Coalitiepartij VVD en oppositiepartij CDA willen dat er meer werk wordt gemaakt van de bouw van kleine kerncentrales in Nederland. Eerder deze week presenteerden ze hun ‘versnellingsplan’.
Met de plannen van het Rijk voor twee en zelfs vier nieuwe grote kerncentrales schiet het niet op, vinden Kamerleden Henri Bontenbal (CDA) en Silvio Erkens (VVD). Ze pleiten er daarom voor om de bouw van kleine kerncentrales (small modular reactors, SMR’s) te versnellen. In 2035 zouden die al operationeel moeten zijn.
SMR’s zijn kleine, geavanceerde kernreactoren die modulair worden gebouwd: volgens een gestandaardiseerd proces, met vaste onderdelen. Ze rollen als het ware in een fabriek van de lopende band. Dat zou ze efficiënter, veiliger en goedkoper maken dan traditionele grote kernkrachtpatsers. De Verenigde Staten, Canada, Zweden, Frankrijk en het Verenigd Koninkrijk zijn er al volop mee bezig.
SMR’s: 50 tot 300 megawatt
Volgens het Internationaal Atoomenergie Agentschap wordt op dit moment in meer dan tachtig projecten wereldwijd gewerkt aan de verdere ontwikkeling van SMR’s. Ze heten ‘klein’ omdat ze een vermogen hebben van maar 50 tot 300 megawatt (MW), waar grote geavanceerde kernreactoren al gauw tot 1.100 tot 1.600 MW komen.
Bovendien zijn SMR’s fysiek veel kleiner. Zo is het stalen reactorvat van het Amerikaanse bedrijf NuScale slechts 20 meter hoog, met een diameter van 2,7 meter. Dat kan onder andere doordat een uraniumsplijtstof wordt ingezet die een hoger verrijkingspercentage heeft dan gebruikelijk in conventionele reactoren.
De bedrijven die deze kleine reactors verder ontwikkelen – allemaal met forse overheidssubsidies – zijn overtuigd van hun voordelen ten opzichte van grote kerncentrales. Ze zijn nu nog duur, maar als ze eenmaal in hogere oplage in een fabriek kunnen worden gemaakt, zullen de kosten almaar dalen.
Modulaire fabricage op een vaste locatie versimpelt ook de kwaliteitsbewaking. En na de productie kan zo’n SMR makkelijk per dieplader of schip naar de plaats van bestemming worden vervoerd.
Op papier hebben SMR’s veel voordelen
Het grootste voordeel van SMR’s is dat ze de financiële drempel voor kernenergie verlagen. Een land of bedrijf zal eerder een minireactor van een miljard euro aanschaffen dan een klassieke kerncentrale van tientallen miljarden euro’s laten bouwen.
Neem de bouwkosten van Hinkley Point C in het Verenigd Koninkrijk, een kerncentrale van 3.300 MW. Die worden nu geschat op 32 miljard euro. De kosten van een kleinere kerncentrale van 200 MW met een of meer SMR’s zullen ergens tussen de 3 en 6 miljard euro liggen.
Zo’n kleinere centrale levert natuurlijk aanzienlijk minder stroom, maar de financiële risico’s zijn beter te overzien. Nog een voordeel: een kerncentrale met één of meer SMR’s kan veel sneller worden gebouwd. Terwijl bij de huidige generatie kerncentrales de bouwplanning steevast met vele jaren wordt overschreden.
Een ander pluspunt is dat een centrale die uit meer dan één kleine reactoren bestaat, veel flexibeler kan reageren op het wisselende stroomaanbod van zonne- en windenergie. Het is namelijk relatief eenvoudig om één of twee reactoren tijdelijk uit te schakelen.
Het uitschakelen en weer opstarten van grote kernreactoren is daarentegen duur en complex. Daarom draait een grote kerncentrale met reactoren van 1.000 tot 1.600 MW altijd op volle kracht om rendabel te zijn. Ook als er een groot aanbod is van (goedkopere) stroom van zonnepanelen en windturbines. Kortom: SMR’s zijn veelbelovend.
