In 2009 ontdekte Simon Irish, een investeringsmanager uit New York, een manier die volgens hem de wereld zou kunnen veranderen. De Ieren zagen in dat landen over de hele wereld een kolossaal aantal projecten voor schone energie nodig hadden om hun infrastructuur te vervangen door fossiele brandstoffen en om voldoende energie te leveren om aan de vraag uit China, India en andere snelgroeiende landen te voldoen. Hij realiseerde zich dat alleen hernieuwbare bronnen, die afhankelijk zijn van de wind en de gloed van de zon, niet voldoende zouden zijn. En hij wist ook dat kernenergie, de enige bestaande vorm van schone energie die de gaten kon vullen, te duur was om te concurreren met olie en gas.
Maar toen ontmoette hij op een conferentie in 2011 een ingenieur met een innovatief ontwerp voor een gesmolten zoutgekoelde kernreactor. Als het werkt, dacht Iers, zou het niet alleen het vergrijzingsprobleem van kernenergie oplossen, maar het zou ook een realistische manier zijn om fossiele brandstoffen te elimineren.
En toen stelde hij zichzelf de vraag: "Is het mogelijk om reactoren te ontwikkelen die beter zijn dan 60 jaar geleden?" Het antwoord was: "Absoluut."
Is het mogelijk om een kernreactor voor thuis te bouwen?
Irish was er zo van overtuigd dat deze nieuwe reactor een grote investering zou zijn dat hij er zijn hele carrière aan wijdde. Bijna tien jaar later werd Irish CEO van Terrestrial Energy in New York. Een bedrijf dat verwacht tegen 2030 een smeltzoutreactor te bouwen.
Terrestrial is niet de enige die dit doet. Hier en daar duiken tientallen nucleaire start-ups op, allemaal toegewijd aan het oplossen van bekende nucleaire problemen - radioactief afval, emissies, proliferatie van wapens en hoge kosten.
Reactoren die nucleair afval verbranden. Reactoren die zijn ontworpen om isotopen te vernietigen die in wapens kunnen worden gebruikt. Kleine reactoren die goedkoop in fabrieken kunnen worden gebouwd. Er zijn zoveel ideeën.
Promotie video:
Voormalig minister van Energie Ernest Monitz, een adviseur van Terrestrial, denkt dat er iets nieuws aan de hand is. "Ik heb nog nooit zo'n innovatie in dit segment gezien", zegt hij. "Het is erg interessant."
Andere reactoren, zoals de door Terrestrial ontworpen zoutgekoelde reactor, worden automatisch gekoeld als ze te heet worden. Water stroomt door conventionele reactoren en beschermt ze tegen oververhitting, maar als iets deze stroom stopt - bijvoorbeeld de aardbeving en tsunami in Fukushima - zal het water weggaan en blijft er niets over om de smelt te stoppen.
In tegenstelling tot water kookt zout niet, dus zelfs als de operators de beveiligingssystemen uitschakelen en vertrekken, zal het zout het systeem blijven koelen, zegt Irish. Het zout warmt op en zet uit, waardoor de uraniumatomen uit elkaar worden geduwd en de reactie wordt vertraagd (hoe verder de atomen beschadigen, hoe minder waarschijnlijk het is dat een passerend neutron ze zal scheiden, waardoor de volgende reeks reacties ontstaat).
"Het is als een pan op het fornuis die pasta kookt", zegt Irish. Hoe warm je fornuis ook is, de pasta wordt nooit warmer dan 100 graden Celsius, tenzij het water verdampt. Zolang het aanwezig is, circuleert water en voert het warmte af. Als u het water echter vervangt door vloeibaar zout, moet u het hele ding tot 1000 graden Celsius verwarmen voordat uw koelmiddel begint te verdampen.
Dit klinkt misschien allemaal als fantasie, maar het is realiteit. Rusland produceert sinds 2016 elektriciteit uit een geavanceerde reactor die radioactief afval verbrandt. China heeft een "kiezelsteen" -reactor gebouwd die radioactieve elementen in grafietbollen blokkeert.
Om start-ups en projecten in de publieke sector te volgen die proberen koolstofarme energie te winnen met behulp van een veilig, goedkoop en schoon nucleair proces, begon de denktank van de Third Way in 2015 alle geavanceerde nucleaire projecten in de Verenigde Staten in kaart te brengen. Er waren toen 48 punten op de kaart, en nu zijn er 75, en ze verspreiden zich als sprinkhanen.
"Wat betreft het aantal projecten, het aantal mensen dat eraan werkt en de hoeveelheid particuliere financiering, is er niets dat kan worden vergeleken zonder terug te gaan naar de jaren zestig", zegt Ryan Fitzpatrick, die bij Third Way werkt aan schone energie.
In de tijd dat Walt Disney de film Our Friend The Atom produceerde, waarin kernenergie werd gepromoot, toen het futuristische idee van elektriciteit 'te goedkoop om te meten' aannemelijk leek, waren elektrotechnici van plan honderden reactoren in de Verenigde Staten te bouwen.
Waarom gebeurt dit allemaal zojuist? Wetenschappers werken immers al sinds het begin van de Koude Oorlog aan alternatieve typen reactoren, maar die zijn nog niet volledig ingezet. De geschiedenis van geavanceerde reactoren is bezaaid met lijken van mislukte pogingen. De zoutgekoelde reactor werd voor het eerst met succes gelanceerd in 1954, maar de Verenigde Staten besloten zich te specialiseren in watergekoelde reactoren en andere ontwerpen te schrappen.
