De gesmoltenzoutreactor met thorium als brandstof:
een duurzamere vorm van nucleaire energie dan de
drukwaterreactor?
Abstract
Klimaatverandering heeft de vraag naar schone energie versterkt, dat wil zeggen energie met een lage CO2-uitstoot. Hernieuwbare energie en nucleaire energie zijn energievormen die hieraan voldoen. In dit onderzoek is gekeken of de gesmoltenzoutreactor met thorium als brandstof een duurzamere zou vervanging kunnen bieden voor de huidige drukwaterreactoren. Om deze vraag te beantwoorden is een interdisciplinair onderzoek vereist. Vanuit scheikundig perspectief worden de werking en de veiligheidsrisico’s van de reactor onderzocht en vanuit de aardwetenschappen wordt de grondstoffen dimensie van thorium vergeleken met uranium. De resultaten van het literatuuronderzoek zijn daarnaast gebruikt voor de informatieverstrekking in een enquête voor het sociologische onderzoek naar de acceptatie van de gesmoltenzoutreactor met thorium als brandstof. Uit het onderzoek blijkt dat de reactor een duurzamere vervanging kan zijn maar dat er nog steeds sprake is van nucleair afval en proliferatiegevoeligheid. Daarnaast blijkt dat Nederlandse bachelorstudenten significant positiever worden over nucleaire energie na informatieverstrekking over de gesmoltenzoutreactor. Nienke Meekel 10719059 major scheikunde Eva Nijeboer 10718990 major sociologie Evy de Nijs 10769773 major aardwetenschappen Vak: Thema III: Interdisciplinair Onderzoeksproject - deel 2 Docenten: dr. Kenneth Rijsdijk en Misha Velthuis Opleiding: Bèta-gamma, jaar 3 Instituut: Universiteit van Amsterdam Datum: 3 februari 2017 Aantal woorden: 6436
Inhoudsopgave
1. Inleiding 3 2. Theoretisch kader 5 3. Methoden 7 4. Resultaten 9 § 4.1 Werking 9 § 4.2 Zuivering 10 § 4.3 Veiligheidsrisico’s 11 § 4.4 Winning van uranium versus thorium 12 § 4.5 Toekomstperspectief 14 § 4.6 Samenvatting 14 § 4.7 Resultaten enquête 14 5. Discussie 19 6. Conclusie 21 7. Literatuurlijst 22 Bijlage A - Enquête 24 Bijlage B - Resultaat descriptive statistics 30 Bijlage C - Interviewverslagen 311. Inleiding
De vraag naar energie groeit en tegelijkertijd neemt het besef toe dat de CO2-uitstoot omlaag moet (Rashad & Hammad, 2000). Fossiele brandstoffen zijn niet onuitputtelijk en voldoen niet aan de hedendaagse duurzaamheidscriteria. Deze criteria zouden omschreven kunnen worden als het voorzien in de behoeften van de huidige generatie zonder dat de toekomende generaties beperkt worden in hun behoeftevoorziening (Brundtland, 1987). Om verdere opwarming van de aarde tegen te gaan wil de Europese Unie dat de CO2-concentratie onder de 450 ppm blijft (Verbruggen, 2008). Om dit te realiseren moet de antropogene CO2-uitstoot drastisch omlaag. In 2012 was 40% van de CO2-uitstoot afkomstig van de gehele energiesector en ongeveer 20% van de transportsector de rest is voornamelijk afkomstig van de industrie en landbouw (IEA, 2009). Op dit moment zijn er twee soorten energiebronnen met een lage CO2-uitstoot die in de toekomst een grote rol kunnen gaan spelen: de hernieuwbare, oftewel groene energie zoals wind-, water- en zonne-energie, en nucleaire energie. Hernieuwbare energie wordt gezien als de meest duurzame variant omdat hierbij geen radioactief afval geproduceerd wordt, waar anders zorg voor gedragen moet worden. Behalve de productie van radioactief afval is het risico bij het opwekken van nucleaire energie hoger dan bij dat van hernieuwbare energie. Over de reële mate van risico heerst veel discussie. Omdat het systeem gevormd is naar fossiele brandstoffen wordt het een uitdaging om alle energie afkomstig van fossiele brandstoffen te vervangen door energie afkomstig van hernieuwbare energie om zo onder de EU-norm te blijven (Rashad & Hammad, 2000). In 1996 was ongeveer 17% van de energieproductie afkomstig van nucleaire energie (Rashad & Hammad, 2000). Het verhogen van dit percentage zou een bijdrage kunnen leveren aan het snel terugdringen van de CO2-uitstoot (Kamei, 2012). De risico’s zijn hoger dan in vergelijking met hernieuwbare energie maar de CO2-uitstoot is zeer laag vergeleken met fossiele brandstoffen (Schaffer, 2013). Nucleaire energie zou hierdoor mogelijk een interim-oplossing kunnen zijn om van fossiele energie over te stappen naar hernieuwbare energie, om zo de CO2 -uitstoot sneller terug te dringen.
Er zijn verschillende nucleaire reactoren ontwikkeld en brandstoffen aangedragen die een lagere milieu-impact hebben en daarnaast veiliger en efficiënter zouden werken (Rashad & Hammad, 2000). Een van deze reactoren is de gesmoltenzoutreactor met thorium als brandstof (nader te noemen als GZR-Th). In dit onderzoek wordt de milieu-impact, veiligheid en sociale acceptatie van deze kernreactor in vergelijking met de huidige drukwaterreactoren bestudeerd. De onderzoeksvraag luidt als volgt: “Kan de gesmoltenzoutreactor met thorium als brandstof een duurzamere vervanger zijn voor de huidige drukwaterreactoren met uranium als brandstof?” Binnen dit onderzoek zal het begrip duurzaam drie belangrijke dimensies omvatten; de impact op het milieu, de veiligheidsrisico’s en tenslotte de maatschappelijke acceptatie. Dit vraagstuk vereist een interdisciplinaire aanpak, de scheikunde, aardwetenschappen en de sociologie
kunnen een relevante bijdrage leveren aan de beantwoording van de onderzoeksvraag. Het verschil tussen de GZR-Th en de drukwaterreactor wordt vanuit alle drie de disciplines bekeken. Er wordt scheikundig en aardwetenschappelijk literatuuronderzoek verricht naar respectievelijk de werking van de GZR-Th, de veranderingen in veiligheidsrisico’s ten opzichte van de drukwaterreactor en de impact van de thorium winning ten opzichte van de uraniumwinning. Vanuit een sociologisch oogpunt wordt er gekeken naar de verandering van de publieke opinie over nucleaire energie. De resultaten worden samengevoegd en gebruikt als informatieverstrekking in een enquête. Hiermee wordt de eventuele verandering in de publieke opinie over nucleaire energie naar aanleiding van de nieuwe reactor en brandstof gemeten. Op basis van deze resultaten gecombineerd met de resultaten van de twee voorgaande deelvragen zal de hoofdvraag worden beantwoord. Dit houdt in dat zowel de technische details, de uranium- versus thorium winning en de sociale acceptatie samen een antwoord zullen geven op de vraag of ‘de GZR-Th een duurzamer alternatief is voor de huidige drukwaterreactoren’. De volgende deelvragen zullen vanuit de relevante disciplines behandeld worden om samen tot een volledige conclusie te komen.
1. Hoe werkt een gesmoltenzoutreactor en wat zijn de veranderingen in de veiligheidsrisico’s ten opzichte van de drukwaterreactor?
2. Wat zijn de verschillen in milieu-impact wat betreft de winning van uranium en thorium? 3. Hoe verschilt de opinie van studenten wat betreft de gesmoltenzoutreactor met thorium als brandstof en de reguliere drukwaterreactor? En welke rol speelt informatievoorziening hierin?
Na deze inleiding zal eerst in het theoretisch kader de interdisciplinaire relevantie aan bod komen. Vervolgens zal de methodiek beschreven worden die gebruikt wordt om de deelvragen te beantwoorden. Hierbij zal de focus liggen op het opzetten en verwerken van een enquête om de opinie omtrent de GZR-Th binnen verschillende groepen te kunnen vergelijken. In de resultatensectie zullen de eerste twee deelvragen beantwoord worden en de resultaten van de enquête weergegeven worden. Hierbij worden de resultaten van de eerste twee deelvragen tevens verwerkt in de informatieverstrekking in de enquête. Tenslotte zullen de uitkomsten en de consequenties hiervan in de discussie en conclusie verder besproken worden zullen de resultaten van de drie deelvragen samengevoegd worden om tot een antwoord op de onderzoeksvraag te komen.
2. Theoretisch kader
In de GZR-Th wordt energie opgewekt door de kernsplijting van thoriumatomen in plaats van de uraniumatomen die in de huidige drukwaterreactoren de energiebron vormen. De thoriumatomen zijn opgelost in een vloeibaar zout dat uit kan zetten als de temperatuur oploopt en zo de reactiesnelheid kan beïnvloeden (Serp et al., 2014). De details over de werking van de reactor en het verschil met de drukwaterreactor komen in de resultatensectie aan bod.
