Wanneer zijn thoriumcentrales commercieel beschikbaar als energiebron?

Korte antwoord: waarschijnlijk niet eerder dan 2050

Er wordt regelmatig gepraat over ‘thorium’ als oplossing voor het klimaatprobleem of als alternatief voor een of andere energiebron waar iemand tegen is. Het is echter de vraag hoe zinnig ‘thorium’ is als alternatief in de huidige discussies over klimaat en energie.  De thoriumcentrale waar het om gaat is namelijk naar verwachting niet eerder dan 2050 beschikbaar om commercieel energie te leveren.

Wat is een ‘thoriumcentrale’?

Thorium is eigenlijk niet meer of minder dan een metaal. Met een ‘thoriumcentrale‘ bedoelt men een kerncentrale waarbij thorium als splijtstof wordt gebruikt. In verreweg de meeste kerncentrales wordt uranium gebruikt als splijtstof. Bij een thoriumcentrale denkt men meestal aan een zogenaamde gesmoltenzoutreactor.  Of in het Engels: Molten Salt Reactor (MSR). Zo’n kerncentrale zou een aantal voordelen hebben vergeleken met een conventionele kerncentrale. Zo zou een kernsmelting (‘meltdown’) niet mogelijk zijn en levert het minder kernafval op. In het verleden is op verschillende plekken in de wereld gewerkt aan thoriumreactoren. In Nederland stond in de jaren ’70 een testreactor op het terrein van KEMA in Arnhem. Op enig moment werden kerncentrales op uranium het dominante ontwerp en raakte ‘thorium’ min of meer in de vergetelheid. Inmiddels is er weer de nodige interesse in thoriumcentrales en wordt er op verschillende plekken in de wereld weer onderzoek naar gedaan. Thorium kan ook toegepast worden in conventionele kerncentrales. Pleitbezorgers van ‘thorium’ in Nederland bedoelen echter meestal gesmoltenzoutreactoren omdat die een aantal nadelen van conventionele kerncentrales zouden kunnen wegnemen.

De thoriumcentrale waar nu over gepraat wordt bestaat nog niet 

In discussies over klimaat- en energiebeleid in Nederland wordt ‘thorium’ regelmatig met het nodige enthousiasme gepresenteerd als alternatief. Daarbij is het belangrijk om in gedachten te houden over welke tijdshorizon we praten. De belangrijkste vraag is in Nederland op dit moment hoe de doelstelling van 49% CO2-reductie in 2030 wordt ingevuld. En in het verlengde daarvan hoe in 2050 onze energievoorziening zo goed als CO2-neutraal kan zijn. Een gesmoltenzoutreactor op thorium is nog niet leverbaar en er is nog veel onderzoek nodig voor het zover zal zijn. De cruciale vraag is dus wanneer zulke reactoren wel beschikbaar zijn om te gebruiken als commerciële energiebron.

Thoriumonderzoeker professor Kloosterman: duurt nog enkele decennia

In Nederland doet professor Leen Kloosterman aan de TU Delft onderzoek naar een gesmoltenzoutreactor op thorium (Th-MSR).  In zijn intreerede als hoogleraar legde hij uit dat de thoriumreactor inherent veilig is, veel minder (en minder gevaarlijk) radioactief afval produceert en daarmee in zijn ogen een uitstekende technologie is om mondiaal de CO2-uitstoot terug te brengen. Kloosterman stelde ook dat er nog technologische hordes te nemen zijn en dat het nog wel enkele decennia kan duren voor er een werkende thoriumreactor bestaat. De gesmolten zout reactor vereist bijvoorbeeld speciale materialen die gedurende 50 jaar de barre omstandigheden in de reactorkern kunnen weerstaan. Daarnaar wordt onder meer aan de TU Delft onderzoek gedaan. In januari 2018 publiceerde NRC een uitgebreid artikel over de thoriumreactor. Daarin zei professor Kloosterman dat het onderzoeksbudget voor thoriumcentrales in Europa  vertienvoudigd moet worden: „Nu is het veel te klein om hier een doorbraak te forceren.” Over de tijdlijn zegt Kloosterman in dat artikel: „Over twintig jaar heb je wellicht een demonstratiereactor staan”. Als alles goed gaat, technisch en qua draagvlak, kan er volgens Kloosterman vóór 2050 een echte reactor staan.

