Wereldprimeur in Mol: onderzoeksreactor draait als eerste ooit op lager verrijkt (en dus veiliger) uranium
In het Studiecentrum voor Kernenergie in Mol (SCK) is een belangrijke stap vooruit gezet tegen de verspreiding van kernbrandstof voor atoomwapens. Voor het eerst heeft een onderzoeksreactor van het type in Mol gedraaid op lager verrijkt uranium. Lager verrijkt uranium is veiliger dan hoogverrijkt uranium omdat je er moeilijker kernwapens uit kunt maken. Maar het is eigenlijk niet geschikt voor de reactor. Die heeft hoogverrijkt uranium nodig om stoffen te kunnen maken die wereldwijd worden ingezet tegen kanker. Toch is het SCK er nu in geslaagd dat met lager verrijkt uranium te doen: een wereldprimeur.
Hoe kan je voorkomen dat de brandstof van kernreactoren wordt misbruikt om er kernwapens mee te maken? Met dat dilemma worstelt de nucleaire sector al sinds haar ontstaan. De brandstof voor kernreactoren is meestal uranium. Dat komt vrij in de natuur voor. Maar het natuurlijke uraniumerts is niet geschikt om er kernreactoren mee te doen draaien en al helemaal niet om er kernbommen mee te maken.
Maar 0,7 procent van het natuurlijk uranium is geschikt voor kernenergie
Uraniumerts bestaat namelijk uit een mengeling van twee "soorten" uranium, aangeduid met een apart nummer: uranium-238 en uranium-235. Van die laatste soort zit er in het erts amper 0,7%. Al de rest, maar liefst 99,3%, is uranium-238. Alleen is dat uranium-238 helemaal niet interessant voor kernenergie: het kan niet gesplitst worden. Bij zijn broertje uranium-235 kan dat wel.
Het komt er dus op aan zoveel mogelijk uranium-238 uit het erts weg te filteren, zodat het percentage uranium-235 stijgt. Dat proces heet "verrijking': hoe hoger het aandeel splijtbaar uranium-235, hoe meer energie je kan halen uit het uraniumerts.
Laagverrijkt uranium: geschikt voor gewone kernreactoren, niet voor kernwapens
Als je 3 à 5% uranium-235 in je erts bereikt, heb je laagverrijkt uranium. Dat is bruikbaar als brandstof voor commerciële kernreactoren. Doel en Tihange draaien op laagverrijkt uranium. De 3 procent is voldoende om de kernsplitsing op gang te houden en jarenlang energie te maken. Een splijtstofstaaf met laagverrijkt uranium gaat drie tot vier jaar mee voor ze moet vervangen worden.
Met dat laagverrijkt uranium is het quasi onmogelijk om een kernbom te maken. Daarvoor moet je liefst 90% uranium-235 bereiken: je moet dus bijna al het oninteressante uranium-238 uit je erts halen. Dat vergt nog een extra bewerking met gespecialiseerde machines.
BEKIJK - "Dit is een wereldprimeur en de Belgen hebben het gedaan", zegt ook de directeur van de Amerikaanse Nucleaire Conversie:
De uitdaging: laagverrijkt uranium in een onderzoeksreactor
Laagverrijkt uranium is ook niet geschikt voor onderzoeksreactoren zoals de BR2 in Mol. Die moet heel intense stralingen kunnen leveren, onder meer voor onderzoeken op allerlei materialen, maar vooral ook voor de aanmaak van medische radio-isotopen.
De BR2 produceert onder meer isotopen voor de bestraling van darm-, prostaat- en recent ook leverkanker. Andere isotopen dienen om kanker op te sporen en ook die worden in Mol gemaakt. De BR2 is naar eigen zeggen wereldleider in de branche. 40% van alle medische radio-isotopen in de wereld, worden in Mol gemaakt.
Als iemand het hoogverrijkte uranium van de onderzoeksreactor zou stelen, heeft hij meteen de basis voor een kernwapen
Maar daarvoor moet de reactor dus gebruik maken van intensief verrijkt uraniumerts. Erts waarin meer dan 90% uranium-235 zit. Precies het erts dat nodig is voor kernwapens. Als iemand de kernbrandstof van de onderzoeksreactor in Mol zou stelen, heeft hij dus meteen de basis in handen voor een atoombom. Zonder dat hij het uraniumerts nog moet bewerken.
