Advertentie
analyse

SMR, het buzzword waarmee kernenergie zich weer populair wil maken

Het Amerikaanse NuScale lijkt het verst gevorderd. Het heeft een voorbeeldmodel gebouwd en wil voor 2030 een werkende reactor bouwen. ©nuscale

De Franse president Emmanuel Macron spendeert in zijn relanceplan France 2030 geld aan SMR, een nieuwe generatie kleine modulaire kernreactoren waar ook Bill Gates fortuinen in pompt. Kunnen ze de belofte dat ze veiliger, flexibeler en goedkoper zijn waarmaken?

Van Joe Biden, Vladimir Poetin, Boris Johnson en Xi Jinping tot Warren Buffett en Bill Gates. Allemaal zetten ze in op SMR, Small Modular Reactors, de nieuwe generatie kleine modulaire kernreactoren die komaf zou maken met veel van de problemen van de huidige kerncentrales. Maar is er wel nood aan die nieuwe technologie in een wereld waar zonne- en windenergie goedkoper worden en fors aan marktaandeel winnen? En wanneer kan de nucleaire sector die beloftes waarmaken?

SMR is een nieuwe term voor concepten die al decennia bestudeerd worden. ‘Over SMR wordt soms gezegd dat het ‘powerpointreactoren’ zijn omdat ze nog in de ontwerpfase zitten. Er zijn in het beste geval fysieke modellen gemaakt, maar nog geen echte gebouwd. Het is zeer ambitieus om in 2030 te beginnen met de bouw ervan, maar ik zie wel een versnelling in het onderzoek’, zegt Joannes Laveyne, onderzoeker aan het Laboratorium voor Elektrische Energietechniek van de UGent. De vlag dekt ook verschillende ladingen: van reactoren van 10 megawatt, te vergelijken met enkele windturbines, tot exemplaren van 300 megawatt, die in de buurt komen van ’s lands oudste reactor Doel 1 (400 megawatt).

Waarover gaat het?

De nucleaire sector pakt uit met het concept SMR, Small Modular Reactors, nieuwe kleine modulaire en flexibele kernreactoren die voordelen zouden bieden op het vlak van prijs, veiligheid en een betere combinatie met hernieuwbare energie.

Wie is betrokken?

Bedrijven en overheden uit grootmachten die ook actief zijn in militaire nucleaire toepassingen. De VS, Rusland, China, Frankrijk, Canada en het VK leiden de dans. Ze zien mogelijkheden voor eigen gebruik en exportmogelijkheden, wat veel inkomsten en jobs kan opleveren.

Waar ligt de sleutel?

Er zullen veel oplossingen nodig zijn om aan de energievraag en klimaatdoelstellingen te voldoen. Kernenergie kan een oplossing zijn, maar dan moeten de beloftes wel ingevuld worden. En de sector die traditioneel heel traag op gang komt, zal wel wat tandjes moeten bijsteken.

Kleine reactoren worden al gebruikt in onderzeeërs en vliegdekschepen en ook voor stroombevoorrading in afgelegen gebieden. Rusland pakt graag uit met een schip met een nucleaire installatie dat stroom kan leveren in afgelegen gebieden waar het aanmeert. Andere ontwikkelaars stellen ze voor als een alternatief voor grote kernreactoren. Door vijf SMR’s van 200 megawatt op dezelfde site te zetten, heb je dezelfde output als met één grote klassieke reactor van 1.000 megawatt. Maar de bouw van SMR’s is veel goedkoper en gaat een pak sneller. Je bouwt er één met kant-en-klare modules uit een fabriek, dan een tweede, enzovoort. Modulair betekent ook dat de centrales meer met modules gebouwd zullen worden die in een fabriek worden geassembleerd.

