Kleine, modulaire kernreactoren (SMR) zouden efficiënter, veiliger en goedkoper zijn dan traditionele grote kernkrachtpatsers. Maar volgens een nieuw rapport van het Institute for Energy Economics and Financial Analysis (IEEFA) zijn dergelijke reactoren nog steeds te duur, te traag en te riskant.

Blijft de minicentrale toekomstmuziek of is er hoop? Eind 2022 schreven wij hier een artikel over, dat kun je hieronder nu gratis lezen.

Poetin draait de gaskraan dicht. De Groningse bodem beeft onder de gaswinning. De klimaatverandering dendert door. En de energietransitie verstopt het stroomnet. Niet vreemd dat de Nederlandse regering de bouw van twee kerncentrales overweegt. Die zouden in de toekomst groene stroom moeten toevoegen aan de elektriciteit uit zon en wind.

Inderdaad, ‘groene stroom’, want kernenergie levert stroom zonder CO2-emissie – handig als de zon niet schijnt en de wind niet waait. De VVD en het CDA vragen binnen de discussie over kernenergie ook aandacht voor de optie van small modular reactors (SMR’s). Dat zijn kleine, geavanceerde kernreactoren die modulair gebouwd worden: volgens een gestandaardiseerd proces, met vaste onderdelen. Ze rollen als het ware in een fabriek van de lopende band.

Lees ook:

• Nog niet genoeg brandstof voor de nieuwste efficiëntere kerncentrales
• Zijn kernreactors die werken met gesmolten zout de toekomst?
• Waarom het lozen van radioactief koelwater in Japan veilig is

Veel projecten

Volgens opgave van het Internationaal Atoomenergie Agentschap wordt er op dit moment in meer dan 80 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 1100 tot 1600 MW aantikken. 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 is onder andere mogelijk doordat er een uraniumsplijtstof wordt ingezet die een hoger verrijkingspercentage heeft dan gebruikelijk in conventionele reactoren.

De bedrijven die deze kleine reactors doorontwikkelen – 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 steeds verder 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.

Grootste voordeel van SMR’s

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 3300 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 een of meer SMR’s kan veel sneller worden gebouwd. Dat terwijl bij de huidige generatie kerncentrales de bouwplanning steevast met vele jaren wordt overschreden.

Een ander pluspunt is dat een centrale die uit meerdere kleine reactoren bestaat veel flexibeler kan reageren op het wisselende stroomaanbod van zonne- en windenergie. Het is namelijk relatief eenvoudig om een 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 1000 MW tot 1600 MW altijd op volle toeren om rendabel te zijn; ook als er een groot aanbod is van (goedkopere) stroom van zonnepanelen en windturbines. Kortom: SMR’s zijn veelbelovend!

Vanzelf in lockdown

Tenminste, in theorie. In de praktijk is er nog niet één SMR van een lopende band gerold. 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 schiereiland Kamtsjatka. En 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 om welke reden 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 eerder dit jaar bekend dat ze Roemenië gaat helpen met de bouw van een kerncentrale van 426 MW. Deze centrale bestaat uit zes reactoren van NuScale en verrijst bij een afgedankte kolencentrale in Doicesti. De stoom die de reactoren straks aan de bestaande generatoren leveren, kwam voorheen van kolengestookte boilers. Dit wordt dan 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 vanuit de bevolking.

Enorm onderschat

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 nu een kleine modulaire drukwaterreactor met een vermogen van 470 MW. Dat is nauwelijks nog ‘klein’ te noemen. Sterker: in de classificatie van het Internationale Atoomenergie Agentschap is dit een medium reactor.

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 nu 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 met 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.

Duurdere energie

De ontwikkelaars beloven veel, maar het is zeer de vraag of SMR’s alle hoge verwachtingen waar kunnen maken. 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, schat in dat stroom uit nieuwe grote kerncentrales per kilowattuur op dit moment 2,5 tot 7 keer duurder is dan die uit de nieuwste zonnecentrales en windturbines.

Dat is op zich niet onoverkomelijk, want volgens de meest optimistische voorspellingen kan een stroomnetwerk stabiel opereren met 80 procent relatief goedkope stroom uit zon en wind. Blijft er maar 20 procent over om op een andere, desnoods duurdere manier te genereren.

Bovendien wordt de stroom uit kleine kernreactoren 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 1100 MW en 1650 MW.

De hoop is dat de stroom uit SMR’s goedkoper wordt als ze eenmaal seriematig uit fabrieken rollen. De econoom Michael Barnard wijst er echter op 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 ruim 80 verschillende ontwerpen die nu in ontwikkeling zijn eerst worden gereduceerd tot een handjevol standaardmodellen. Het is maar de vraag of de Amerikanen, Fransen, Britten, Russen, Canadezen, Indiërs, Koreanen enzovoort hun nationale belangen laten varen om dit mogelijk te maken.

Weinig 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 belandt in de handen van terroristen, 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 een of twee kerncentrales. Bij gróte kerncentrales, om precies te zijn.

Dan is er uiteraard nog het eeuwige probleem rondom kernenergie: wat te doen met al het radioactieve afval? Daar is nog steeds geen solide oplossing voor. Extra jammer dus dat uit een recent onderzoek van de Stanford-universiteit blijkt 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 de inzet 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 een 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 te veel haken en ogen voor een grootschalige uitrol van SMR’s op korte termijn. De (geo)­ politieke, financieel-economische, productietechnische en veiligheidsbelemmeringen zijn te groot – nog los van de principiële discussies rondom kernenergie en kernafval. Kleine centrales: het idee klinkt sympathiek, maar het blijft voorlopig toekomstmuziek.

Tekst: Taeke Zuidema

Beeld: T. Northout/Getty Images, USNC, Bewerking: Bert v/d Broek/Toros AR

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!