kernenergie energie ontstaan door kernsplijting (of wellicht ooit kernfusie)

Kernenergie is de energie verkregen uit:
- kernsplijting (kernsplitsing)
- kernfusie.

Omdat bij kernenergie geen CO2 vrijkomt, kunnen CO2-volgers elektriciteit van deze energiebron toch als groene stroom beschouwen. De Club van Rome heeft in het begin van de jaren 1970 al aangegeven dat overschakelen op kernenergie de CO2-uitstoot bijna tot stilstand kan brengen "naar te hopen valt voordat het enig aantoonbaar ecologisch of klimatologisch gevolg heeft gehad".

Een kerncentrale is een elektriciteitscentrale waarbij elektriciteit indirect wordt opgewekt door kernsplijting: door de kernsplijting ontstaat zeer veel warmte waarmee water omgezet wordt naar stoom die een stoomturbine omzet naar elektriciteit.

Kernenergie door kernsplijting (kernsplitsing) is al lang werkend, maar door het kernafval niet als allergroenste optie gekozen  
Begrijpelijk zijn de redenen waarom veel mensen bezwaren hebben tegen kernenergie, maar het blijft zeer zeker een optie als alternatief voor fossiele energiecentrales terwijl er een behoorlijke zekerheid is voor de levering van elektriciteit uit een groene energiemix:
- de kerncentrale levert elektriciteit, óók als zon en wind weinig energie leveren (dus ook als de prijs van elektriciteit hoog is)
- de kerncentrale kan warmte of roze waterstof leveren als de prijs van elektriciteit laag is en er eigenlijk teveel stroom wordt opgewekt (bijvoorbeeld bij zeer veel energie van zon of wind, waardoor de prijs van elektriciteit zeer laag is of zelfs negatief wordt)
- stoot nauwelijks CO2 uit
- maakt ons minder afhankelijk van onbetrouwbare, met geopolitiek spelende leveranciers als VS, Rusland en Midden-Oosten
- in de vorm van een Small Modular Reactor (SMR) kan de kerncentrale fabrieksmatig worden vervaardigd en vrij snel worden geplaatst (snelle plaatsing is steeds meer een vereiste, zeker voor klimaatvolgers).

Wanneer er door wispelturige zonnepanelen en windturbines én noodzakelijke, standvastige kernsplijting op enig moment samen teveel energie wordt geproduceerd, kan de elektriciteitsproductie van de kerncentrale gemakkelijk worden omgezet naar een vorm van groene energie als waterstof (omdat centrale omzetting naar waterstof o.d. misschien wél loont) of misschien als warmte naar een faseovergangsmateriaal, of als productie van methanol o.d. Niet alleen voor CO2-volgers kan kernenergie een optie zijn, ook voor iedereen die begrijpt dat we veel minder afhankelijk moeten of willen zijn van aardgas: Rusland, en wat betreft vloeibaar aardgas (LNG) de Verenigde Staten en de Arabische staten.

Kritische noot
Sinds 2022 levert Rusland al geen gas meer door de begrijpelijke maar naïeve reactie van minister-president Mark Rutte, minister van Buitenlandse Zaken Wopke Hoekstra, voorzitter van de Europese Commissie Ursula von der Leyen en andere politici. De VS levert aardgas in de vorm van dure schalie-LNG en is zelfs één van de gegadigden voor de sabotage van Nord Stream-1 en -2 waardoor sowieso lange tijd geen aardgas meer door die leidingen geperst kan worden (president Biden heeft die actie eerder in een speech aangekondigd). Wat betreft de aanvoer van aardgas via het Midden-Oosten: Qatar heeft i.v.m. de betrokkenheid met corruptie van Europarlementariërs gesteld dat er geen LNG naar Europa gaat als Qatar beschuldigd blijft worden (23 dec 2022). Als we slim zijn: liever ook geen energie meer invoeren uit het Midden-Oosten.