De grote troef van SMR’s is dat de productie CO₂-vrij en erg flexibel is.
Wim Uyttenhove
Consultant The Binding Energy

Die modulaire aanpak is een antwoord op de enorme problemen die de jongste werven van nieuwe reactoren teisteren. De enorme EPR- reactoren van 1.600 megawatt van het Franse Areva/Framatome raken maar niet opgestart. In Finland ging in 2005 een werf van start. Het project is nog altijd niet af en de miljardenfactuur is verveelvoudigd. Gelijkaardige problemen zijn er op EPR-werven in Frankrijk en het Verenigd Koninkrijk. ‘Het probleem is dat kerncentrales een negatieve leercurve hebben. Hoe meer je er bouwt, hoe duurder door almaar strengere veiligheidseisen’, zegt Laveyne. ‘Dat hebben ze proberen op te lossen door grotere centrales te bouwen. Maar de complexiteit van de bouw werd altijd onderschat. Dat maakte de projecten nog duurder. Tegelijk werden grote, minder flexibele centrales ook economisch minder interessant.’

Een tiental jaar geleden nam de sector een bocht door in te zetten op kleinere gestandaardiseerde centrales. In plaats van alles op een werf stap voor stap te bouwen, worden basismodules in een fabriek gemaakt en op de werf in elkaar gezet. ‘Het is wat zoals serieproductie in de autosector’, zegt VUB-professor Peter Baeten die ook adjunct-directeur-generaal is van het nucleair onderzoekscentrum SCK. Hij twijfelt of dat volledig zal lukken. ‘Elk land is verantwoordelijk voor nucleaire veiligheid en stelt andere regels waaraan de ontwerpen moeten voldoen. Er is nog veel harmonisering nodig.’ Laveyne wijst ook op de uitdaging om serieproductie rendabel te krijgen. ‘Er zullen tientallen of honderden SMR’s nodig zijn om break-even te draaien.’

Flexibel

Het woord ‘modular’ in de naam, modulair, kreeg gaandeweg nog een tweede betekenis: moduleerbaar. De productie kan veel beter geregeld worden als je vele kleine centrales naast elkaar hebt in plaats van een grote centrale. ‘Zeer flexibel en CO₂ vrij produceren, dat is de grote troef van SMR’, zegt Wim Uyttenhove van de onafhankelijke nucleaire consultant The Binding Energy. Die flexibiliteit zou ertoe moeten leiden dat kernenergie de rol van gascentrales kan overnemen in een wereld waar hernieuwbare energie de norm is. De centrales kunnen stroom leveren als er geen zon of wind is. Op momenten dat er voldoende hernieuwbare energie is, kunnen ze afgezet worden.

Betekent de opkomst van SMR dat de tijd van de grote reactoren definitief voorbij is? ‘President Emmanuel Macron heeft ook de bouw van grote centrales aangekondigd. Dat de Fransen daarmee doorgaan, is een aanwijzing dat SMR’s wellicht niet goedkoper zijn’, zegt Uyttenhove.

©AFP

De financiering van SMR’s is alleszins veel eenvoudiger op een vrijgemaakte markt. ‘Een grote centrale van tientallen miljarden is er moeilijk te financieren. Met projecten van enkele honderden megawatt en een prijskaartje van 1 miljard kom je in de buurt van andere grote energieprojecten’, zegt Anicet Touré, hoofd van de afdeling SMR bij het studiebureau Tractebel Engineering (Engie) dat internationaal ontwerpers en geïnteresseerde partijen adviseert.

Nog een positief punt: de betere veiligheid. De huidige kerncentrales hebben een actieve koeling nodig met elektriciteit om warmte af te voeren. Als de stroom én de noodgeneratoren uitvallen, zoals na de tsunami in het Japanse Fukushima, krijg je problemen. ‘Door kleinere reactoren te bouwen met een specifiek design dat gebruikmaakt van natuurlijke circulatie om warmte af te voeren, krijg je een veel veiliger systeem’, zegt Baeten. ‘Bij problemen moet je niet binnen enkele minuten ingrijpen. Je hebt dagen tijd. En zelfs als je dan de verkeerde beslissingen zou nemen, blijft de bestraling beperkt tot de site zelf’, zegt Touré.

