Nucleaire grondstof

Printvriendelijke versie

Bij atoom(kern)splijting ontstaat energie. Daar zijn veel nuttige toepassingen voor. De bekendste is natuurlijk kernenergie, maar denk ook aan energiegolven die gebruikt worden in de medische sector. Of energie om materialen te onderzoeken of de eigenschappen ervan te veranderen.

De grondstof waaruit we deze energie halen, noemen we splijtstof. Die wordt meestal gemaakt uit uranium: een natuurlijke grondstof. Bij kernsplijting ontstaat vanzelf ook een nieuw splijtbaar atoom: plutonium. Dit atoom gaat meedoen in het splijtingsproces en wekt dus ook energie op

Uranium
Uranium wordt gewonnen uit diepe geologische aardlagen. Het ligt daar al miljoenen jaren opgesloten. Uit natuurlijk uraniumerts kan (laagverrijkte) uraniumsplijtstof gemaakt worden. Dat gebeurt met een ingewikkeld verrijkingsproces, want zo uit de natuur is uranium niet splijtbaar. De grootste leverancier van deze verrijkte uraniumsplijtstof is URENCO uit Almelo.

Het verrijkte uranium bevat ongeveer 4 procent splijtbare uranium-235 kernen. De rest is onsplijtbaar uranium-238. De uraniumsplijtstof is verwerkt tot zwarte porseleinachtig tabletten. Deze zitten opgestapeld in dichtgelaste buizen, de zogenaamde splijtstofstaven. Een bundel splijtstofstaven vormt een splijtstofelement, de bouwsteen van een kernreactor. In de kernreactor wordt de kernsplijtingskettingreactie op gang gebracht. Dat gebeurt door onder specifieke omstandigheden de juiste hoeveelheid neutronen te laten botsen met uranium atomen. Die vallen uit elkaar (splijten) waarbij energie vrij komt. Met fysische en chemische methoden wordt dit proces precies gestuurd. De energie die vrijkomt uit de reactor kan voor de genoemde verschillende doeleinden worden gebruikt.

Voordat uraniumsplijtstof de reactor in gaat is het nauwelijks radioactief. Pas als het blootgesteld is aan het splijtingsproces in de reactor ontstaan radioactieve bestanddelen. Na een aantal jaar moet de splijtstof worden vervangen. De radioactieve bestanddelen van de splijtstof behandelen we daarna als radioactief afval: ze worden opgeslagen en beheerd door de COVRA in Vlissingen.

Plutonium
Plutonium is een metaal dat verwant is aan uranium, maar niet in de natuur voorkomt. Door radioactief verval is plutonium in de afgelopen miljoenen jaren uit de aardkorst verdwenen. In een kernreactor ontstaat nieuw plutonium.

Tijdens het kernsplijtingsproces ontstaan er in de reactor veel neutronen. Als een neutron een (onsplijtbare) uranium-238 kern treft, kan er plutonium-239 ontstaan. Dit atoom is vervolgens wèl splijtbaar. Plutonium ontstaat dus vanzelf in de reactor en gaat meedoen in het splijtingsproces en levert energie op.

Plutonium heeft een negatieve naam. Dat komt omdat plutonium een geschiedenis heeft van militaire toepassingen (de bom op Nagasaki aan het eind van de Tweede Wereldoorlog). In een kernwapen zit zuiver plutonium-239. In een kernreactor worden er in het proces nog een hele reeks andere vormen van plutonium gemaakt: plutonium-238, -240, -241, -242 enz. Deze onzuiverheden maken de bruikbaarheid van het plutonium voor militaire toepassing (voor kern- wapens) nihil.

Uit overbodig plutonium uit kernwapens (ontwapeningsprogramma’s) wordt splijtstof voor kerncentrales gemaakt. Dat vermindert de hoeveelheid kernwapens, levert energie op en maakt het plutoinum ongeschikt voor militair gebruik

Plutonium is gevaarlijk bij inademen. Dat komt vooral vanwege het zeer werkzame radioactieve karakter. Het is een zogenaamde alpha-straler, net als radongas. Plutonium kan zich aan organen hechten zodat een inwendige stralingsbron in het lichaam ontstaat.

Het werken met plutonium is daarom met meer veiligheidsmaatregelen omgeven dan het veel minder radioactieve uranium. Daarom worden alle handelingen met plutonium uitgevoerd in handschoenenkasten of met afstandsbediening.