Op uranium de wereld rond: hoe nucleaire reactoren hun toepassing vinden in de scheepsvaart

Op uranium de wereld rond: hoe nucleaire reactoren hun toepassing vinden in de scheepsvaart

Het gebruik van kernreactoren voor energieopwekking is waarschijnlijk wel gekend bij het grote publiek maar dit is zeker niet de enige toepassing waar we dergelijke reactoren terugvinden. Zo varen er vandaag de dag honderden schepen rond met een nucleaire aandrijving en zijn er zelfs testen uitgevoerd om vliegtuigen aan te drijven met behulp van een nucleaire motor. 

Hoe het werkt

De nucleaire reactoren gebruikt om schepen aan te drijven, vertonen grote gelijkenissen met deze gebruikt voor energieopwekking, maar hebben een lager vermogen gaande van 10 MW tot enkele 100 MW.  Een reactor gebruikt in de energiesector heeft ter vergelijking meestal een vermogen rond de 1000 MW. Het geheel bestaat uit twee gesloten watercircuits. Een eerste watercircuit bevat het radioactieve water en koelt de nucleaire reactor af om vervolgens deze opgenomen warmte in een warmtewisselaar af te geven aan het tweede watercircuit. Deze warmtewisselaar verwarmt de vloeistof op hoge druk uit het tweede circuit tot stoom. Vervolgens gaat de stoom door een turbine waar hij arbeid levert. Een condensor koelt de stoom die de turbine verlaat verder af met behulp van zeewater tot vloeibaar water waarna de pomp de vloeistof terug naar de warmtewisselaar pompt. De door de turbine geleverde arbeid wordt gebruikt om rechtstreeks de schroef, een generator ofwel beide aan te drijven. Indien de turbine enkel een generator aandrijft, zorgt een elektromotor voor de voortstuwing van het schip.

 

Een ander verschil met reactoren gebruikt voor de energieproductie is de brandstof die deze reactoren gebruiken. Deze schepen gebruiken zeer hoog verrijkt uranium-zirkonium of uranium-aluminium met een veel langere levensduur dan het gebruikte uraniumoxide in de energiecentrales als brandstof. In de VS ontmantelt men de afgedankte scheepsreactoren en begraaft men ze in low-level-waste landgraven. De Russen pakken het op een heel andere manier aan: zij verzegelen volledige schepen of enkel de reactorcomponent van het schip en slaan het geheel vervolgens drijvend op, alhoewel er hier (daar) ook enkele landgraven of bunkers zijn waar reactorcomponenten opgeslagen liggen. 

Een moeilijke afweging

Het gebruik van dergelijke kernreactoren voor scheepsaandrijving biedt enkele niet te onderschatten voordelen, waarvan onafhankelijkheid misschien wel één van de voornaamste is. Een nucleair aangedreven schip kan gedurende meerdere jaren varen zonder ooit opnieuw brandstof te moeten inslaan in een haven. Het is dan ook niet verwonderlijk dat veel militaire schepen zoals onderzeeërs, vliegdekschepen, etc, een dergelijke energiecentrale aan boord hebben. Een bijkomend voordeel voor onderzeeërs is het feit dat de reactor geen uitstoot heeft. Daardoor moet het schip dus niet om de zoveel tijd naar de oppervlakte gaan om de batterijen, nodig voor de voortstuwing onder water, op te laden met behulp van een dieselgenerator. Moest een onderzeeër op diesel zijn motor onder water laten draaien kunnen de verbrandingsgassen niet weg en stikt de bemanning.

 

Of het ooit zijn weg vindt naar commercieel gebruik in bijvoorbeeld containerschepen is maar de vraag omdat het naast de voordelen natuurlijk ook enkele nadelen heeft, zoals beveiliging, onderhoud en noodzaak aan gekwalificeerd personeel. Deze nadelen spelen bij militaire toepassingen een kleinere rol omdat de reactoren daar staan op goed bewapende schepen en ze over budgetten beschikken die het onderhoud en aanwerven van gekwalificeerd personeel eenvoudig toelaten. Maar ook in militaire toepassingen kan er al eens iets fout gaan, zie bijvoorbeeld de film ‘Widowmaker’ een film gebaseerd op het verhaal van de K-19, één van de eerste twee Russische nucleaire onderzeeërs. De K-19 kwam tijdens zijn eerste vaart in de problemen toen het reactor koelsysteem uitviel en de temperatuur van de nucleaire kern steeg naar kritische temperatuurwaarden. Fouten gemaakt tijdens de productie en tests, om hem toch op tijd op te leveren, liggen aan de oorzaak van deze net vermeden ramp die alsnog acht levens eiste. 

Jeroen De Maeyer, namens YERA vzw


Bronnen:

https://www.world-nuclear.org/information-library/non-power-nuclear-applications/transport/nuclear-powered-ships.aspx

http://news.bbc.co.uk/2/hi/europe/3136111.stm