Tegenstanders van kernenergie reageren sceptisch op de nucleaire beloftes. Toch wijzen veel studies erop dat kernenergie nodig zal zijn om aan de wereldwijde energievraag en klimaatdoelstellingen te voldoen. ‘Elektriciteit CO₂-vrij maken kan voor een groot stuk met windturbines, maar wat met de energie die gebruikt wordt voor industrie, transport en verwarming? Die volumes zijn vier tot vijf keer groter. In die enorme challenge kan kernenergie een bijdrage leveren’, vindt Touré

Militaire programma’s

Touré ziet vooral in industriële processen een rol voor SMR’s. ‘Ze kunnen stoom leveren voor bedrijven en warmtenetten en een rol spelen in waterstofproductie en synthetische brandstoffen.’ In een white paper over SMR bekeek Tractebel of de technologie theoretisch interessant kan zijn voor landen. België heeft met zijn grote chemische cluster alvast potentieel. Maar zolang politiek geen bocht wordt gemaakt over kernenergie is die denkoefening louter theoretisch.

In andere landen worden wel plannen gemaakt en vaak wordt al op een horizon van 2030 gemikt, wat in de nucleaire sector erg kortbij is. Grote landen als de VS, Canada, China, Rusland, het VK en nu ook Frankrijk, dat aan een inhaalrace begint om zijn enorme nucleaire industrie mee in de nieuwe richting te krijgen, doen enorme investeringen. Laveyne merkt op dat het vooral landen zijn met ook militaire nucleaire programma’s. ‘De vraag is of civiele onderzoeksprogramma’s ook niet deels dienen om militaire te financieren.’

Touré ziet in de massale investeringen van overheden en de privésector ‘een duidelijke drive van de nucleaire sector om een plaats te veroveren in de energiesystemen van morgen. ‘Ik verwacht heel wat projecten tussen 2030 en 2035. Die zullen vooral gebaseerd zijn op bestaande technologie: reactoren met uranium als brandstof en water als koelmiddel.’

‘Dat spoor is veelbelovend: het is bestaande technologie verder ontwikkelen. In een zeer trage sector als de nucleaire doe je ontwikkelingen beter stap per stap en niet allemaal tegelijk’, zegt Uyttenhove. ‘Andere technologie op de markt brengen zal veel langer duren.’

‘We moeten zeker voort investeren in onderzoek. Waarom ook niet in België, waar al veel expertise is?’, zegt Laveyne
Joannes Laveyne
Onderzoeker aan het Laboratorium voor Elektrische Energietechniek van de UGent.

De tweede golf van SMR’s werkt niet met water als koelmiddel, maar met vloeibaar natrium of lood. Die ontwikkeling zal meer tijd nodig hebben. ‘Daar zullen de commerciële toepassingen minstens tot 2035 op zich laten wachten’, zegt Baeten. Op de veel gehypete thoriumreactoren zal het sowieso lang wachten zijn. ‘Daarvoor is een volledig nieuwe splijtstofcyclus nodig met een nieuwe toeleveringsketen’, zegt Uyttenhove.

‘We moeten zeker voort investeren in onderzoek. Waarom ook niet in België, waar al veel expertise is?’, zegt Laveyne, ‘Maar het blijft moeilijk te verkopen. Ik verwacht een verdere evolutie in hernieuwbare energie en doorbraken in opslag. Tegen dat SMR’s commercieel beschikbaar zijn, volstaan combinaties van hernieuwbare energie en opslag misschien al. Kernenergie is vooral de favoriete oplossing voor klimaatverandering van mensen die niet in klimaatverandering geloven.’

Lees verder

Advertentie
Advertentie
Advertentie
Advertentie

Gesponsorde inhoud

Gesponsorde inhoud