Voordelen van kernenergie door kernsplijting 
- kernenergie geeft, zeker naast wind- en zonne-energie die geen leveringszekerheid kennen, leveringszekerheid aan (groene) elektriciteit, terwijl een overschot aan elektriciteit (van de kerncentrale) bijvoorbeeld kan worden opgeslagen in accu's of er kan waterstof mee worden aangemaakt dat later elektriciteit kan opwekken (zie bij energieopslag)
- voor CO2-volgers: kernenergie is zo goed als CO2-vrij (kan een forse hulp zijn bij de zogenoemde klimaatneutrale doelen)
- een kerncentrale gaat 50 jaar of langer mee
- we zijn betrekkelijk onafhankelijk van andere landen (geen afhankelijkheid van onbetrouwbare levering van duur gas, vloeibaar aardgas LNG of aardolie; we zijn geen speelbal meer van VS, Rusland en het Midden-Oosten; betrekkelijk onafhankelijk omdat de splijtstof toch uit het buitenland moet komen - Canada, Australië of Kazachstan; maar we hebben gene grote hoeveelheden nodig en die landen zijn minder bezig met geopolitiek en daardoor wat meer bedrijfszeker; overigens kunnen we ook zelf splijtstof aanmaken)
- redelijk goedkope productie van elektriciteit
- veel mini-kerncentrales (Small Modular Reactors, SMR's) kunnen het potentiële gevaar van een kerncentrale beperkt houden, mits er niet teveel koppelingen tussen de mini-kerncentrales zijn (op- en afschakelen is ook wat eenvoudiger omdat dat om toerbeurt kan gebeuren); bijvoorbeeld Rolls Royce bouwt SMR's van 470 MW, ongeveer wat de kerncentrale in Borssele levert (het aantal MW wordt bij centrales vaak aangeduid als MWe; situatie 2022). De Rolls Royce SMR wordt ook UK SMR genoemd; er zijn waarschijnlijk vier mogelijke technologieën waar de beste uit gekozen kan worden, of alle vier simultaan om het beste traject te lopen (situatie juli 2023); de Westinghouse eVinci microreactor is veel kleiner dan de SMR (5 MWe i.p.v. bijvoorbeeld 470 MWe), deze is ook nog in ontwikeling (situatie november 2023).
- in Frankrijk, Engeland en Finland en zeer veel andere landen geeft kernenergie geen problemen en staat de politiek er achter; veel landen weten door kerncentrales in gebruik te nemen de CO2-uitstoot aanzienlijk terug te brengen én minder afhankelijk te worden van de import van energie uit andere landen
- als onze zonne- en windenergie het even laat afweten, importeren we sowieso stroom van kernenergie uit Frankrijk, waar kernenergie 71% van de totale benodigde energie levert
- die ene oude kerncentrale van Borsele levert toch nog 3% van de totale energie in Nederland, terwijl dat voor windenergie 9% is en voor zonne-energie ook maar 3% (situatie 2018, zie World Nuclear Association)
- door het continue karakter van de elektriciteitsproductie door kerncentrales kunnen we een overschot aan stroom gebruiken om bijvoorbeeld waterstof aan te maken of andere elektriciteit-slurpende industrie aan het werk houden (staal, aluminium e.d.); plaatsing van die industrie in de buurt van de centrale is dan wenselijk om het openbare net niet te belasten.

small modular reactor smr, kleine kerncentrale (rolls royce):

