Splijtstof

Printvriendelijke versie

Een kerncentrale werkt op basis van atoom(kern)splijting. De splijtstof die hiervoor nodig is, wordt meestal gemaakt uit uranium: een natuurlijke grondstof. In de reactor ontstaat vanzelf ook een nieuw splijtbaar atoom: plutonium. Dit gaat meedoen in het splijtingsproces. 

Verrijkt 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.

Licht verrijkte uraniumsplijtstof bestaat dus uit:

  • 96 procent onsplijtbaar uranium-238
  • 4 procent splijtbaar uranium-235

Ultracentrifuge
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.

In het verleden werd in speciale verrijkings-installaties ook hoogverrijkt uranium gemaakt. Daarin werd het percentage uranium-235 boven 20 procent opgevoerd en voor kernwapens zelfs boven 90 procent. Hoogverrijkt uranium werd vooral militair toegepast, bijvoorbeeld voor wapens en onderzeeboten met kernaandrijving.

Door de internationale ontwapeningsverdragen is veel hoogverrijkt uranium overtollig geworden. Daarom is de productie ervan gestaakt.

1. Voedingsgas
2. Rotor
3. Motor
4. Demper
5. Centrifuge mantel
6. Onderste aftappunt (verarmde stroom)
7. Bovenste aftappunt (verrijkte stroom)
8. Verarmde stroom
9. Lichtverrijkte stroom

Kettingreactie
Als in een kernreactor het kernsplijtingsproces op gang wordt gebracht, schieten uit gespleten uranium-235 kernen twee of drie nieuwe neutronen weg. Als die onder de juiste omstandigheden andere andere uranium-235 kernen raken, splijten die ook weer. Zo kan er in de splijtstof een kettingreactie tot stand worden gebracht.

Plutonium
Als een neutron een (onsplijtbare) uranium-238 kern treft, kan in de splijtstof het atoom plutonium-239 ontstaan. Dit atoom komt in de natuur niet meer voor omdat het in de loop der millennia is verdwenen door natuurlijk verval. Het ontstane plutonium-239 is ook weer goed splijtbaar. Plutonium ontstaat dus vanzelf in de reactor en gaat in de splijtstof meedoen in het splijtingsproces.