De techniek van kernsplijting en haar toepassingen
De geschiedenis van kernenergie begint vlak voor de Tweede Wereldoorlog. Eigenlijk is al veel eerder het verschijnsel radioactiviteit ontdekt. Maar de ontdekking van de splijting van uraniumatoomkernen in 1939 door de twee Duitse scheikundigen Hahn en Strassmann markeert het echte begin van nucleaire technologie.
Tijdens de tweede wereldoorlog vluchtten vele Europese wetenschappers naar de Verenigde Staten, waardoor de wetenschap daar extra tot bloei komt. Einstein wijst de Amerikaanse president op het gevaar van de enorme energie die bij de splijting van atoomkernen vrij kan komen en het gevaar dat Hitler-Duitsland dit zal gaan gebruiken. Een enorm onderzoeks- en ontwikkelproject wordt daarna in de VS opgezet, het Manhattan project.
De eerste kernreactor was de Chicago Pile-1 (CP-1). Hierin vond op 2 december 1942 een beheerste, zichzelf onderhoudende kettingreactie plaats. Deze reactor was geladen met natuurlijk uranium en grafiet. Het grafiet was aanwezig om de bij splijtingen gevormde neutronen af te remmen en daarmee een grotere kans op splijting te geven. Zonder afremming van neutronen dooft de kettingreactie in een alleen met natuurlijk uranium geladen reactor namelijk meteen uit. Met deze eerste kernreactor werd aangetoond dat een kettingreactie zichzelf kan onderhouden. Opwekking van energie was niet het doel: het reactorvermogen bedroeg minder dan 1 W met een kortstondig maximum van 200 W.
Uiteindelijk resulteerde dit project in de productie van twee atoomwapens die tegen Japan werden ingezet en dat land aan het einde van de tweede wereldoorlog tot de overgave dwongen.
Na de tweede wereldoorlog ontwikkelde de VS een kernreactor voor de aandrijving van onderzeeboten. In 1954 werd de eerste atoomonderzeeër Nautilus van de Amerikaanse marine te water gelaten. Deze werd aangedreven door een zogenoemde drukwaterreactor (een bepaald type kernreactor) die als concept meteen een succes werd. De Amerikaanse elektriciteitssector nam het concept over en later zijn ook industrieën uit andere landen dit reactortype onder licentie gaan produceren.
Door de jaren heen zijn diverse soorten kernreactoren ontwikkeld. Over het algemeen is te zeggen dat ze door de jaren heen steeds geavanceerdere veiligheidssystemen hebben gekregen. Er wordt wel gesproken van 'generaties' kerncentrales, waarbij de nieuwste dan generatie-III of zelfs generatie III+ worden genoemd. De indeling is enigszins arbitrair. Maar duidelijk is dat de modernste het meest robuust zijn. Waarbij moet worden opgemerkt, dat zogenoemde 'generatie-II' centrales zoals die in Borssele, door de jaren heen regelmatig zijn gemoderniseerd en dus ergens tussen II en III zitten.
Zie ook ons overzicht van beschikbare kerncentrale-modellen.
Voor zeer geavanceerdere kerncentrales - die nog niet in seriebouw beschikbaar zijn - wordt gesproken van 'generatie-IV' centrales. Deze bieden geavanceerde technieken qua gebruik van brandstof, techniek van koelen, reductie van afvalproductie of hoge-temperaturen.Deze generatie zal gedeeltelijk voortbouwen op de derde generatie reactortypen, maar ook concepten bevatten die ooit tijdens de eerste generatie wel bedacht zijn, maar toen niet zijn voortgezet. Het gaat dan vooral om de zogenoemde snelle reactoren. Hierin zijn de koelmiddelen vaak niet water, maar bijvoorbeeld vloeibaar natrium, lood of zelfs gesmolten zout. Hierin kan naast U-235 ook U-238 in grotere mate bruikbaar worden gemaakt door omzetting in splijtbaar plutonium. Op die manier kunnen de beschikbare splijtstofvoorraden flink worden vergroot. De verwachting is dat generatie-IV de duurzaamheid van nucleaire systemen vergroot, d.w.z. hun zuinigheid met de beschikbare grondstoffen en afvalproduktie, is groter. En dit zal op lange termijn belangrijker worden in verband met de groei van de wereldbevolking en de toename van het energieverbruik per hoofd van de bevolking.