SMR’s zijn nu nog relatief duur
Tenminste, in theorie. In de praktijk is er nog niet één SMR van een lopende band gekomen. Tot dusver hebben alleen Rusland en China kleine geavanceerde kernreactoren in gebruik genomen, maar die zijn niet seriematig geproduceerd en zijn daardoor nog relatief duur.
Het gaat om het drijvende Russische ponton Akademik Lomonosov dat sinds 2019 twee kleine reactoren heeft. Samen leveren die 70 MW aan een stadje op het Siberische schiereiland Kamtsjatka. In China werd in januari 2022 een reactor van 200 MW opgestart die stroom levert aan de provincie Shandong.
In de westerse wereld lijkt het Amerikaanse bedrijf NuScale het verst gevorderd met de ontwikkeling van een SMR. NuScale heeft een zogenoemde drukwaterreactor gebouwd met een vermogen van 45 tot 80 MW. In dit concept wordt de reactor gekoeld met water dat onder een druk van meer dan 100 bar staat. Die druk voorkomt dat het water gaat koken.
De beveiliging is volledig passief: zelfs als alle stroom uitvalt en het voltallige personeel door welke oorzaak dan ook is uitgeschakeld, gaat de reactor geheel zelfstandig in lockdown. Om veiligheidsredenen staan de modules bovendien in een waterreservoir. Fijn extraatje: volgens NuScale kan dit type reactor ook warmte leveren voor stadsverwarming.
De Amerikaanse overheid maakte in 2022 bekend dat ze Roemenië gaat helpen met de bouw van een kerncentrale van 426 MW. Deze bestaat uit zes reactoren van NuScale en verrijst bij een afgedankte kolencentrale in Doicești, zo’n 100 kilometer van Boekarest.
De stoom die de reactoren straks aan de bestaande generatoren leveren, kwam voorheen van kolengestookte boilers. Dit wordt de eerste kerncentrale ter wereld met gekoppelde kleine modulaire reactoren.
Het is opvallend dat deze Amerikaanse technologie voor het eerst in Roemenië wordt toegepast. Waarschijnlijk verwacht NuScale daar minder problemen met vergunningen en rekenen de Amerikanen op minder verzet van de bevolking.
Verschillende landen werken aan SMR’s
Terwijl de Amerikaanse overheid NuScale royaal subsidieert, steunt de Britse regering Rolls-Royce bij de ontwikkeling van SMR’s. Dit bedrijf heeft al meer dan vijftig jaar ervaring met de bouw van kleine kernreactoren voor de nucleaire onderzeeërs van de Royal Navy.
Rolls-Royce ontwikkelt een modulaire drukwaterreactor met een vermogen van 470 MW. Dat is nauwelijks nog ‘klein’ te noemen. Sterker: in de classificatie van het Internationale Atoomenergie Agentschap valt deze onder medium.
Er zijn nog geen afmetingen openbaar gemaakt, maar Rolls-Royce laat weten dat de reactor klein genoeg is om hem in een fabriek te kunnen maken, ondanks het relatief grote vermogen. Samen met de Britse regering heeft het bedrijf al een lijst opgesteld met zes mogelijke locaties voor zo’n reactorfabriek.
Rolls-Royce-topman Warren East verwacht dat de eerste vijf kleine reactoren voor een bedrag van 2,5 miljard euro per stuk uit die fabriek zullen rollen. Als de massaproductie eenmaal op gang komt, kunnen de reactoren flink goedkoper worden, voorspelt East.
De prijs die de topman noemt, lijkt aantrekkelijk, zeker in vergelijking met de gigantische kosten van Hinkley Point C. Maar als we één ding zeker weten over de kernindustrie, dan is het dat de kosten van nieuwe projecten altijd enorm worden onderschat.
Ook het Franse staatsbedrijf EDF, de grootste speler op de Europese markt voor kernenergie, investeert honderden miljoenen euro’s in de ontwikkeling van SMR’s. Zo wordt er gewerkt aan de opvallend kleine NuWard. De stalen behuizing met niet alleen het reactorvat, maar ook de koelmiddelpompen en alle veiligheidssystemen is slechts 16 meter hoog en heeft een diameter van ongeveer 8 meter.
Net als bij de SMR van NuScale wordt de hele reactormodule in een waterreservoir geplaatst. Eén NuWard-kerncentrale bestaat uit twee reactoren die samen 340 MW leveren. Volgens EDF kan zo’n centrale in drie jaar tijd worden gebouwd.