Er wordt relatief veel onderzoek gedaan naar nucleaire energie, echter zijn dit vaak monodisciplinaire onderzoeken. In de resultatensectie worden verschillende bronnen aangehaald met een monodisciplinair karakter. Voornamelijk de werking van de reactor samen met de verschillende brandstoffen en de aanwezigheid hiervan worden in gespecialiseerde papers besproken. Doordat deze papers jargon gebruiken is het voor beleidsmakers moeilijk om de resultaten te integreren in de maatschappij. Met andere woorden mist de brug tussen het wetenschappelijk onderzoek en de beleidsmakers. Gespecialiseerd onderzoek is absoluut van belang, echter is het ook belangrijk dat de publicaties verzameld en gecombineerd worden om de kennis bereikbaar te maken voor beleidsmakers en politici. Een interdisciplinair onderzoek pakt het probleem vanuit verschillende kanten aan, wat leidt tot een geïntegreerd resultaat. Dit vergroot de kans dat de nieuwe inzichten bij mensen terecht komt die het daadwerkelijk uitvoeren (Keestra & Menken, 2016). Daarnaast is dit interdisciplinaire onderzoek vernieuwend door het feit dat de scheikundige en aardwetenschappelijke eigenschappen omtrent de GZR-Th de basis vormen voor de sociologische enquête.
Nederland was laat met de sociale acceptatie van kernenergie; dit kwam pas na de eeuwwisseling (Dekker, De Goede & Van der Pligt, 2011). Initieel werd er veel onderzoek gedaan naar de mening van de bevolking over kernenergie; dit veranderde echter na de ramp in Tsjernobyl. De reden hiervoor was dat mensen dusdanig geshockeerd waren door de ramp, dat beleidsplannen over uitbreiding van de kerncentrales in Nederland op pauze werden gezet. Hierdoor waren er ook geen nieuwe metingen nodig wat betreft de publieke opinie. Pas na de eeuwwisseling werd er weer gesproken over kernenergie aangezien het besef groeide dat er een alternatief moest komen voor fossiele brandstoffen (Dekker, De Goede & Van der Pligt, 2011). Uit verschillende onderzoeken lijkt naar voren te komen dat informatieverspreiding van belang is voordat een maatschappij het accepteert. Zo is zichtbaar dat acceptatie omtrent kernenergie afhankelijk is van het kennisniveau van de desbetreffende persoon (Dekker, de Goede & Van der Pligt, 2011). Dit geldt ook bij de ontwikkeling en toepassing van nieuwe technologieën (Assefa & Frostell, 2006). Volgens deze auteurs zouden mensen met de opgedane kennis beter in staat zijn om een ‘goed’ beeld te vormen over de nieuwe technologie en zo een mening te vormen. Echter valt hier een kanttekening bij te maken; men kan ook een mening vormen zonder de opgedane kennis.
Er zijn na 2010 geen metingen meer gedaan in Nederland omtrent kernenergie, waardoor het moeilijk vast te stellen is wat de huidige opinie over kernenergie is. Uit onderzoek van Siegrist & Visschers (2013) blijkt dat de Zwitserse bevolking na de ramp in Fukushima negatief dacht over kernenergie. Echter was dit onderzoek uitgevoerd op drie momenten, net voor de ramp, net erna en een half jaar na de ramp. Of de mening na een paar jaar weer gelijk is aan de mening voor de ramp is onbekend. Na de ramp in Tsjernobyl was een trend te zien dat de positieve blik op kernenergie langzaam weer terugkomt richting het oude niveau en stabiel wordt, echter werd het oude niveau voor de eerste tientallen jaren slechts benaderd (Dekker, de Goede & Van der Pligt, 2011). Er is te concluderen dat een dergelijke ramp invloed blijft hebben op de bevolking en haar mening over kernenergie. Het is dan ook te verwachten dat het lang zal duren voor de mate van positiviteit op het oude niveau terug zal komen als wat deze was voor een dergelijke ramp. Zoals is gebleken worden veel onderzoeken naar kernenergie vanuit één perspectief onderzocht, daarnaast is er een beperkte hoeveelheid recent onderzoek naar de opinie van de bevolking beschikbaar. In dit onderzoek zal zowel het technologische aspect van de GZR-Th als de publieke opinie over dit onderwerp op een geïntegreerde manier behandeld worden, dit wordt nader uitgewerkt in de methodensectie.
3. Methoden
Om interdisciplinariteit te waarborgen en tot een zo volledig mogelijk resultaat te komen zal er op verschillende manieren onderzoek gedaan worden. Een combinatie van literatuuronderzoek en interviews met experts zal de huidige stand van zaken geven wat betreft de duurzaamheid en veiligheid van de GZR-Th als energiebron. De hieruit verworven kennis zal de basis vormen voor de inhoud van het empirisch onderzoek, dit is schematisch weergegeven in figuur 1. Figuur 1 - Schematische weergave van de interdisciplinaire integratie.Voor het literatuuronderzoek zullen zowel Nederlands-, Engels- als Zweedstalige publicaties gebruikt worden. Om meer kennis te verkrijgen over de stand van zaken binnen de disciplines is ervoor gekozen om interviews met experts af te nemen. Voor dit onderzoek is er contact geweest met een geoloog gespecialiseerd in mineralogie, een hoogleraar en hoofd van de materialen-onderzoeksafdeling van het instituut voor transuranium elementen en een doctor binnen de sociologie die onderzoek gedaan heeft naar de methodologie van enquête-onderzoek via het internet.
Door scheikundig en aardwetenschappelijk inzicht te krijgen over de werking van de GZR-Th ten opzichte van de drukwaterreactor is het mogelijk om empirisch te onderzoeken wat de publieke opinie is over deze GZR-Th. De verkregen kennis is onder andere verwerkt in het empirisch onderzoek in de vorm van een informatieve tekst waarin voor- en nadelen genoemd werden, in een enquête (zie figuur 1). Om antwoord te geven op de vraag wat de publieke opinie is over de drukwaterreactor en de gesmoltenzoutreactor is er een enquête verspreid. Deze enquête is voornamelijk verspreid via Facebook, waarbij in verscheidene openbare Facebookpagina’s gevraagd werd om de enquête in te vullen. In deze enquête is gemeten in hoeverre de onafhankelijke variabelen; geslacht, leeftijd,
scheikunde aardwetenschappen sociologie
deelvraag 1
(literatuuronderzoek) (literatuuronderzoek)deelvraag 2 (literatuur- en empirisch onderzoek)deelvraag 3
educatie en nationaliteit, invloed hebben op de afhankelijke variabele; mening over kernenergie. De twee H0-hypotheses die getoetst werden, zijn als volgt:
1. De onafhankelijke variabelen hebben geen invloed op de mening van mensen over de GZR-Th.
2. De informatie over de GZR-Th heeft geen invloed op de mening die men heeft over kernenergie.
Met behulp van het interview met mw. dr. S.M. Steinmetz (pers. comm., 1 november 2016) is kritisch gekeken naar de opzet van de enquête, zodat zichtbaar werd waar rekening mee gehouden moet worden. Om te voorkomen dat de participanten zich bewust werden van het onderwerp van het onderzoek (nucleaire energie) en hierdoor beïnvloed worden, is er gekozen om de enquête te omschrijven als een enquête over ‘duurzame energiebronnen’. Op deze manier zullen mensen, naar verwachting, sneller geneigd zijn om de enquête in te vullen. Vooral mensen die tegen kernenergie zijn zouden met een gerichtere titel mogelijk minder bereid zijn om de enquête in te vullen. Door een aantal algemenere vragen over duurzame energiebronnen toe te voegen conformeert de inhoud met de titel.
De enquête is weergegeven in Bijlage A en begint met algemene vragen die de onafhankelijke variabelen van de participant bepalen. Vervolgens werden er stellingen gegeven over energie in het algemeen, gevolgd door stellingen over kern-, water-, wind- en zonne-energie. Deze stellingen werden zodanig geformuleerd dat de participant moest aangeven op een 5-punts Likertschaal in hoeverre hij het met de stelling eens of oneens was. Na deze vragen volgde er een stukje informatieve tekst waarin de GZR-Th uitgelegd werd. Onder de tekst stonden drie voor- en nadelen van deze reactor samengevat. Nadat dit stuk door de participant gelezen is vervolgde de enquête zich met enkele stellingen omtrent deze reactor. Ook hierbij kon de participant aangeven in hoeverre hij het met de stelling eens of oneens was, op dezelfde 5-puntsschaal als hiervoor. De stellingen over nucleaire energie die voor en na het stuk informatieve tekst geplaatst zijn, betreffen dezelfde situaties maar zijn anders geformuleerd. Hierdoor konden individuele veranderingen gemeten en met elkaar vergeleken worden en daarom was volgens mw. dr. S.M. Steinmetz (pers. comm., 1 november 2016) geen controlegroep nodig.