Emeritus energiehoogleraar Wim Turkenburg: nog zeker 30 zo niet 40 jaar

Ook Wim Turkenburg (emeritus energiehoogleraar aan de Universiteit Utrecht en mijn oude ‘prof’) denkt dat het nog decennia zal duren voordat gesmoltenzoutreactoren commercieel inzetbaar zijn. In een artikel in het Financieel Dagblad zei hij in 2017: ‘Het is een radiologisch buitengewoon complexe en moeilijk hanteerbare technologie. Daarbij zeggen voorstanders wel dat de reactor inherent veilig zal zijn, maar dat moet eerst echt worden aangetoond’. En: ‘De ontwikkelingstijd voordat een reactor wellicht commercieel inzetbaar is en daar ook de vergunningen voor krijgt, gaat zeker dertig zo niet veertig jaar duren. Dat is voor het oplossen van het klimaatprobleem te laat’. Zie ook deze presentatie die Turkenburg hield op het WISE jubileumcongres ‘Het Klimaat rond Kernenergie’.

Minister  Wiebes: commerciële marktintroductie in komende decennia nog niet verwacht

In antwoord op kamervragen ging minister van Economisch Zaken Eric Wiebes recent ook in op de stand van zaken van thoriumcentrales: “Ik ben bekend met de internationale ontwikkelingen rondom kernenergie, waaronder thorium. Bij de TU Delft wordt ook onderzoek naar thorium gedaan. Het thorium-onderzoek bevindt zich echter in een fundamentele fase en experts geven aan dat de commerciële marktintroductie in de komende decennia nog niet wordt verwacht.”

Zijn voorganger Henk Kamp zei hierover in een overleg met de Tweede Kamer in 2016: “De verwachting is dat thorium mogelijk ook een oplossing zou kunnen zijn en een bijdrage zou kunnen leveren in het jaar 2050. De verwachting is dat het eerder 35 dan 25 jaar gaat duren voordat er iets kan draaien. Ik vind dat interessant, ook als het iets langer duurt.

MIT in overzichtsstudie: commerciële gesmoltenzoutreactor pas ná 2050

Recent publiceerde het Amerikaanse MIT een studie naar de stand van zaken van kernenergie en de bijdrage die kernenergie kan leveren aan CO2-reductie. In het rapport is ook een analyse opgenomen van geavanceerde reactortechnologieën. Voor de gesmoltenzoutreactor (MSR) verwacht MIT dat de eerste commerciële reactor pas na 2050 gebouwd kan worden. Zie de tijdlijn uit het rapport hieronder.

mit tijdlijn voor geavanceerde kerncentrales loopt tot ca 2050

In China: commerciële toepassing duurt nog minstens tot 2040

In 2017 waren onderzoekers van het Shanghai Institute of Applied Physics op bezoek in Nederland. Tijdschrift de Ingenieur schreef een artikel over hun presentatie over de vorderingen met gesmoltenzoutreactor in China. In 2011 kreeg het instituut van de Chinese  Academie van Wetenschappen de opdracht om in 20 tot 30 jaar tijd een werkende thoriumreactor te bouwen. Volgens het artikel in de Ingenieur ziet het tijdpad van het Chinese programma er als volgt uit: “Voor de gesmoltenzoutreactor wordt nu uitgegaan van een 2 MW prototype, gevolgd door een 10 MW experimentele reactor in 2025. Commerciële toepassing duurt dan nog minstens tot 2040.”

Conclusie

De verschillende experts geven min of meer dezelfde inschatting van de status van de gesmoltenzout-thoriumreactor: er moet nog veel onderzoek gebeuren, deels behoorlijk fundamenteel. De Nederlandse hoogleraren Kloosterman en Turkenburg verwachten commerciële thoriumreactoren pas rond 2050, waarbij Kloosterman wat optimistischer is dan Turkenburg. MIT concludeert in een uitgebreide overzichtsstudie van kernenergie dat commerciële gesmoltenzoutreactoren pas na 2050 te verwachten zijn. Tot slot lijkt het Chinese programma ervan uit te gaan dat commerciële toepassing nog minstens tot 2040 duurt.

In mijn ogen is de relevante discussie voor ‘thorium’ op dit moment hoe ambitieus we willen zijn in het onderzoek naar deze technologie. Thoriumcentrales kunnen geen bijdrage leveren aan CO2-reductie in 2030 en zo goed als zeker ook niet in 2040. Mogelijk in 2050 of later wel. Voorlopig is het dus onzin om ‘thorium’ te presenteren als alternatief voor CO2-reductie in 2030. En is het echt heel erg voorbarig om te praten over mogelijke vestigingslocaties voor een thoriumcentrale in Nederland.