Lager verrijkt uranium: geschikt voor onderzoeksreactoren, niet voor kernwapens
Vandaar dat de onderzoekers in Mol al jarenlang op zoek zijn naar een methode om lager verrijkt uranium in de BR2-reactor te gebruiken, zonder dat de productie in het gedrang komt. En het lijkt erop dat ze nu een doorbraak hebben bereikt.
Vandaag zijn 3 brandstofelementen met lager verrijkt uranium uit de reactor gehaald, nadat ze 60 dagen intensieve straling en energie hebben geleverd. Die elementen zijn metalen kokers waarin het uranium is verpakt. Uranium dat dus niet langer voor 90% is verrijkt, maar voor slechts 20%, ruim vier keer minder dan normaal, dus.
Het uranium was ruim vier keer minder rijk dan normaal, maar toch bleef de reactor op volle kracht draaien
De drie elementen stonden 60 dagen lang in de reactorkern tussen 37 andere die nog altijd hoogverrijkt uranium bevatten. Toch bleken ze in staat om in verhouding evenveel energie en straling te leveren als de 37 andere. Dat komt omdat ze op een heel vernieuwende manier zijn aangemaakt. Simpel gezegd komt die erop neer dat in die kokers meer uranium is samengeperst .
Veiligheidsinstanties gaan nu controleren in welke staat de elementen zijn: doorstaan ze ook na 60 dagen nog de normale veiligheidstests, zijn ze bijvoorbeeld niet opengebarsten onder de druk en straling van het uranium? Of komen er andere onverwachte afwijkingen naar boven?
Als de brandstofelementen ook na 60 dagen gebruik nog altijd veilig zijn, zullen er geleidelijk aan meer lager verrijkte elementen in de onderzoeksreactor BR2 worden ingebracht. Het proces zou in 2026 starten tot alle brandstofelementen alleen nog 20% verrijkt uranium bevatten. De reactor zou dan op volle kracht draaien zonder dat er nog hoogverrijkte splijtstof aan te pas komt.
Helemaal "kernwapenvrij" tegen 2026?
Dan zou de kernbrandstof van de BR2 niet langer meer kunnen misbruikt worden voor atoomwapens. Toch niet direct. Milieu-organisatie Greenpeace wijst erop dat 20% verrijkt uranium nog altijd de basis kan vormen voor een kernwapen. Maar dan moet je het wel nog verder verrijken tot 90%.
Met de eerste 20% is wel al een eerste belangrijke horde genomen. Want, zo stelt Greenpeace-expert Jan Vande Putte, precies die eerste procenten van de verrijking zijn de moeilijkste. Daarna zou het relatief makkelijker gaan. Tenminste, wanneer je over de geschikte apparaten beschikt.
Zelfs met 20% verrijkt uranium kan je nog een atoombom maken, maar die zou dan zo zwaar zijn dat ze amper te vervoeren is
Maar er is nog een tweede mogelijkheid, stelt Vande Putte. Want in theorie is die verrijking zelfs niet nodig: je kan ook een atoombom maken met 20% verrijkt uranium. Maar dan heb je er wel een grotere massa voor nodig, geeft Jan Vande Putte toe. Volgens het Nucleair Threat Initiative spreken we dan over ruim 140 kilogram. Dat is behoorlijk wat meer dan met hoogverrijkt uranium: daar heb je ongeveer 12 kg van nodig.
Die 140 kg moeten dan nog in een bom worden gegoten. Ter vergelijking: de atoombom die in 1945 boven Hiroshima werd afgeworpen, bevatte 64 kg hoogverrijkt uranium. De bom woog in totaal 4,4 ton. Een bom met lager verrijkt uranium zal veel meer moeten wegen.
In die zin is de vooruitgang in het SCK wel een belangrijke stap in het vermijden van een ongecontroleerde verspreiding van kernwapens. De Belgische primeur zorgt ervoor dat je veel meer nucleaire splijtstof zal moeten ontvreemden om een atoombom te kunnen maken. Misbruik van splijtstof wordt er alvast niet makkelijker op.