De enquête werd geanalyseerd met het programma IBM SPSS Statistics. De hypotheses zijn getest met respectievelijk een multivariate lineaire regressieanalyse en een Wilcoxon signed-rank test, dit is een non-parametrische statistische hypothese test. Beide analyses zijn getest op een α van 0.05.
4. Resultaten
Allereerst zullen de resultaten uit het literatuuronderzoek besproken worden, de werking van de GZR-Th, de veiligheidsaspecten en de grondstoffendimensie komen aan bod. Vervolgens wordt een korte samenvatting gegeven, gevolgd door de resultaten van de enquête.
§ 4.1 Werking
De GZR-Th maakt gebruik van thorium-232 als brandstof in plaats van verrijkt uranium-238 wat gebruikt wordt bij de huidige drukwaterreactoren. De brandstofcyclus van thorium is weergegeven in figuur 2, thorium-232 is niet splijtbaar, maar zodra het een neutron invangt vervalt het via proactinium-233 in uranium-233. Hier komen neutronen bij vrij die vervolgens weer ingevangen kunnen worden door een ander thorium-232 atoom.
Figuur 2 - Thorium brandstofcyclus.
Het voordeel van de thoriumreeks ten opzichte van de uraniumreeks is dat er in de thoriumreeks veel minder langlevende actiniden1 gevormd worden (Lung & Gremm, 1998). Thorium is een zilverwit radioactief metaal dat van nature voorkomt in de meeste bodems en gesteentes (Chakmouradian & Wall, 2012). Thorium komt in minerale vorm als oxide, silicaten en fosfaten voor en vaak in combinatie met zeldzame aardmetalen (OECD/IAEA, 2014). De winning van thorium als bijproduct van de delving van zeldzame aardmetalen zal later verder besproken worden.
In een GZR-Th bevat het reactorvat een vloeibaar zout waarin de splijtingselementen, in dit geval thorium, zijn opgelost (zie figuur 3). Het type zout dat gebruikt kan worden hangt onder andere af van het type reactor. Een thermische reactor waarbij de thoriumatomen langzame neutronen invangen functioneert het beste met een zout dat weinig tot geen neutronen opneemt en als moderator2 werkt, volgens Rudy Konings (pers. comm., 1 november 2016). Een voorbeeld van een zout dat aan deze eisen voldoet is lithium(7)-berylliumfluoride (Konings, Beneš, Capelli, Souček & Hania, 2015). Bij snelle reactoren is het type zout minder van belang omdat er veel meer snelle neutronen geproduceerd worden. Het zout moet aan verschillende eisen voldoen (Serp et al., 2014), zo moeten bijvoorbeeld de actiniden, splijtingselementen en -producten oplosbaar zijn in het zout en moet het een chemisch stabiel zout zijn dat vloeibaar is bij de werktemperatuur van de reactor; 700-750 ˚C. De energie die vrijkomt in de vorm van warmte wordt door middel van een warmtewisselaar doorgegeven aan een secundair circuit en gebruikt
1 Actiniden; radioactieve elementen die spontaan vervallen.
om stoom te genereren. Dit wordt door een turbine en een generator omgezet in elektriciteit, het proces is schematisch weergegeven in figuur 3.
Figuur 3 - Schematische weergave van de GZR-Th (US Department of Energy, 2002).
§ 4.2 Zuivering
De kernreactie vindt plaats in het homogene mengsel van de splijtingsproducten, actiniden en het zout. De actiniden kunnen neutronen invangen en vervallen uiteindelijk tot diverse elementen zoals xenon, krypton, jood, cesium en zeldzame aardmetalen, volgens Rudy Konings (pers. comm., 1 november 2016). Deze elementen moeten uit het zout gefilterd worden door verschillende zuiveringstechnieken die op dit moment nog onderzocht worden. Gassen en edelmetalen kunnen verwijderd worden door middel van ‘heliumbubbelen’ waarbij heliumgas door het zout gevoerd wordt, de gassen en de edelmetalen hechten aan de heliumbelletjes (Bettis, Alexander & Watts, 1972). De andere splijtingsproducten kunnen worden verwijderd door het zout af te tappen en te behandelen met diverse extractiemethodes en potentialen (Delpech, Merle-lucotte, Heuer, Allibert, Ghetta & Le-brun, 2009). Het opgeschoonde zout kan dan weer teruggevoerd worden naar de reactor (zie figuur 3).
§ 4.3 Veiligheidsrisico’s
In de drukwaterreactoren die nu in gebruik zijn worden de splijtstofelementen in vaste vorm gekoeld met water, dit water dient ook als moderator. Omdat de reactie plaatsvindt bij hoge temperaturen moet het water onder hoge druk gehouden worden zodat het vloeibaar blijft en de warmte kan overdragen. Er ontstaan problemen wanneer de koelinstallatie uitvalt en doordat de reactor onder hoge druk staat is de verspreiding van de radioactieve elementen daardoor groter, volgens Rudy Konings (pers. comm., 1 november 2016).
De GZR-Th functioneert onder atmosferische druk omdat het gesmolten zout ook onder hogere temperaturen vloeibaar blijft, daarnaast wordt er geen koelmiddel zoals water gebruikt. Hierdoor kan de reactor niet exploderen, zoals bij de huidige drukwaterreactoren kan gebeuren doordat de temperatuur oploopt en de centrale door stoomvorming uiteen barst (Leblanc, 2010). De fluoridezouten hebben een warmtecapaciteit die 25% hoger ligt dan de warmtecapaciteit van water onder hoge druk waardoor ze beter kunnen koelen. Doordat de thoriumatomen opgelost zijn in het zout zal de reactiesnelheid afnemen als de temperatuur toeneemt. Dit wordt veroorzaakt door het uitzetten van het zout waardoor de onderlinge afstand van de thoriumatomen en de neutronen afneemt. De kans dat een thoriumatoom een neutron invangt neemt dan af en daarmee dus de reactiesnelheid (Serp et al., 2014). Daarnaast vormen deze fluoridezouten stabiele verbindingen met de splijtingsproducten die gevormd worden. Hierdoor komen, in tegenstelling tot de drukwaterreactor, deze stoffen niet vrij in het milieu terecht wanneer er een ramp gebeurt (Leblanc, 2010).
Doordat het zout vloeibaar is kan het onttrokken worden aan de reactor, het reactorvat is beveiligd met een bevroren stop aan de onderkant die continu gekoeld wordt. Zodra er een storing is en de koeling stopt zal het warme zout de stop doen smelten. Het zout loopt dan weg uit de reactor en wordt opgevangen in een bassin eronder. Hierdoor beëindigt de reactie (Serp et al., 2014).
Bij nucleaire energie is er sprake van het proliferatieprobleem; Scheepers, Seebregts, Lako, Blom en Van Gemert (2007) omschrijven dit als ‘het verspreiden van nucleaire technologie en materiaal voor militaire en niet-vreedzame toepassingen’ (p. 12). Uranium-233 is net als de splijtingsproducten van uranium-238 proliferatiegevoelig, volgens Rudy Konings (pers. comm., 1 november 2016). Het is weliswaar moeilijker dan de splijtingsproducten van uranium-238 om te gebruiken voor nucleaire wapens, maar uranium-233 is wel een beter materiaal dan plutonium omdat het minder spontane neutronen bevat (Lung & Gremm, 1998). Daar komt bij dat door de verschillende scheidingstechnieken zeer selectief de gewenste materialen onttrokken kunnen worden uit het gesmolten zout, volgens Rudy Konings (pers. comm., 1 november 2016).
§ 4.4 Winning van uranium versus thorium
Vanuit een historisch perspectief is uranium een meer populaire brandstof dan thorium vanwege de geografische distributie. De mondiale verspreiding van thorium en uranium laat zien dat ontwikkelde landen relatief veel uraniumreserves hebben terwijl derdewereldlanden ongeveer 70% van de mondiale thoriumreserves bezitten (Ünak, 2000). Door de geologische beschikbaarheid werd er prioriteit werd gegeven aan de delving van uranium. Dit heeft tot gevolg gehad dat er tot nu toe weinig onderzoek heeft plaatsgevonden naar de toepassing en delving van thorium en daardoor de technologische ontwikkelingen op dit gebied achterlopen (Ünak, 2000). De ontwikkelingslanden zullen zowel technologische als financiële hulp nodig hebben voor de delving van thorium.
De huidige schatting is dat thorium ongeveer 3 tot 4 keer zoveel voorradig is op onze aarde dan uranium, met een schatting van 6,2 miljoen ton thorium (Schaffer, 2013; OECD/IAEA, 2014). Echter is deze schatting geen maatstaf voor toekomstige bruikbaarheid omdat er verschillende technologische, sociale, politieke en economische aspecten meespelen (Jordan, Eggert, Dixon & Carlsen, 2015). Uranium wordt als hoofdgrondstof gewonnen. Thorium kan als hoofdgrondstof gemijnd worden, als bijproduct en als bijproduct van een bijproduct. Bij de laatste methode wordt thorium gewonnen als bijproduct bij de bewerking van een bijproduct. De beschikbaarheid van thorium is dan ook complexer dan alleen het voortkomen in de aardkorst (SGU, 2016).