Hoge opwekkosten per megawattuur
De ontwikkelaars beloven veel, maar het is zeer de vraag of SMR’s alle hoge verwachtingen kunnen waarmaken. Om te beginnen is elektriciteit uit welke kernreactor dan ook altijd duurder dan elektriciteit uit zon en wind.
Het Amerikaanse financieel adviesbureau Lazard, autoriteit op dit gebied, publiceert elk jaar een overzicht van de opwekkosten per megawattuur (MWh) van verschillende energiebronnen over hun levensduur. In 2022 bedroegen de opwekkosten van zonne-energie zo’n 35 euro per MWh, tegenover 92 tot circa 154 euro per MWh voor kernenergie. Dus bijna vijf keer zo hoog.
De stroom uit kleine kernreactoren wordt nog duurder dan die uit grote kerncentrales. De kernindustrie heeft altijd het mantra ‘groter is beter’ gehanteerd. De bouwkosten per geïnstalleerd vermogen per reactor dalen nu eenmaal naarmate de reactor groter is, dus levert een grotere reactor altijd goedkopere stroom dan een kleinere.
Concreet: volgens een ruwe schatting wordt de elektriciteit uit een SMR anderhalf tot twee keer zo duur als die uit een grote kernreactor. Logisch dus dat het Amerikaanse Westinghouse en het Franse EDF toch nog investeren in hun zogenoemde Generation III: grote reactoren van respectievelijk 1.100 en 1.650 MW.
De hoop is dat de stroom uit SMR’s goedkoper wordt als ze eenmaal seriematig uit fabrieken komen. Maar de econoom Michael Barnard wijst erop dat een fabriek daarvoor honderden of nog liever duizenden eenheden moet produceren. En het is onwaarschijnlijk dat de vraag naar SMR’s ooit zo hoog wordt.
Sowieso moeten de ruim tachtig verschillende ontwerpen die nu in ontwikkeling zijn, eerst worden gereduceerd tot een handvol standaardmodellen. Het is maar de vraag of de Amerikanen, Fransen, Britten, Russen, Canadezen, Indiërs, Koreanen hun nationale belangen laten varen om dit mogelijk te maken.
Er is (nog) niet genoeg draagvlak
Stel dat de productieschaal groot genoeg wordt om rendabel te zijn, dan zijn we er nog niet. Om ongelukken te vermijden en om te voorkomen dat verrijkt uranium in handen van terroristen belandt, gelden er strenge internationale regels voor transport en productie van nucleair materiaal.
Het is voor een land eenvoudiger en goedkoper om conform deze regels te opereren als alle nucleaire brandstof en al het kernafval zich geconcentreerd bevindt bij één of twee kerncentrales. Bij gróte kerncentrales, om precies te zijn.
Dan moet er uiteraard nog een besluit worden genomen over het extra radioactieve afval. Uit onderzoek van de Stanford-universiteit in Californië is namelijk gebleken dat kleine modulaire reactoren per geleverde eenheid stroom twee- tot dertigmaal meer radioactief afval produceren dan een grote kernreactor.
Tot slot nog deze hobbel: hoewel de VVD en het CDA op landelijk niveau voorstanders zijn van het inzetten op kleine kernreactoren in Nederland, is het zeer de vraag of hun partijleden op regionaal niveau daar net zo over denken.
De internationale accountants- en adviesorganisatie KPMG deed in opdracht van de overheid in 2021 een marktonderzoek naar de toekomst van kernenergie in Nederland. Een van de conclusies: ‘De realisatie van meerdere kerncentrales (SMR’s) op meerdere locaties in Nederland lijkt op de basis van de interviews niet haalbaar.’
KPMG signaleert dat het maatschappelijk draagvlak voor SMR’s ontbreekt en dat het daarom voor de hand ligt te kiezen voor één of enkele grote kerncentrales op één locatie.
Kortom: de technologie is fantastisch, de visioenen die worden opgeroepen zijn aansprekend, de eerste pilots opwindend. Maar er zijn nog te veel bezwaren voor grootschalige productie van SMR’s op korte termijn.
Teake Zuidema © KIJK | Bewerking: Laurien Onderwater