Nadelen van kernenergie door kernsplijting
- het kernafval is een probleem (een beslissing wat er mee moet gebeuren wordt al tientallen jaren uitgesteld, de kosten van opslag en verwijderen van kernafval zijn blijkbaar niet te begroten; de lage prijs van een door kernenergie gegenereerde kWh is dus eigenlijk fictief; heel veel later komen de kosten van verwijderen of onklaar maken van kernafval én van de complexe ontmanteling van de bejaarde kerncentrale (maar een gegeven is wel dat het kernafval meestal zeer goed geregistreerd is en bijvoorbeeld vervoer met veel veiligheidsmaatregelen gebeurt); opslag van kernafval in zoutkoepels heeft in Duitsland voor problemen gezorgd, dus waarom zou je dat in Nederland nog als optie zien?; wellicht wordt gekozen voor ondergrondse opslag in bijvoorbeeld kleilagen op 500 m diepte (het radioactieve afval is opgeslagen in een "supercontainer" waar het afval in glas is gegoten, met een stalen huls van 3 cm dik, een betonnen mantel van 65 cm dik en daar weer een stalen huls omheen, na plaatsing in de ondergrondse gang wordt de tussenruimte volgestort met schuimbeton met erboven minimaal 100 m Boomse of Rupelse klei waar ook vocht in zit waardoor vermoedelijk kleine scheurtjes e.d. in de klei automatisch gedicht worden; uit een artikel in De Ingenieur "Zo gaat de ondergrondse berging in zijn werk" van 29 jan 2018)
- er moeten goede afspraken worden gemaakt om een "potje" aan te leggen om kernafval te verwijderen en om de kerncentrale na een lang en werkzaam leven te slopen; dat potje moet door de overheid beheerd worden want in België lijkt Engie de 14 miljard euro die in dat potje (van Synatom) zit, alvast voor een deel te legen voor eigen gebruik of voor de aandeelhouders (in 2021 is tot begin juli al 700 miljoen weggesluisd naar Parijs); Engie is de Franse eigenaar van Electrabel dat eigenaar is van de Belgische kerncentrales; Electrabel wordt ontmanteld ten gunste van Engie, maar zeer mistig is of ooit nog het gespaarde, door burgers opgebrachte geld wordt gebruikt voor het ontmantelen van de kerncentrales
- kerncentrales zijn gebouwd om een een grote basislast te hebben, d.w.z. veel en langdurig elektriciteit te produceren, mede door de hoge kosten van de bouw en de lage productiekosten van elektriciteit; nieuwe kerncentrales kunnen binnen een kwartier van 100% naar 50% vermogen, wat afschakelen en opschakelen mogelijk maakt, maar ze zijn daar niet op gebouwd (een vrij constante temperatuur en dus productie wordt aanbevolen) en daarom is dat op- en afschakelen blijkbaar gelimiteerd tot een keer of 10 per jaar (zeker niet voldoende om de wispelturigheid van zonne- en windenergie te volgen); waarschijnlijk is het op- en afschakelen er eigenlijk meer voor het plegen van onderhoud; als aanvulling op groene, onregelmatig geproduceerde elektriciteit is het een minder goede optie (wanneer het teveel aan elektriciteit niet op een andere manier benut kan worden; streven is de productie constant hoog te houden en een teveel te benutten voor opslag of ander nuttige toepassingen)
- door onderhoud en foutjes (scheurtjes in de mantel e.d.) staan veel centrales voor zeer lange tijd stil (België is het wat trieste voorbeeld daarvan, maar in 2022 stond in Frankrijk ook meer dan een derde van de kerncentrales stil door al of niet gepland onderhoud)
- de bouw is zeer duur (tenminste: in Europa en de VS; in China, Rusland en Azië kan het blijkbaar veel makkelijker en goedkoper), omdat de centrale een hoge veiligheid moet hebben (bijvoorbeeld een aanval met vliegtuigen weerstaan); er zijn pogingen een centrale te maken van een serie kleinere centrales, maar het is onduidelijk waarom dit veel goedkoper zou zijn
- de bouw duurt lang 
- er zijn weinig ongelukken geweest met kerncentrales, maar als die er zijn, geeft het veel problemen en zorgen en kosten (de vraag blijft of je in het drukke West-Europa kerncentrales moet plaatsen); er is de laatste jaren veel gedaan om de veiligheid te verhogen (de EPR, de European Pressurized Reactor) is niet alleen veel veiliger dan de oudere reactoren (operationele systemen en veiligheidssystemen zijn bij EPR gescheiden en met meer toevalligheden wordt rekening gehouden), maar heeft ook een hoger rendement (door de hogere stoomdruk van 78 bar)
- eerlijkheid over waar welke soort radioactief afval wordt opgeslagen en hoe dat eventueel verwerkt of geloost wordt, is een vereiste; ook daar is België weer een lichtend voorbeeld van hoe het niet moet als blijkt dat afvalwater uit een kernopslagplaats via een ondergrondse leiding gaat naar het riviertje de Nete bij Mol
- voor de Nederlandse situatie: 
(a) kerncentrales zijn om begrijpelijke redenen meestal niet gewenst in een echt dichtbevolkt gebied; als er bijvoorbeeld op de Maasvlakte een kerncentrale gebouwd wordt en er iets mis is met de centrale en de wind waait uit zuidwest (wat meestal zo is), dan zijn vrijwel geheel Zuid- en Noord-Holland en Utrecht in gevaar; een onbewoond Waddeneiland lijkt een beter alternatief (alleen wel opletten dat de controle in orde is)
(b) onze kennis over kerncentrales is voor een goed deel weggeëbd.