Thorium komt in kleine hoeveelheden voor in bijna al het natuurlijke materiaal, hoge concentraties worden gemeten in basische gesteentes (SGU, 2016). Op dit moment is het grootste deel van ’s werelds thoriumproductie afkomstig als bijproduct van het vervaardigen van zeldzame aardmetalen uit het mineraal mozaniet (SGU, 2016). Dit mineraal bevat naast verschillende zeldzame aardmetalen tussen de 3 en 22 procent thorium (OECD/IAEA, 2014). Omdat de thorium winning wordt gestuurd door deze winning van zeldzame aardmetalen is er momenteel een overproductie van thorium (SGU, 2016). Omdat er nog geen commercieel doeleinde voor thorium is, wordt de aanwezigheid van het radioactieve thorium als negatief gezien vanwege de verhoogde risico’s en de daarbij behorende veiligheidsmaatregelen (Chakmouradian & Wall, 2012).
Uranium kan op verschillende manieren worden gewonnen, waaronder dagbouw3, ondergrondse winning of in-situ uitspoeling (SGU, 2016). Momenteel wordt ongeveer 50 procent van de uraniumwinning via in-situ uitspoeling verkregen (SGU, 2016). Bij in-situ uitspoeling wordt zwavelzuur door gefragmenteerde rotsen gespoeld waar het aanwezige uranium in oplost. Dit alles wordt onder hoge druk uitgevoerd zodat de kans dat zwavelzuur met
situ winning van uranium een relatief hoog risico met zich mee doordat er milieugevaarlijke stoffen in het grondwater terecht kunnen komen als de oplossing door het gesteente gepompt wordt. Daarnaast is mogelijke lekkage en dus milieuvervuiling moeilijk te monitoren (Mudd, 2001). Als uranium toch in het milieu terecht komt kan dit vanwege de chemische eigenschappen zoals radioactiviteit zowel aan planten als dieren ernstige schade toebrengen (SGU, 2016; Mudd, 2001). Bij de winning van uranium uit een mijn, dan wel via dagbouw of in-situ uitspoeling wordt het milieu voornamelijk op een fysieke manier beïnvloed. Grote volumes gesteente worden verplaatst wat het landschap sterk beïnvloed, daarnaast is de opbrengst relatief laag (SGU, 2016).
De winning van thorium kan net als bij uranium op verschillende manieren plaatsvinden waarbij de winning als bijproduct uit mozaniet economisch gezien het meest voordelig is (Ragheb, 2011; OECD/IAEA, 2014). Thorium kan niet in-situ worden gewonnen omdat het zeer slecht oplosbaar is in water. De extractie van thorium en zeldzame aardmetalen uit mozaniet vindt plaats door fysieke separatie van vergruisd gesteente op basis van verschil in gewicht en elektrostatische methoden. Het gefiltreerde gesteente wordt opgelost in een zure oplossing, gevolgd door een meerdelig proces waarbij de verschillende stoffen gescheiden worden, met onder andere ThO2 als eindproduct (OECD/IAEA, 2014). Momenteel wordt de aanwezigheid van thorium en uranium in mozaniet als het grootste milieugevaar gezien bij de winning van zeldzame aardmetalen. De industrie die zeldzame aardmetalen wint prefereert momenteel thorium-vrije mineralen om zo de radioactieve aspecten zoveel mogelijk te verminderen (Ragheb, 2011). Dit is echter in de toekomst niet vol te houden door de stijgende vraag naar zeldzame aardmetalen. Verschillende studies hebben hoge stralingsniveaus gemeten in gebieden rond mozanietmijnen (Chakmouradian & Wall, 2012). Als het bijproduct thorium op commerciële schaal gebruikt kan gaan worden zal de aanwezigheid van thorium beter in kaart gebracht moeten worden en zullen daarmee de milieueffecten van mozanietmijnen minder negatief worden (Chakmouradian & Wall, 2012; Ragheb, 2011). Er zijn aanwijzingen dat de winning van mozaniet negatieve gevolgen heeft voor de omgeving door de lozing van radioactief water en stofdeeltjes. Echter zijn mozanietmijnen nog relatief nieuw waardoor er nog niet veel onderzoek beschikbaar is naar de milieu- en gezondheidseffecten op lange termijn (SGU, 2016). Als de vraag naar thorium in de toekomst sterk stijgt zou thorium ook als primair product gedolven kunnen worden uit thorium rijke mineralen zoals thoriet en mozaniet, wat verder geen hoge gehaltes zeldzame aardmineralen bevat (Ragheb, 2011).
Thorium als brandstof voor de opwekking van nucleaire energie zou een tot nu toe onbruikbaar bijproduct een functie geven. Naast de grotere voorraad van thorium dan van uranium lijkt aan de hand van dit onderzoek dat de winning van thorium duurzamer is dan de winning van uranium.
§ 4.5 Toekomstperspectief
De GZR-Th is nog niet gebouwd, hier is voldoende geld voor nodig en dit hangt onder andere af van investeringen door overheden of vanuit de zakenwereld. Volgens Rudy Konings kan de reactor binnen 20 jaar gebouwd worden indien er voldoende geld beschikbaar is (pers. comm., 1 november 2016). Commerciële bedrijven zeggen het al eerder te kunnen realiseren, blijkt uit de documentaire ‘Thorium, Atomkraft ohne Risiko?’ van Myriam Tonelotto (2016). Hier is dus nog onduidelijkheid over.
§ 4.6 Samenvatting
De GZR-Th werkt op thorium, wat momenteel een ongewenst bijproduct is, door dit te gebruiken in de reactor krijgt het een functie. Daarnaast is thorium meer aanwezig op aarde dan uranium, hoewel dit door de geografische verdeling een complexe situatie is, lijkt de winning van thorium duurzamer dan de winning van uranium. In de GZR-Th is sprake van passieve veiligheid; de reactor kan zichzelf uitschakelen doordat het zout kan weglopen. Daarnaast werkt de reactor onder atmosferische druk en is het risico van verspreiding van radioactieve materialen kleiner dan bij de drukwaterreactor die onder hoge druk opereert. De GZR-Th is proliferatiegevoelig omdat de nucleaire materialen nog steeds gebruikt kunnen worden voor nucleaire wapens. Tevens wordt er nog steeds radioactief afval geproduceerd, weliswaar een kleinere hoeveelheid en minder langlevend dan het afval van de drukwaterreactor. De GZR-Th is nog niet gebouwd omdat er nog veel onderzoek verricht moet worden, de verwachtingen wanneer de reactor in praktijk gebracht kan worden zijn niet eenduidig.§ 4.7 Resultaten enquête
Naast de technische details is het van belang dat de sociale acceptatie in ogenschouw wordt genomen, bovenstaande informatie is verwerkt als informatieverstrekking in de enquête. Hier worden de resultaten van de enquête besproken.
In totaal hebben 158 respondenten de enquête volledig ingevuld waarvan 148 de Nederlandse nationaliteit hebben. 94 bachelorstudenten hebben de enquête ingevuld, waarvan 47 mannen en 47 vrouwen. In totaal zijn er 78 mannelijke en 70 vrouwelijke respondenten.
In de enquête zijn drie vragen gesteld over kernenergie alvorens er informatie gegeven wordt over de thoriumreactor. Van deze vragen zijn er twee met positieve lading, en een met een negatieve lading (“The risks of nuclear energy outweigh the benefits of nuclear energy.”). Na de informatie over de thoriumreactor worden er vijf vragen gesteld over deze reactor, waarbij er een vraag negatief gesteld is (“The radioactivity of nuclear waste makes nuclear power stations unacceptable.”). De vragen worden beantwoord aan de hand van de Likert 5 puntsschaal, waarbij aangegeven kan worden hoeveel de respondent het met de stelling eens of oneens is.
Hierbij is ‘helemaal mee eens’ 5 punten waard, en ‘helemaal mee oneens’ 1 punt. De punten van de negatieve vragen zijn omgedraaid, zodat de punten gestandaardiseerd worden en een hoge score voor positiviteit staat. Vervolgens zijn de punten van de vragen voor de informatie bij elkaar opgeteld en is hieruit een gemiddelde gehaald. Dit is ook gedaan met de vragen na de informatie.
Gezien het feit dat dit onderzoek gaat over Nederlandse studenten, is ervoor gekozen om alleen Nederlanders in het onderzoek mee te nemen. Verder zijn ook niet volledig afgemaakte enquêtes uit de resultaten verwijderd, om op deze manier een zuivere meting te kunnen doen.
