Soorten splijtstof

Om minder afhankelijk te zijn van de markt, gebruikt EPZ verschillende soorten splijtstof. In de kerncentrale wordt naast verrijkt natuurlijk uranium ook gerecycled uranium gebruikt in combinatie met ex-militair uranium. Er loopt een vergunningaanvraag voor het inzetten van een verbeterde versie hiervan: gecompenseerd herverrijkt gerecycled uranium. Ook loopt er een vergunningaanvraag voor mengoxide: splijtstof die geheel bestaat uit gerecyclede materialen.

Verrijkt natuurlijk uranium

Niet alle uraniumatomen zijn splijtbaar. Natuurlijk uraniumerts bevat:

  • 99,3 procent niet-splijtbare uranium-238 atomen
  • 0,7 procent wel-splijtbare uranium-235 atomen.

Voor een efficiënt kernsplijtingsproces zijn hogere concentraties splijtbare atomen nodig. Daarom wordt in commerciële splijtstof de concentratie uranium-235 verhoogd tot vier à vijf procent. Dit proces noemen we verrijking.

Het verrijken van uranium gebeurt met gespecialiseerde installaties. De verrijkingsfabriek van Urenco in Almelo past het ultracentrifugeproces toe. Door het minieme massa-verschil tussen atomen van uranium-235 en uranium-238 kunnen de twee soorten worden gescheiden. Daarna wordt het uranium in een nieuwe verhouding tot splijtstof samengesteld. In commerciële verrijkingsfabrieken zoals Urenco wordt (laag)verrijkt uranium geproduceerd met vier à vijf procent splijtbaar uranium-235. In kerncentrale Borssele wordt tot 4,5 procent verrijkt natuurlijk uranium ingezet. 

Herverrijkt gerecycled uranium

Splijtstof uit kerncentrales wordt gerecycled in Frankrijk, ook EPZ laat dit doen. Dat is technisch en economisch interessant omdat circa 95 procent van de splijtstof na vier jaar reactorbedrijf nog bruikbaar is. Door gerecycled uranium-238 opnieuw te verrijken met 4 of 5 procent uranium-235, kan het een tweede keer de reactor in. Bij EPZ wordt dit volop gedaan.

Het recyclen van uranium vermindert het gebruik van natuurlijk uranium en maakt dus minder afhankelijk van de prijs en marktfluctuaties. Ook vermindert recycling op de korte termijn de hoeveelheid radioactief afval. In plaats van 4 jaar wordt 8 jaar energie geproduceerd met dezelfde hoeveelheid uranium.  

Gecompenseerd herverrijkt gerecycled uranium

Veel splijtstof uit kerncentrales wordt gerecycled in Frankrijk, ook EPZ laat dit doen. Dat is technisch en economisch interessant omdat circa 95 procent van de splijtstof na vier jaar reactorbedrijf nog bruikbaar is. Door gerecycled Uranium-238 opnieuw te verrijken met 4 of 5 procent uranium-235, kan het een tweede keer de reactor in. Bij EPZ wordt dit volop gedaan.

Er kleeft één nadeel aan de inzet van gerecycled uranium, dat zijn de kleine hoeveelheden uranium-236 atomen die zijn ontstaan tijdens het kernsplijtingsproces in de reactor. Deze onsplijtbare uraniumatomen verstoren het kernsplijtingsproces en zijn niet af te scheiden in het recycleproces. Wel kun je ze compenseren door een iets hogere verrijkingsgraad toe te passen waardoor het rendement van de spijtstof toeneemt. Verrijking met 4,65 procent uranium-235 is genoeg om het nadeel in kerncentrale Borssele geheel te compenseren. In andere centrales is al ervaring met hogere verrijking tot 4,91 procent.

EPZ heeft vergunning voor herverrijkte gerecyclede splijtstof tot 4,5 procent. Er loopt inmiddels een vergunningaanvraag voor gecompenseerd herverrijkt gerecycled uranium tot 4,65 procent.

Het recyclen van uranium vermindert het gebruik van natuurlijk uranium en maakt dus minder afhankelijk van de prijs en marktfluctuaties. Ook vermindert recycling op de korte termijn de hoeveelheid radioactief afval. In plaats van 4 jaar wordt 8 jaar energie geproduceerd met dezelfde hoeveelheid uranium.  

Mengoxide (mox)

Wij zetten vanaf 2014 de reactorbrandstof Mengoxide (MOX) in en verminderen daarmee het gebruik van natuurlijk uraniumerts. Door het recyclen van reactorbrandstoffen wordt EPZ minder afhankelijk van prijsstijgingen op de markt voor natuurlijk uraniumerts. Daarnaast worden bijproducten uit de nucleaire industrie, waaronder het eigen plutonium, nuttig hergebruikt.

MOX is splijtstof op basis van plutonium, die dient als vervanger van “klassiek” verrijkt uranium in bestaande kerncentrales. Mengoxide is een mengsel van verarmd uraniumoxide en plutoniumoxide.
Net als met uranium-splijtstof worden er keramische tabletten van gemaakt die in splijtstofstaven worden gestapeld.

In MOX zit:

  • circa 92 procent verarmd (niet splijtbaar) uranium-238; 
  • een fractie splijtbaar uranium-235 (0,2 procent);
  • circa 8 procent plutonium (waarvan 5,4 procent splijtbaar). 

Na enkele jaren in de reactor zal ongeveer 5% van het plutonium verspleten zijn tot kernsplijtingsafval. Tegelijk zal zich, net als bij uranium-splijtstof, uit het uranium-238 nieuw plutonium vormen. De balans tussen plutonium-productie en –versplijting valt zo uit, dat er na afloop minder plutonium overblijft dan er in het begin in zat.

Ex-militair uranium

In het verleden werd in speciale verrijkingsinstallaties ook hoogverrijkt uranium gemaakt. Daarin ligt het percentage splijtbaar uranium-235 boven 20 procent als het om onderzeebootaandrijving gaat. Voor kernwapens is dat zelfs boven 90 procent. Door de internationale ontwapeningsverdragen is veel hoogverrijkt uranium overtollig geworden en is de productie ervan gestaakt. Uit overtollige militaire voorraden wordt nu splijtstof voor kerncentrales gemaakt.

Meestal gebeurd dit door het door verarmd uranium te mengen. Verarmd uranium blijft over als de (splijtbare) uranium-235 atomen er via ultracentrifuge zijn uitgehaald. Dit verarmd uranium is verder onbruikbaar en ligt in grote hoeveelheden opgeslagen bij verrijkingsfabrieken.

Door militair uranium te mengen met verarmd uranium tot een verrijking van 4 of 5 procent, ontstaat er weer een geschikte splijtstof voor kerncentrales. Het militair uranium vindt zo een nuttige bestemming en kan daarna niet meer worden gebruikt voor een kernwapens. Ook het nutteloze verarmde uranium wordt op deze manier weer nuttig.

Een ander voordeel van deze splijtstof is dat er geen gebruik wordt gemaakt van natuurlijk uranium. Er is dus geen mijnbouw voor nodig. Deze splijtstof bestaat dus helemaal uit hergebruikte grondstoffen. Zij is en wordt regelmatig in kerncentrale Borssele ingezet.