsinstrumenten voor gebruik in deze gevaarlijke explosieve atmosferen. Klik op onderstaande knop voor meer informatie over Peli’s ATEX-verlichtingsgereedschap.