Drijvende kernreactoren: kernenergie op het water
Een drijvende kernreactor is precies wat de naam zegt: een kerncentrale die niet op het vasteland staat, maar op een schip of een ponton is gebouwd en het water op kan. In plaats van een reactor jarenlang op een bouwplaats te construeren, wordt de hele installatie in een scheepswerf afgebouwd en vervolgens naar de plek gesleept waar de stroom nodig is. Daar wordt het geheel afgemeerd, vastgezet aan de kade of op afstand voor anker gelegd, en aangesloten op het lokale elektriciteitsnet met kabels.
Denk aan een generatorschip zoals er ook wel dieselaggregaten op pontons worden ingezet om een eiland of havenstad tijdelijk van stroom te voorzien, maar dan aangedreven door een kernreactor in plaats van brandstofmotoren. Het bekendste voorbeeld vaart al sinds 2020 rond in het Russische Verre Noorden: de Akademik Lomonosov, afgemeerd in de havenstad Pevek, levert daar stroom en warmte aan zo'n zesduizend inwoners en aan lokale mijnbouwbedrijven.
Wat is het precies?
De kern van het idee is verplaatsing van de bouwplaats. Een gewone kerncentrale wordt op locatie gegoten en gemonteerd, wat jaren kost en sterk afhankelijk is van lokale bouwvoorwaarden. Bij een drijvende centrale gebeurt bijna al dat werk juist in een gecontroleerde scheepswerf, waar kwaliteit makkelijker te bewaken is en waar in serie geproduceerd kan worden.
De reactoren die hiervoor gebruikt worden, zijn meestal compacte ontwerpen die oorspronkelijk zijn afgeleid van reactoren voor ijsbrekers en onderzeeërs. Ze zijn kleiner dan de reactoren in een traditionele kerncentrale en leveren doorgaans enkele tientallen tot een paar honderd megawatt, tegenover meer dan duizend megawatt bij een groot landstation. Dat kleinere formaat past in een scheepsromp of op een ponton.
Eenmaal op de bestemming aangekomen, wordt het vaartuig niet op eigen kracht voortbewogen maar naartoe gesleept. Het meert af, wordt verankerd en via kabels gekoppeld aan het bestaande stroomnet aan land. Voor koeling wordt gebruikgemaakt van het omringende zee- of rivierwater, dat als een vrijwel onuitputtelijke warmteafvoer dient. Als de reactor aan het einde van zijn splijtstofcyclus is, of wanneer onderhoud nodig is, kan het hele platform teruggesleept worden naar een gespecialiseerde faciliteit, in plaats van dat er op locatie met splijtstof gewerkt moet worden.
Wat wil men ermee bereiken?
Het belangrijkste doel is stroom leveren aan plekken waar een normale kerncentrale lastig te bouwen is: afgelegen kustplaatsen, eilanden, poolgebieden of mijnbouwlocaties zonder aansluiting op een groot elektriciteitsnet. Een drijvend platform heeft geen zware fundering nodig en vergt nauwelijks aanpassing van het landschap.
Daarnaast spelen economische overwegingen mee. Als je meerdere identieke eenheden in dezelfde werf bouwt, profiteer je van herhaling en standaardisatie, iets wat bij losse bouwprojecten op land veel moeilijker is. Voorstanders wijzen ook op een veiligheidsargument: de zee levert vrijwel onbeperkt koelwater, wat het risico op oververhitting bij stroomuitval kleiner zou maken dan bij sommige landcentrales.
Een ander motief is geopolitiek en praktisch van aard. Een land dat een drijvende centrale afneemt, hoeft zelf geen splijtstofcyclus op te bouwen: verrijking, laden en het beheer van bestraalde splijtstof kunnen bij de leverancier blijven, omdat het hele platform terug kan naar het land van herkomst. Dat maakt het aantrekkelijk voor landen of regio's die kernenergie willen zonder zelf een volledige nucleaire infrastructuur op te zetten.
Voorbeelden uit de praktijk
De Akademik Lomonosov is tot nu toe de enige drijvende kerncentrale die daadwerkelijk in bedrijf is. Het Russische staatsbedrijf Rosatom bouwde het schip, uitgerust met twee KLT-40S-reactoren met een gezamenlijk vermogen van ongeveer 70 megawatt elektrisch, en versleepte het naar Pevek in het Chukotka-gebied. Sinds mei 2020 levert het commercieel stroom en verving het een verouderde kolencentrale en een oude landreactor in de regio.