Om uitspraak te doen over de resultaten, wordt er getracht de twee H0-hypotheses te verwerpen. De eerste H0-hypothese is: De onafhankelijke variabelen hebben geen invloed op de mening van mensen over de GZR-Th. Hierbij zijn de onafhankelijke variabelen geslacht, student en natuurwetenschappelijke- en sociaalwetenschappelijke studenten. De enquête is ook door studenten van andere disciplines ingevuld, echter waren deze groepen niet groot genoeg om deze statisch te kunnen analyseren en vergelijken.
In figuur 4 is een boxplot te zien waarbij de mening over kernenergie voor de informatieverstrekking over de GZR-Th is verdeeld tussen mannen en vrouwen. Hierin wordt zichtbaar dat het gemiddelde hoger ligt bij mannen dan bij vrouwen, en dat mannen dus positiever zijn over kernenergie dan vrouwen. Verder is te zien dat de standaarddeviatie bij vrouwen kleiner is dan bij mannen, en dat daardoor de mening van vrouwen minder verspreid ligt dan bij mannen.
Wanneer er gekeken wordt naar de mening over kernenergie na de informatieverstrekking over de GZR-Th tussen mannen en vrouwen, zie figuur 5, zijn de meningen verschoven. Zo is het gemiddelde bij vrouwen gestegen, en zijn de standaarddeviaties bij beide geslachten kleiner geworden. Hierdoor zijn er verscheidene uitbijters zichtbaar in de boxplot, die een mening over kernenergie hebben die niet overeenkomt met de die van de steekproef.
Figuur 5 - Mening over kernenergie na informatieverstrekking, opgedeeld in gender.
Om te zien of de samenhang van de onafhankelijke variabelen op de mening over kernenergie na de informatieverstrekking significant is, is er twee keer een multivariate regressieanalyse gebruikt. Bij de eerste regressie bestaat de populatie uit alle respondenten; werkenden, scholieren en studenten. Zoals tabel 1 weergeeft is de constante waarde voor mening over kernenergie, wanneer de respondent vrouw is en niet student, gemiddeld 3,048 (met p = 0,000). De mening van de mannelijke respondenten ligt 0,200 hoger dan de mening van de vrouwelijke respondenten (p = 0,015), dit is onafhankelijk van de variabele ‘student’. Beide waarden zijn significant (p < 0,05), terwijl de variabele student niet significant is (p = 0,135). Er kan niet geconcludeerd worden dat de variabele ‘student invloed’ heeft op de mening over kernenergie. Tabel 1 - Multivariate regressieanalyse geslacht en student. β significantieniveau (p) constante waarde 3,048 0,000 gender 0,200 0,015 student 0,122 0,135
In tabel 2 is een overzicht van de tweede multivariate regressieanalyse te zien. Hieruit blijkt dat vrouwelijke (niet natuur- of sociaalwetenschappelijke) studenten een gemiddelde mening hebben van 3,117 (p = 0,000). Bij de mannelijke respondenten neemt deze mening met 0,226 toe, dit is onafhankelijk van de discipline van de student (p = 0,030). Deze twee zijn significant (p < 0,05), en dan ook te generaliseren.
De disciplines zorgen ook voor een verschil (zie tabel 2). Wanneer de respondent een natuurwetenschappelijke achtergrond heeft, stijgt de mening over kernenergie na de informatieverstrekking met 0,146. De meningen van de respondenten met een sociaalwetenschappelijke achtergrond daalt na de informatieverstrekking met 0,112. Dit is in beide gevallen echter niet significant (p = 0,241 ^ p = 0,352) en dus niet te generaliseren. Tabel 2 - Multivariate regressieanalyse geslacht en disciplines. β significantieniveau (p) constante waarde 3,117 0,000 gender 0,226 0,030 natuurwetenschappelijke studenten 0,146 0,241 sociaalwetenschappelijke studenten -0,112 0,352 Om de tweede H0-hypothese te ontkrachten is er gebruik gemaakt van de Wilcoxon signed-rank hypothese test. De tweede H0-hypothese luidt als volgt: De informatie over de GZR-Th heeft geen invloed op de mening die men heeft over kernenergie. Bij de Wilcoxon signed-rank hypothese test wordt er een vergelijking gemaakt tussen de mening voor de informatieverstrekking en de mening over kernenergie na de informatieverstrekking. In tabel 3 is er een overzicht gemaakt van de uitkomsten uit de analyse. Hierbij is er onderscheid gemaakt tussen de onafhankelijke variabelen. Bij iedere variabele is er gekeken naar de grootte van de groep en het gemiddelde van de rank. Verder is er een onderscheid gemaakt in het verschil van de mening tussen voor en na de informatieverstrekking:
- ‘nieuw < oud’ → de nieuwe mening heeft een lagere waarde dan de mening voor de informatieverstrekking (negatiever); - ‘nieuw > oud’ → de mening na de informatieverstrekking is hoger (positiever) dan voor de informatieverstrekking; - ‘nieuw = oud’ → de mening is gelijk gebleven. De algemene gemiddelden zijn te zien in de ‘descriptive statistics’, in de tabel in bijlage B.
Tabel 3 - Resultaten analyse vergelijking nieuwe en oude mening.
Nieuw < Oud Nieuw > Oud Nieuw = Oud Totaal Sig. (p) Algemeen N 47,00 93,00 8 148 0,000 gemiddelde rank 61,11 75,25 - - - Man N 22,00 21,00 4 47 0,495 gemiddelde rank 18,93 25,21 - - - Vrouw N 8,00 37,00 2 47 0,000 gemiddelde rank 20,19 23,61 - - - Student N 30,00 58,00 6 94 0,001 gemiddelde rank 39,20 47,24 - - - Niet-student N 17,00 35,00 2 54 0,005 gemiddelde rank 22,53 28,43 - - - Natuurwetenschappelijke studenten N 17,00 38,00 5 60 0,008 gemiddelde rank 26,71 28,58 - - - Sociaalwetenschappelijke studenten N 5,00 9,00 0 14 0,064 gemiddelde rank 4,60 9,11 - - -
Als er algemeen gekeken wordt naar de mening voor en na de informatieverstrekking, is zichtbaar dat de positieve uitkomst, ‘nieuw > oud’, significant (p = 0,000) de hoogste gemiddelde rank heeft. Bij mannen is het gemiddelde bij de positieve uitkomst ook hoger, echter niet significant (p = 0,495), de mening van mannen is dus niet significant positiever geworden na de informatieverstrekking. Bij vrouwen is het gemiddelde van de positieve rank (nieuw > oud) significant (p = 0,000) hoger dan van de negatieve rank (nieuw < oud). Er kan dus gesteld worden dat de mening van vrouwen positiever wordt na de informatieverstrekking over de GZR-Th. Deze verandering in de mening is ook te zien bij studenten en niet-studenten, waarbij de significantie p = 0,001 en p = 0,005 is. De natuurwetenschappelijke studenten zijn ook significant (p = 0,008) positiever over kernenergie na de informatieverstrekking van de GZR-Th. Bij sociaalwetenschappelijke studenten is er ook een verschil te zien dat echter niet significant (p = 0,064) en dus niet te generaliseren is.
5. Discussie
In dit onderzoek is er een vergelijking gemaakt tussen de drukwaterreactor met uranium als brandstof en de gesmoltenzoutreactor met thorium als brandstof. Hiervoor is er gekeken naar de veiligheidsrisico’s, de milieu-impact en de sociale acceptatie die hierbij van belang zijn. De GZR-Th is in vergelijking met de drukwaterreactor veiliger omdat er sprake is van passieve veiligheid en de reactor onder atmosferische druk werkt. Dit gaat echter over de reactor zelf, doordat er nog steeds radioactief afval, weliswaar zonder langlevende actiniden, geproduceerd wordt is de GZR-Th proliferatiegevoelig. Het is mogelijk om selectief nucleaire materialen te onttrekken aan het zout en deze voor wapens te gebruiken.
De brandstof thorium lijkt minder impact op het milieu te hebben en is meer aanwezig op aarde dan de brandstof van de drukwaterreactor; uranium. Op dit moment is thorium een bijproduct van de winning van zeldzame aardmetalen, omdat de primaire focus niet op thorium ligt wordt er vaak niet genoeg aandacht besteedt aan het radioactieve aspect. Als thorium op commerciële schaal gebruikt kan gaan worden zal de aanwezigheid van thorium beter in kaart gebracht moeten worden en zullen daarmee de negatieve milieueffecten van mozanietmijnen afnemen. Ondanks dat er geen langlevende actiniden in het afval aanwezig zijn, is het afval nog steeds radioactief en zal dit ook verwerkt moeten worden. Indien men wenst om de GZR-Th als interim-oplossing te gebruiken is er meer duidelijkheid nodig over de realisatietermijn van de GZR-Th. De analyse is opgebouwd uit twee delen. In het eerste deel wordt de H0-hypothese: De onafhankelijke variabelen hebben geen invloed op de mening van mensen over de GZR-Th getoetst. Uit de resultaten is te concluderen dat enkel het geslacht een significante invloed heeft op de mening over de GZR-Th. De andere variabelen hebben, net zoals geslacht, ook een positieve invloed op de mening over de GZR-Th. Echter zijn deze effecten niet significant. De H0-hypothese wordt dan ook deels verworpen, aangezien maar een deel van de onafhankelijke variabelen een invloed uitoefenen op de mening van mensen over de GZR-Th.
De tweede H0-hypothese luidt: De informatie over de GZR-Th heeft geen invloed op de mening die men heeft over kernenergie. Uit de resultaten wordt zichtbaar dat bij haast iedere variabele het effect positief is, en te generaliseren is. Alleen bij mannen en sociaalwetenschappelijke studenten is het effect niet significant, echter wel positief. Deze uitslag zorgt ervoor dat er haast volledig gesteld kan worden dat de H0-hypothese te verwerpen valt, en dat de informatie over de GZR-Th ervoor kan zorgen dat zowel studenten als niet studenten positiever over kernenergie denken.
Binnen het literatuuronderzoek is slechts naar een aantal aspecten van de GZR-Th gekeken; de werking, de veiligheidsrisico’s en de grondstoffendimensie. Betreffende deze aspecten lijkt de GZR-Th duurzamer dan de huidige drukwaterreactoren. Er is echter geen onderzoek gedaan naar de noodzaak van het bouwen van nieuwe nucleaire reactoren. Hierbij komt de vraag op of
nucleaire energie daadwerkelijk nodig is als interim-oplossing voor de transitie naar hernieuwbare energie. De onduidelijkheid over de realisatietermijn van de GZR-Th draagt hier ook aan bij, een eventuele interim-oplossing zal op korte termijn moeten komen.
De GZR-Th zou echter mogelijk een oplossing bieden in gebieden waar het moeilijker is om hernieuwbare energie te realiseren in de vorm van bijvoorbeeld windmolens of zonnepanelen. Als in deze gebieden veel thorium aanwezig is of makkelijk toe te voeren is, zou de GZR-Th een uitkomst kunnen bieden als alternatief voor de verbranding van fossiele brandstoffen met een hoge CO2-uitstoot.
De informatieverstrekking in de enquête is zeer summier, er is een overzicht gegeven van drie voor- en nadelen van de reactor. Er is misschien te weinig informatie verstrekt waardoor de respondenten de situatie mogelijk niet goed begrijpen. Daarnaast kan het zijn dat de respondenten, ondanks de afleidende vragen over andere energiebronnen, zich bewust werden van het doel van de enquête en daarom de vragen over nucleaire energie na de informatieverstrekking anders beantwoord hebben. Bijvoorbeeld door een sociaal-gewenst antwoord te geven dat overeenkomt met de denkbeelden van de maatschappij. Ook is het mogelijk dat de respondent verwacht dat de antwoorden na de informatieverstrekking positiever moeten zijn dan daarvoor, ongeacht of de persoon werkelijk positiever over kernenergie is geworden of niet. De enquête is verspreid via Facebook, hierdoor is het mogelijk dat de steekproef niet representatief is voor de gehele studentenpopulatie omdat mogelijk niet alle doelgroepen bereikt zijn.
Er is onder andere verder onderzoek nodig naar de realisatietermijn van de GZR-Th en het verlagen van de proliferatiegevoeligheid. Ook moeten de mogelijkheden, zoals de winning, van thorium als brandstof verder onderzocht worden. Daarnaast zou een enquête op grotere schaal afgenomen kunnen worden, ook in andere landen waar mogelijk vraag is naar een nieuwe kernreactor.
6. Conclusie
Het onderzoek heeft zich gericht op de GZR-Th als eventuele duurzamere vorm van nucleaire energie ter vervanging van de huidige drukwaterreactoren, indien nucleaire energie als een gewenste interim-oplossing wordt gezien. De overeenkomsten en verschillen tussen de drukwaterreactor met uranium als brandstof en de GZR-Th bestudeerd. Hieruit kwam naar voren dat de GZR-Th veiliger is vanwege de passieve veiligheid en de atmosferische druk. Verder lijkt thorium minder impact te hebben op het milieu, en is het meer aanwezig op aarde dan uranium. De GZR-Th is tevens proliferatiegevoelig; het is mogelijk om nucleaire materialen te onttrekken aan het zout en deze voor wapens te gebruiken. Wanneer ervoor gekozen wordt om de GZR-Th in werking te brengen in Nederland, moeten er nog wel verschillende aspecten onderzocht worden. Verder zal de overheid bij een dergelijke keuze de sociale acceptatie moeten bekijken. Uit de enquête is gebleken dat studenten significant positiever worden over kernenergie na het lezen van de informatie over de GZR-Th. Wanneer de overheid ervoor zou kiezen om de GZR-Th te gebruiken als interim-oplossing, is het belangrijk dat de bevolking goed geïnformeerd wordt over nieuwe ontwikkelingen, aangezien uit de steekproef bleek dat men positiever werd over kernenergie na het verkrijgen van dergelijke informatie. Omdat sociale- en beleidsmatige acceptatie van belang is voor het versnellen van het onderzoek naar de GZR-Th, is het van belang dat men tijdig en voldoende hierover geïnformeerd wordt zodat het als een volwaardig interim (indien gewenst) kan dienen tussen kernenergie en duurzame energie.
7. Literatuurlijst
Assefa, G. & Frostell, B. (2006). Social sustainability and social acceptance in technology assessment: A case study of energy technologies, Technology in Society, Division of Industrial Ecology, 29(1), 63-78 Bettis, E.S., Alexander, L.G. & Watts, H.L. (1972). Design studies of a molten-salt reactor demonstration plant (ORNL-TM-3832). Oak Ridge: Oak Ridge National Laboratory. Brundtland, G.H. Report of the World Commission on Environment and Development: Our Common Future; United Nations: Oslo, Noorwegen, 1987. Opgevraagd op 13 oktober 2016 van: http://www.un-documents.net/our-common-future.pdf
Chakmouradian, A.R., Wall, F. (2012). Rare Earth Elements: Minerals, Mines, Magnets (and More).
Elements: An International Magazine of Mineralogy, Geochemistry, and Petrology, 8(5), 333-340.
Dekker, P., de Goede, I., & van der Pligt, J. (2011). Kernenergie in de publieke opinie. FMG: Psychology
Research Institute, 36, 207-221. Delpech, S., Merle-lucotte, E., Heuer, D., Allibert, M., Ghetta, V., & Le-brun, C. (2009). Reactor physic and reprocessing scheme for innovative molten salt reactor system. Journal of Fluorine Chemistry, 130(130), 11–17. International Energy Agency (IEA). World Energy Outlook; IEA: Paris, France, 2009.
Jordan, B. W., Eggert, R. G., Dixon, B. W., & Carlsen, B. W. (2015). Thorium: Crustal abundance, joint production, and economic availability. Resources Policy, 44, 81-93.
Kamei, T. (2012). Recent research of thorium molten-salt reactor from a sustainability viewpoint.
Sustainability, 4(10), 2399-2418.
Keestra, M. & Menken, S. (2016). An introduction to interdisciplinary research. Amsterdam: Amsterdam University Press. Konings, R.J.M., Beneš, O., Capelli, E, Souček, P., & Hania, R. (2015, 17 april). Challenges in Molten Salt Fuel Chemistry. Delft. Opgevraagd op 12 oktober 2016 van: http://www.janleenkloosterman.nl/reports/kivi_konings_20150417.pdf. Leblanc, D. (2010). Molten salt reactors : A new beginning for an old idea. Nuclear Engineering and Design, 240(6), 1644–1656. Lung, M. & Gremm, O. (1998). Perspectives of the thorium fuel cycle. Nuclear Engineering and Design, 180, 133-146.
Mudd, G.M. (2001). Critical review of acid in situ leach uranium mining: 1. USA and Australia.
Environmental Geology, 41(3-4), 390-403. OECD/IAEA (2014), Uranium 2014: Resources, Production and Demand, OECD Publishing, Paris. DOI: http://dx.doi.org/10.1787/uranium-2014-en. Ragheb, M. (2011). Thorium Resources In Rare Earth Elements.
Rashad, S.M. & Hammad, F.H. (2000). Nuclear power and the environment: comparative assessment of environmental and health impacts of electricity-generating systems. Applied Energy, 65(1), 211-229.
Schaffer, M.B. (2013). Abundant thorium as an alternative nuclear fuel: Important waste disposal and weapon proliferation advantages. Energy policy, 60, 4-12.
Scheepers, M.J.J., Seebregts, A.J., Lako, P., Blom, F.J. & Van Gemert, F. (2007). Fact Finding Kernenergie t.b.v. de SER-Commissie Toekomstige Energievoorziening (ECN-B--07-015). Energy research Centre of the
Netherlands.
Serp, J., Allibert, M., Beneš, O., Delpech, S., Feynberg, O., Ghetta, V., Heuer, D., Holcomb, D., Ignatiev, V., Kloosterman, J.L., Luzzi, L., Merle-Lucotte, E., Uhlíï, J. Yoshioka, R. & Zhimin, D. (2014). The molten salt reactor (MSR) in generation IV: Overview and perspectives. Progress in Nuclear Energy, 77, 308-319.
SGU. (2016). Mineralmarknaden 2015. Tema: energimetaller. Geological Survey of Sweden, Periodical
Publication 2016:2.
Siegrist, M., & Visschers, V.H.M., (2013). How a Nuclear Power Plant Accident Influences Acceptance of Nuclear Power: Results of a Longitudinal Study Before and After the Fukushima Disaster. Risk Analysis, 33(2), 333-347.
Tonelotto, M. (Producent) (2016) Thorium, Atomkraft ohne Risiko? [Film]. Duitsland: ARTE.
Ünak, T. (2000). What is the potential use of thorium in the future energy production technology?.
Progress in nuclear energy, 37(1), 137-144. US Department of Energy (2002, 1 December). Molten Salt Reactor. Opgevraagd op 2 februari 2017 van https://en.wikipedia.org/wiki/Molten_salt_reactor#/media/ File:Molten_Salt_Reactor.svg Verbruggen, A. (2008). Renewable and nuclear power: A common future?. Energy Policy, 36(11), 4036-4047.
Bijlage A - Enquête
1 This survey contains questions about different kinds of energy sources, and your opinion about them. It will take around 5 minutes to fill the survey out. The survey is anonymous. First there will be some general questions. 2 What is your age? 3 What is your gender? ▢ Male (1) ▢ Female (2) 4 What kind of study are you into now? ▢ I'm studying at a high school (1) ▢ I'm studying a profession (mbo in the Netherlands) (2) ▢ I'm studying at a university of applied science (hbo in the Netherlands) (3) ▢ I'm studying at a university, bachelor (4) ▢ I'm studying at a university, master (5) ▢ I'm working (6) 5 Select your field of study. When your field of study is not stated down below, please choose the one that is closest to your field of study. ▢ Arts (1) ▢ Economics & Business administration (2) ▢ Health Sciences (3) ▢ Humanities (4) ▢ Sciences & Technology (5) ▢ Social Sciences (6) 6 Select your nationality ▢ American (1) ▢ Belgian (2) ▢ Danish (3) ▢ Dutch (4) ▢ English (5) ▢ German (6) ▢ Swedish (7) ▢ Other (8) ____________________
7 The next questions are about fossil energy, wind energy, solar energy, nuclear energy and water energy. Please select how much you agree or disagree with the following statements. 8 I think it is important to look for alternatives to fossil energy ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5) 9 The media should pay more attention to the issue of sustainable energy ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5) 10 The government should actively stimulate households to generate green energy ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5) 11 We need more windmill parks ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5) 12 I favour windmill parks over solar panels ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5)
13 Windmill parks can better be located at sea than on land ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5) 14 Windmill parks located in sea affect the marine environment too heavily ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5) 15 Solar panels are polluting the environment ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5) 16 The risks of nuclear energy outweigh the benefits of nuclear energy ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5) 17 I see opportunities for an increase in nuclear power stations ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5) 18 Nuclear energy seems a suitable interim solution for the transition from fossil energy to green energy ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3)
▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5) 19 More money should be invested in research conducted in the field of hydro-power stations ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5) 20 More research should be conducted to survey the possibilities of hydro-power ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5) 21 Hydro-electric power plants affect the environment too heavily ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5)
22 The next sheet represents some information about an innovation in nuclear energy. Please read the text carefully.
23 An example of an energy innovation is the thorium fuelled molten salt reactor (MSR). In this nuclear reactor, thorium is dissolved in a chemical salt which is very stable. The nuclear fission occurs within the salt and due to the fluidity of the salt, the reaction speed can be regulated by expansion of the salt and the fission process is less likely to escalate. Thorium is more abundant than uranium on earth and can be mined as a by-product of the mining of rare earth elements.
Advantages of the thorium fuelled MSR
- Passive safety, the reactor can shut itself down.
- Reactor works under atmospheric pressure, when a problem arises the risk of dangerous materials spreading is lowered.
Disadvantages of the thorium fuelled MSR
- The nuclear materials can still be used for nuclear weapons, so the reactor is still proliferation sensitive. - The waste has to be stored safely for a long period of time despite the fact that it contains less long living elements than the waste of an uranium fuelled reactor does contain.
- Because further research and money is needed, it will take some time before the thorium molten salt reactor can be put into use. 24 The advantages of thorium fuelled molten salt reactor outweigh the disadvantages of nuclear energy ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5) 25 The government should invest in the development of the thorium fuelled molten salt reactor ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5) 26 The radioactivity of nuclear waste makes nuclear power stations unacceptable ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5) 27 The thorium based molten salt reactor could be a suitable interim solution despite the fact that further research is needed ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5)
28 The lowered risks concerning the waste of the thorium fuelled molten salt reactor makes this reactor more favourable over the conventional uranium fuelled reactor ▢ Strongly disagree (1) ▢ Somewhat disagree (2) ▢ Neither agree nor disagree (3) ▢ Somewhat agree (4) ▢ Strongly agree (5) 29 Please, place the twelve trait-descriptive terms of which you think are characteristic for a pro-nuclear person in the matching column, and please to the same for the traits of which you think belong to an anti-nuclear person Pro-Nuclear Person Anti-Nuclear Person ______ Responsible (1) ______ Responsible (1) ______ Realistic (2) ______ Realistic (2) ______ ill-informed (3) ______ ill-informed (3) ______ Environment-conscious (4) ______ Environment-conscious (4) ______ Short-sighted (5) ______ Short-sighted (5) ______ Weakwilled (6) ______ Weakwilled (6) ______ Selfish (7) ______ Selfish (7) ______ Humanitarian (8) ______ Humanitarian (8) ______ Rational (9) ______ Rational (9) ______ Alarmist (10) ______ Alarmist (10)
Bijlage B - Resultaat descriptive statistics
Gemiddelde Standaarddeviatie Minimum Maximum
Algemeen Oud 3,0180 1,07101 1,00 5,00 Nieuw 3,3297 0,75983 1,20 5,00 Man Oud 3,4610 1,10238 1,00 5,00 Nieuw 3,5915 0,80860 1,60 5,00 Vrouw Oud 2,7518 0,80897 1,00 4,33 Nieuw 3,1915 0,60857 1,20 4,40 Student Oud 3,1064 1,02561 1,00 5,00 Nieuw 3,3915 0,73961 1,20 5,00 Niet-student Oud 2,8642 1,13920 1,00 5,00 Nieuw 3,2222 0,78924 1,40 4,80 Natuurwetenschappelijke studenten Oud 3,2556 1,10019 1,00 5,00 Nieuw 3,5400 0,80364 1,20 5,00 Sociaalwetenschappelijke student Oud 2,6190 0,94151 1,33 4,33 Nieuw 3,0286 0,64621 1,80 4,20
Bijlage C - Interviewverslagen
Scheikunde, Prof. Dr. R.J.M. Konings - 1 november 2016 Gesmolten zouten en reactortypen Het type gesmolten zout dat gebruikt wordt hangt af van het type reactor. - Thermische reactor: LiF-BeF2 is het optimale zout want de elementen in dit zout vangen zo min mogelijk neutronen weg.- Snelle reactor: type zout is hier minder van invloed want de hoeveelheid neutronen is groter. Er wordt zelfs onderzoek gedaan naar gesmoltenzoutreactoren met chloridezouten door het bedrijf TerraPower. De meningen verschillen over het optimale zout voor de snelle reactor. Het voordeel van een thermische reactor is dat er ongeveer tien keer minder thorium nodig is doordat de kans dat een neutron wordt ingevangen, veel groter is (vangstdoorsnede). Er wordt hierdoor wel minder uranium geproduceerd en de beperking van materialen is groter. Dit is niet van toepassing op de snelle reactor. Enkele vloeistof is goedkoper, eenvoudiger en kan eigenlijk alleen energie opwekken. Wanneer het systeem met twee vloeistoffen wordt gebruikt, kunnen er twee circuits opgezet worden; een waarin U-233 wordt verspleten en een waarin Th zit en U-233 wordt geproduceerd. Th en U-233 zijn eenvoudig te scheiden. Nadelen MSR Het nadeel dat voor elke reactor geldt is dat er radioactief nucleair afval geproduceerd wordt. In de huidige reactoren wordt U-235 gespleten en in de MSR wordt U-233 gespleten, er wordt dus evenveel afval geproduceerd. Alleen in de MSR wordt geen plutonium en andere zware elementen geproduceerd, wat dus een voordeel is ten opzichte van de huidige reactoren. Deze zwaardere elementen (zoals Pu, Np en Am), spelen echter geen rol in de gevolgen over tien/honderdduizend jaar volgens onderzoek.
