36 lines
3.0 KiB
Markdown
36 lines
3.0 KiB
Markdown
# Kernafval verwerking vraagstuk PWS
|
||
|
||
## Inleiding
|
||
|
||
Kernafval wordt vaak gezien als "iets radioactiefs", en dat klopt meestal ook. Voor dit PWS zoeken we een oplossing voor de verwerking van kernafval, specifiek gericht op fusiereactoren — een technologie die rond 2050 op grotere schaal verwacht wordt.
|
||
|
||
### Wat is radioactief afval?
|
||
|
||
Radioactiviteit betekent dat atomen of moleculen straling uitzenden doordat ze instabiel zijn en vervallen. De snelheid van dat proces wordt uitgedrukt in de halveringstijd: de tijd waarin de helft van de radioactieve deeltjes vervalt.
|
||
|
||
### Afval bij fissie (huidige kerncentrales)
|
||
|
||
In een standaard fissiereactor — zoals in Fukushima of Tsjernobyl, vooral bekend van de ongelukken daar en niet van normaal bedrijf — wordt een radioactief isotoop (meestal verrijkt uranium) gebruikt om via kernsplijting warmte op te wekken. Die warmte verdampt water, wat uiteindelijk stroom oplevert.
|
||
|
||
Het isotoop raakt na verloop van tijd uitgeput door het splijtingsproces en moet worden vervangen. Het afval dat hierbij ontstaat, blijft duizenden tot honderdduizenden jaren radioactief.
|
||
|
||
### Afval bij fusie
|
||
|
||
Bij fusie versmelten twee lichte, niet-radioactieve stoffen (meestal de waterstofisotopen deuterium en tritium) onder extreme hitte en druk, waarbij energie vrijkomt die wordt omgezet in stroom.
|
||
|
||
Het afval is hierbij fundamenteel anders: er ontstaat geen splijtingsafval zoals bij fissie. In plaats daarvan worden de wanden van het reactorvat zelf radioactief door voortdurend neutronenbombardement — een proces dat **activering** heet. Dit afval:
|
||
|
||
- blijft aanzienlijk korter radioactief dan fissieafval (ruwweg 50–100 jaar, sommige bronnen noemen tot 100–150 jaar);
|
||
- bestaat niet uit een isotoop maar uit gewoon metaal (staal of titanium), wat in theorie omsmelten en hergebruik mogelijk maakt.
|
||
|
||
In de praktijk is hergebruik echter lastig: sterk geactiveerd metaal (dicht bij de plasmakern) en zwak geactiveerd metaal (verder weg) zitten in dezelfde structuur verwerkt en zijn moeilijk te scheiden. Fouten in die scheiding zouden "schoon" metaal alsnog besmetten. **Voor dit scheidingsprobleem zoeken wij een oplossing.**
|
||
|
||
## Blijft kernenergie relevant tegen 2050?
|
||
|
||
Ja — kernenergie zal tegen die tijd naar verwachting nog steeds gebruikt worden, omdat alternatieven zoals zonne-energie, wind en waterkracht minder efficiënt zijn in verhouding tot de benodigde ruimte en grondstoffen:
|
||
|
||
- **Waterkracht:** het grootste Chinese stuwmeer produceert circa 22,5 GW, maar vereist enorme oppervlakte.
|
||
- **Fusie:** een reactor heeft ongeveer de omvang van een klein dorp, maar levert 1–3 GW per stuk. Omdat meerdere reactoren op één locatie kunnen staan, is de energiedichtheid per oppervlakte veel hoger.
|
||
- **Zonne-energie:** één vierkante meter zonnepaneel levert ongeveer 210 watt piek. Om 1 GW (1.000.000.000 watt) te halen is dus een enorm oppervlak nodig, plus bijbehorend materiaalverbruik.
|
||
|
||
Kort gezegd: zowel qua ruimtebeperking als grondstofefficiëntie blijft kernenergie waarschijnlijk noodzakelijk. Of dat uiteindelijk fusie of fissie wordt, is nog de vraag. |