Voor meer informatie, bijvoorbeeld informatie per land, zie World Nuclear Association.

Eng. kernenergie is nuclear energy; kernsplijting is (nuclear) fission; kernfusie is nuclear fusion, atomic fusion

Kernfusie is werkelijk groen 
De kernfusiecentrale ITER in Frankrijk, waar 35 landen aan meewerken en die pas na 2025 getest wordt, is slechts een onderzoeksproject. Het demonstratiemodel van een kernfusiecentrale zal pas na 2050 energie leveren...? Het belangrijkste is dat het gigantisch hete plasma in een ruimte zwevend moet worden gehouden, omdat anders het omhulsel vernietigd wordt. Heel lang leek bij kernfusie nauwelijks enige vooruitgang te bespeuren, maar er lijkt toch licht aan het einde van de tunnel: sinds er veel meer ervaring met de pogingen tot kernfusie is opgedaan, er meer spelers zijn (vanuit verschillende invalshoeken), er zware computers zijn die snel de processen in het plasma kunnen simuleren en er meer verstand is van lasers en supergeleiders.

Waarschijnlijk gaat het lang duren, maar ongetwijfeld komt er iemand met een zeer heldere geest waardoor het allemaal slimmer en sneller gedaan kan worden. 
En, wie weet is de zogenoemde Low-Energy Nuclear Reactions (LENR) de uitkomst, een soort koude fusie of lauwe fusie waarbij stroom wordt toegevoerd of deeltjes worden geschoten in een mengsel van deuterium en tritium *): 
- energierijke fotonen botsen met deuteriumkernen, die zich in protonen en neutronen splitsen
- de neutronen botsen tegen deuteriumkernen (deuteronen)
- de deuteronen "krijgen zoveel energie dat ze de afstotende Coulomb-krachten kunnen overwinnen om samen te smelten met andere deuteronen" (kernfusie).

Het erbium-rooster waarin de fusie plaatsvindt, blijft relatief koel maar is zeer heet waar de deuteronen samensmelten. De techniek wordt ook Latice Confinement Fusion genoemd.

Met dank aan o.m. Technisch Weekblad Teake Zuidema (28 april 2021).

Eng. kernenergie is nuclear energy; kernsplijting is (nuclear) fission; kernfusie is nuclear fusion, atomic fusion

*) Deuterium en tritium zijn beide isotopen van waterstof. Deutrium heeft naast 1 elektron, 1 proton en 1 neutron (dus twee "kerndelen"); tritium heeft naast 1 elektron 1 proton en 2 neutronen (dus drie "kerndelen"). Tritium is radioactief maar de laag-energetische straling dringt niet door onze huid heen en tritium heeft een halveringstijd van ca. 12 jaar, dus zeer gering in verhouding met plutonium (afhankelijk van de soort isotoop van 7.000 tot 80.000.000 jaar).