Maar er is iets fundamenteels veranderd: voorheen was er geen reden voor een nucleair bedrijf om miljarden dollars te vragen voor een nieuw ontwerp als onderdeel van het federale regelgevingsproces, aangezien conventionele kernreactoren winstgevend waren. Dit is niet langer het geval.
"Voor het eerst in een halve eeuw verkeren gevestigde nucleaire spelers in financiële nood", zegt Irish.
Onlangs gokten de VS op conventionele watergekoelde reactoren en het speelt niet goed. In 2012 kreeg South Carolina Electric & Gas toestemming om twee enorme conventionele reactoren te bouwen om 2.200 MW aan stroom te produceren, genoeg om 1,8 miljoen huizen van stroom te voorzien, en beloofde dat ze in 2018 operationeel zouden zijn. Door hun elektriciteitsrekening te betalen, zagen mensen dat ze met 18% groeiden, wat natuurlijk leidde tot vertragingen bij de bouw van de reactoren. Nadat ze $ 9 miljard in het project hadden gestoken, gaven de nutsbedrijven zich over.
Soortgelijke verhalen spelen zich af in het buitenland. In Finland loopt de bouw van een nieuwe reactor in de Olkiluoto-energiecentrale acht jaar achter op schema en $ 6,5 miljard achter op het budget.
Als reactie hierop ontwikkelen deze nucleaire startups hun bedrijf om verschrikkelijke kostenoverschrijdingen te voorkomen. Velen van hen zijn van plan om gestandaardiseerde reactordeeltjes in een fabriek te bouwen en ze vervolgens als LEGO op een bouwplaats in elkaar te zetten. "Als je de constructie naar een fabriek kunt verplaatsen, kun je de kosten aanzienlijk verlagen", zegt Parsons.
Nieuwe reactoren zouden ook de kosten kunnen verlagen als ze veilig waren. Conventionele reactoren hebben een enorm risico op smeltfalen, vooral omdat ze zijn ontworpen voor onderzeeërs. Een reactor koelen met water terwijl je op een onderzeeër zit, is eenvoudig genoeg, maar als de reactor aan land is, moet je er water in pompen om hem af te koelen. “En dit pompsysteem mag nooit kapot gaan, anders krijg je Fukushima. We hebben een beveiligingssysteem nodig voor een beveiligingssysteem, redundantie boven redundantie."
Oklo, een startup in Silicon Valley, heeft zijn reactorontwerp gebaseerd op een prototype dat niet onderhevig is aan degradatie. “Toen de ingenieurs alle koelsystemen uitschakelden, koelde het vanzelf af en begon het achteruit te rijden, waarna het prima werkte”, zegt Caroline Cochran, medeoprichter van Oklo. Als deze veiligere reactoren niet al die back-up koelsystemen en betonnen koepels nodig hebben, kunnen bedrijven energiecentrales veel goedkoper bouwen.
Technologie faalt vaak lang voordat het lukt: er zijn 45 jaar verstreken sinds de eerste gloeilamp werd geïntroduceerd in het patent van Thomas Edison voor een gloeilamp. Het kan tientallen jaren duren voordat ingenieurs een idee in de praktijk hebben gebracht. Het lijkt sommigen dat alle ideeën van geavanceerde nucleaire technologie in het verleden zijn uitgeprobeerd. "Maar de wetenschap is vooruitgegaan", zeggen wetenschappers. “Je hebt veel betere materialen dan een paar decennia geleden. De kans is groot dat het lukt."
Een recente studie door het non-profit Energy Innovation Reform-project schat dat de nieuwste groep nucleaire startups elektriciteit kan leveren voor $ 36-90 per megawattuur. Elke elektriciteitscentrale die op aardgas werkt, verkoopt elektriciteit voor $ 42-78 per megawattuur.
In het beste geval kunnen kerncentrales nog goedkoper worden. Er zijn voorspellingen
Matthew Bunn, een nucleair expert aan Harvard, zegt dat als kernenergie een rol speelt in de strijd tegen klimaatverandering, geavanceerde nucleaire startups onvermijdelijk en snel zullen groeien. "Om in 2050 een tiende van de schone energie te leveren die we nodig hebben, zullen we elk jaar 30 gigawatt aan het net moeten toevoegen", zegt hij.
Dit betekent dat de wereld tien keer meer kernenergie zal moeten bouwen dan vóór de ramp in Fukushima in 2011. Is het überhaupt echt?
"Ik denk dat we het moeten proberen - hoewel ik geen optimist ben", zegt Bunn, erop wijzend dat het tempo waarin we zonne- en windtechnologieën moeten bouwen om energie te produceren om af te wijken van fossiele brandstoffen, net zo moeilijk is.
Er zijn nog steeds grote barrières op de weg naar een nucleaire renaissance. Het zal jaren duren om prototypes te testen en in elk land goedkeuring van de overheid te krijgen.
"Uiteindelijk zal op een planeet met 10 miljard mensen elke hoeveelheid betaalbare en veilige energie - of het nu kernfusie of kernsplijting is - gebruikt worden."
Ilya Khel