Rosatom heeft plannen aangekondigd voor nieuwe drijvende eenheden op basis van het modernere RITM-200-reactorontwerp, bedoeld om de afgelegen Baimskaja-koper- en goudmijn in Chukotka van stroom te voorzien. Dit project, aangekondigd rond 2019-2020, voorziet in meerdere platforms die samen de energiebehoefte van de mijnbouwlocatie moeten dekken.
China werkt via de staatsbedrijven CNNC en CGN aan een eigen ontwerp, de ACPR50S, bedoeld om olie- en gasplatforms in de Zuid-Chinese Zee van stroom te voorzien. Het project werd medio jaren 2010 aangekondigd, maar de bouw is meerdere keren uitgesteld.
Het Deense bedrijf Seaborg Technologies ontwikkelt een compacte gesmoltenzoutreactor (een reactortype dat vloeibaar gesmolten zout in plaats van water als koelmiddel en splijtstofdrager gebruikt) bedoeld voor plaatsing op een stroombarge. Seaborg werkt hiervoor samen met een Zuid-Koreaanse scheepswerf, momenteel bekend als Hanwha Ocean, voor het ontwerp en de latere bouw van deze platforms.
Als contrast noemen we ook het Franse Flexblue-concept van Naval Group en het onderzoeksinstituut CEA: geen drijvend maar juist een onderzees platform, verankerd op de zeebodem enkele kilometers uit de kust. Het idee werd rond 2010-2015 onderzocht, maar is stilgelegd wegens gebrek aan klanten en financiering.
Hoe ver is de techniek?
Feitelijk bewezen is de technologie alleen door de Akademik Lomonosov: die vaart, levert stroom en draait al jaren zonder gemelde grote incidenten. Alle andere genoemde projecten bevinden zich in de planning-, ontwerp- of vergunningsfase, en de tijdlijnen zijn herhaaldelijk opgeschoven.
Een belangrijke horde is regelgeving. Het is internationaal nog niet eenduidig geregeld welk land verantwoordelijk is voor veiligheidstoezicht op een reactor die tussen landsgrenzen kan varen: het land van de vlag, het land van bestemming, of allebei. Het Internationaal Atoomenergieagentschap (IAEA) heeft technische richtlijnen gepubliceerd, maar een sluitend internationaal verdrag specifiek voor drijvende centrales bestaat nog niet.
Daarnaast spelen financiering, publieke acceptatie en technische rijping van kleine modulaire reactoren in het algemeen een rol; drijvende platforms delen die uitdagingen met kleine reactoren op land. Zorgen over aanvaringen, stormschade of mogelijke doelwitten voor sabotage worden door critici genoemd, terwijl voorstanders wijzen op decennialange ervaring met reactoren op marineschepen en ijsbrekers als bewijs van beheersbaarheid. Per saldo is het beeld: technisch aangetoond haalbaar op kleine schaal, maar opschaling verloopt trager dan de aankondigingen uit het afgelopen decennium deden vermoeden.
Wie werken eraan?
Rosatom (Rusland) is de enige partij met een operationele drijvende centrale en de meeste praktijkervaring, en breidt de aanpak uit met nieuwe RITM-200-platforms. In China zijn CNNC en CGN de belangrijkste ontwikkelaars, gericht op offshore-toepassingen in de Zuid-Chinese Zee. In Denemarken ontwikkelt Seaborg Technologies een gesmoltenzoutontwerp voor stroombarges, in samenwerking met de Zuid-Koreaanse scheepsbouwsector, waaronder Hanwha Ocean.
Breder in de sector houdt het Brits-Amerikaanse bedrijf Core Power zich bezig met kleine gesmoltenzoutreactoren voor de scheepvaart, wat raakvlakken heeft met drijvende energieopwekking, al ligt de nadruk daar meer op scheepsvoortstuwing dan op vaste stroomlevering. Classificatiebureaus zoals Lloyd's Register en DNV beginnen regels op te stellen voor nucleair aangedreven vaartuigen en platforms, en het IAEA speelt een centrale rol in het opstellen van veiligheidsrichtlijnen op internationaal niveau.