Daarnaast wordt vaak aangegeven dat de thorium MSR veel minder proliferatiegevoelig is, dit is niet zo. Van U-233 kan een atoombom gemaakt worden, dit is moeilijker dan van Pt-239 (product van huidige generatie reactoren) maar het is een beter materiaal. Het proliferatie probleem is dus niet van de baan.
Het derde nadeel is dat de MSR een chemische reactor is in tegenstelling tot de huidige reactoren die vooral fysisch zijn. Doordat het een vloeibaar zout is kan het afgetapt en opgezuiverd worden. Wanneer er een reactor in het buitenland opgebouwd wordt, moeten deze zuiveringstechnieken gedeeld worden. Deze technieken kunnen ook gebruikt worden om bepaalde elementen te verkrijgen om zo een atoombom te kunnen produceren.
Andere brandstoffen mogelijk?
Er zijn een aantal landen die een overschot aan thorium hebben, thorium is bijvoorbeeld een bijproduct van de productie van zeldzame aardmetalen. Zo is de firma Rhodia in Frankrijk een grote producent van deze metalen en heeft dus tientallen tonnen thorium als bijproduct. Er zijn maar een paar isotopen die verspleten kunnen worden, dit zijn U-233, U-235 en Pu-239. U-235 en Pu-239 worden in de huidige generatie reactoren gebruikt en U-233 komt veel meer voor in de thoriumreactoren. De thorium brandstofcyclus moet altijd opgestart worden met een andere brandstof, hier wordt meestal U-235 voor gebruikt. Maar landen met een overschot aan Pu, zoals Groot-Brittannië dat jarenlang splijtstof heeft opgewerkt, kunnen ook plutonium gebruiken.
Opzuiveren en verwerking afval
Bij de splijting ontstaan elementen zoals xenon, krypton, jood, cesium en zeldzame aardmetalen. Bijvoorbeeld Xe is gasvormig en vangt neutronen in, het ontsnappen van het gas uit het vloeibare zout kan versneld worden door helium bubbling. De edelmetalen zoals Pd en Ru lossen niet op in het zout en gaan op de wand van het reactorvat zitten, vervallen en hierdoor wordt het reactorvat extra reactief waardoor onderhoud aan het vat extra moeilijk wordt. Deze metaaldeeltjes zijn met behulp van helium eruit te halen.
De zeldzame aardmetalen moeten elektrochemisch gescheiden worden van het zout, dit zijn biochemische processen. De zouten in de thermische reactoren moeten zeer veel gezuiverd worden, bij een snelle reactor is dit minder. Het afval is radioactief en moet dus gedurende duizend jaar of meer geïsoleerd worden, ondanks dat het geen actiniden bevat. De huidige oplossing, het in de grond stoppen en in glas verwerken, is volgens prof. Konings voldoende. Veiligheid en toekomst In de huidige reactoren wordt uraanoxide gebruikt als splijtstof, de meeste splijtingsproducten (zoals I, Cs, Kr en edelmetalen) lossen daar niet in op. Bij de branden en ontploffingen in Fukushima is veel cesium en jodium vrijgekomen en dit zijn ook voor de mens gevaarlijke isotopen. In de MSR kan dit niet gebeuren, Cs en I vormen gemakkelijk fluoridezouten en zijn dus chemisch gebonden en kunnen niet zomaar vrijkomen indien er iets mis gaat. De LWR’s staan onder druk, deze kracht draagt bij aan de verspreiding van radioactieve producten wanneer de reactor kapot gaat. De MSR staat slechts onder atmosferische druk en heeft dit risico dus niet. Passieve veiligheid.
De reactor kan nu nog niet gebouwd worden omdat er nog veel onderzoek gedaan moet worden naar de materialen en de beste samenstelling van het zout. De snelheid hiervan hangt af van het
geld dat beschikbaar gesteld wordt. Indien er genoeg geld beschikbaar is, kan de reactor binnen 20 jaar gebouwd worden, anders kan het nog 50 jaar of langer duren. In Nederland wordt door de TU Delft en de NRG in Petten in een reactor een circuit gebouwd om de materialen te kwalificeren en het functioneren te bekijken zonder echt een kritische reactor te bouwen. Maar, net zoals met andere energievormen, de snelheid waarmee de markt veroverd wordt, hangt af van de hoeveelheid geld die beschikbaar gesteld wordt. Sociologie, mw. Dr. Stéphanie M. Steinmetz - 1 november 2016 Opzet van de enquête - We moeten voorzichtig zijn met de volgorde van onze enquête. Wanneer de vragen over kernenergie voor en na de informatie precies hetzelfde zijn, kunnen mensen terug kijken naar wat ze eerst hebben beantwoord en hier hun volgende antwoord op afmeten. Dit moet je niet willen.
- Het is belangrijk om deels directe en deel indirecte vragen te stellen. Je kan een onderzoek niet goed analyseren wanneer er nergens duidelijk de vraag naar de mening over kernenergie wordt gesteld. Wel is het belangrijk om ook een paar indirecte vragen te stellen, zodat mensen niet alleen maar sociaal gewenste antwoorden geven. - Het is belangrijk om goed na te denken wat de intentie van onze enquête wordt. Als we hem door willen sturen en op die manier vrijwilligers willen vergaren is het van belang dat we alle meningen krijgen. Als mensen zien dat de enquête over kernenergie gaat kan het bijvoorbeeld tegenstanders afschrikken om mee te doen. Een goede oplossing om dit te verhelpen is de enquête een algemenere naam geven. Bijvoorbeeld een ‘nieuwe innovatie’ of een ‘enquête over duurzaamheid’. Hierdoor zullen mensen sneller geneigd zijn mee te doen.
- Dit zorgt er wel voor dat er ook algemenere vragen in de enquête moeten zitten. Hierdoor zorg je ervoor dat mensen niet ‘doorhebben’ dat het toch alleen over kernenergie gaat. Deze vragen stel je wel, maar hoef je later niet in je analyse te gaan gebruiken. Dit zijn loze vragen die ervoor zorgen dat mensen niet alleen maar sociaal gewenste antwoorden geven. Je leidt de mensen af van het essentiële onderwerp door de enquête breder te maken.
- Ze adviseerde om eerst een pilot te draaien. Deze mensen kunnen je helpen met de volgorde van de vragen en welke vragen er niet bij horen/ aangepast moeten worden. Hiermee kan je heel goed de opzet aanpassen naar een enquête die naar de juiste dingen vraagt.
- Daarnaast is het belangrijk om goed na te denken over de link tussen je theorie en je vragen. Ga op zoek naar overeenkomsten en naar wat je precies wilt weten. Als je dit aan
het begin doet, wordt het makkelijker om op het einde je antwoorden te analyseren. Denk na over je theorie maar ook over hoe je het wilt analyseren. Dit is een goed startpunt voor het design van je enquête.
Grootte van bereik
- Ze stelde dat het belangrijk is om een grote groep te hebben. Als je maar 100 mensen hebt kan je niks zeggen over je variabelen. Vooral als je wilt kijken naar verschillende disciplines heb je gewoon genoeg mensen nodig.
- Ze raadde een boek aan genaamd Doing Surveys online van Vera Toepoel. Dit boek gaat over het opstellen van enquêtes online. Hierin laat ze verschillende software zien en wat belangrijk is om naar te kijken bij het opzetten van een enquête. Hierin staan ook berekeningen over de grootte van je bereik. Steinmetz haalde hier een beetje uit dat je tussen de 200 en 500 mensen moet hebben. Ik heb het niet meer over Zweden gehad, omdat ik ervan uitging dat we dat niet meer gingen doen. Maar ik denk dat we zeker 200 uit Nederland en 200 uit Zweden moeten hebben. Het boek is €30,- op bol.com
Verkrijgen van vragen
- We moeten zoeken naar onderzoeken die hier al naar gekeken hebben. Hierin kunnen we de methoden van overnemen en vragen gebruiken die zij ook in hun enquête gebruiken. Door het verzamelen van vragen die gesteld worden over kernenergie kunnen wij de essentie van onze enquête vormgeven.
- DANS https://dans.knaw.nl/nl is een site waar allemaal onderzoeken verzameld worden en gesorteerd.
- LISS panel http://www.lisspanel.nl/website/ is een website waar allemaal publieke opinie gerichte onderzoeken verzameld zijn. - Vorm van de enquête - Ze was erg enthousiast over het filmpje. Daar had ze weinig opmerkingen over en was er van overtuigd dat dit goed zou helpen. - Als we het filmpje niet doen, stelt ze voor om maar een korte tekst te schrijven. Mensen houden er niet van om een lange tekst te lezen en zullen de enquête niet of slecht invullen. Haar idee was om dan een korte tekst met informatie neer te zetten en er onder twee lijstjes. In de eerste lijst zet je de voor/nadelen en in de andere de anderen. Denk goed na over welke lijst je als eerste neerzet want mensen zullen mogelijk de tweede lijst niet of niet serieus meer lezen. Voorbeeld is als hieronder:
