Thorium: de toekomst van (kern)energie?

China start als eerste land concrete proeven met een experimentele thoriumreactor, moderne kerntechnologie die de belofte van verhoogde efficiëntie, veiligheid en afname van de nucleaire afvalberg brengt. Een kort overzicht van de mogelijkheden die thorium kan bieden voor de energiemarkt van de toekomst.

Het basisprincipe van een nucleaire reactie is een kernsplijting waarbij energie vrijkomt. Hierbij wordt een zware kern – zoals uranium-235 – gebruikt als splijtstof door die te bombarderen met neutronen waardoor het element splitst in kleinere kernen die zo opnieuw neutronen vrijgeven die andere kernen raken. Het proces leidt tot een kettingreactie waarbij enorme hoeveelheden warmte-energie vrijkomen. Die energie genereert stoom, waarmee een turbine wordt aangedreven om elektriciteit op te wekken, net zoals in gas- en koolcentrales. Momenteel gebruiken kerncentrales uranium en plutonium als zware kernen, maar thorium-232 biedt unieke voordelen.

Gesmoltenzoutreactor

De centrale nabij de Chinese stad Wuwei is een gesmoltenzoutreactor (GZR), wat volgens kernfysici veruit het meest interessante type reactor is om van de uitzonderlijke eigenschappen van thorium gebruik te maken. In een GZR wordt thorium-232 in het reactorvat geïnjecteerd en ondergedompeld in een zoutmengsel, stabiele verbindingen die zowel de rol van koelmiddel als het brandstofmedium waarin de splijtingsreacties plaatsvinden, invullen.

Dat zoutmengsel levert de neutronen die de splijtingen verzorgen en neemt de vrijgekomen warmte van de reactie op. Vervolgens pompt een extern systeem het koelmiddel weg om de warmte af te geven aan een secundaire lus of warmtewisselaar. Dat secundaire koelmiddel (zoals bijvoorbeeld water) neemt de warmte over zodat het zout terug naar de reactor kan vloeien om verder te reageren. Een ander voordeel van een GZR is dat dat systeem zelfregulerend is, gezien de reactie vertraagt indien de temperatuur stijgt. Wanneer de druk of temperatuur gevaarlijke waardes zouden bereiken, kan de reactor bovendien de reactie stopzetten zonder enige menselijke interventie.

Efficiëntie en veiligheid

Het beste nieuws is dat thoriumreactoren veel minder kernafval zullen produceren (volgens de Chinezen tot wel een factor 1.000) dan klassieke uranium- en plutoniumreactoren. Dat kernafval is bovendien ook ‘maar’ 500 jaar radioactief in plaats van 10.000 jaar. De immer aanwezige uitdagingen geassocieerd met de langdurige, veilige opslag van radioactief afval zouden zo enigszins verholpen worden. Bovendien zijn de mogelijkheden tot nucleaire bewapening beperkt, gezien thorium-232 niet dient verrijkt te worden zoals uranium om splijtingsreacties mogelijk te maken.

Hoewel de technische aspecten van de technologie veelbelovend lijken, blijven factoren zoals de industriële machinerie en politieke welwillendheid momenteel nog voorwerp van grote onzekerheid.

Lees ook: