Recensie:

Colin Tucker

Colin Tucker werkt al 30 jaar in de Britse nucleaire industrie, waarvan het grootste deel van die tijd op de Sizewell B-kerncentrale. Hij is gespecialiseerd in nucleaire veiligheid, de veilige werking van de reactor, zodat de centrale altijd klaar is voor alles wat er kan gebeuren. Een groot deel van zijn loopbaan heeft hij besteed aan het bezoeken van scholen, clubs en andere gelegenheden om te vertellen over kerncentrales. Hoe ze werken, hoe ze veilig kunnen worden gehouden, enz. In zijn vrije tijd is hij een vleermuisliefhebber en een bewaker en seinwachter op de Ffestiniog Railway in Wales.

Een man en een hond

Als je wilt weten hoe een kernreactor werkt, zijn er heel veel filmpjes op internet te vinden, die in een paar minuten uitleggen, wat de principes zijn. Heb je interesse en wil je wat meer weten, dan is de kans groot, dat je bij specialistische boeken terechtkomt, die ervan uitgaan, dat de lezer bekend is met natuurkundige processen. Het boek “How to Drive a Nuclear Reactor” van Colin Tucker voorziet in die behoefte en beschrijft op een voor een leek heldere en zeer uitgebreide wijze, hoe een kerncentrale werkt aan de hand van drie sleutelconcepten: Reactiviteit, stabiliteit en de aansluiting van een reactor op de rest van de centrale. Tucker begint zijn boek met de prikkelende stelling, die hij eens hoorde, namelijk dat een moderne kerncentrale bediend kan worden door een man en een hond. De man zou er zijn om de hond te voeden, en de hond om de man te bijten als hij een van de knoppen aanraakt. “Was het maar waar”, merkt Tucker op. “Er komt veel meer bij kijken.” Operateur word je niet zomaar. Dat vergt jaren training, inclusief honderden uren ervaring opdoen in een simulator. Veiligheid staat bij alles bovenaan. Als operateur moet je in staat zijn om te beslissen wanneer te handelen, wanneer snel te handelen en wanneer op een meer gematigde manier. “Na veiligheid kun je nadenken over wat het beste is voor de mensen en de centrale, maar veiligheid komt op de eerste plaats. Desondanks zal je begrijpen, dat je centrale gewoon een fabriek is om elektriciteit te maken.”

De Nijl

De focus van Tucker ligt op BWR’s, kokendwaterreactoren en PWR’s, drukwaterreactoren. Dat doet hij, omdat van de ongeveer 440 installaties wereldwijd de meeste een BWR dan wel PWR zijn. “How to Drive a Nuclear Reactor” geeft informatie over alles, bijna van elke knop op het bedieningspaneel tot de aansluiting op het net, waardoor je een zeer compleet begrip krijgt van hoe een kerncentrale werkt. De keerzijde hiervan is, dat de auteur er niet aan ontkomt om de lezer te overladen met veel vergelijkingen en technische taal, waarbij enige kennis van natuurkundige begrippen vereist is. Maar dit is natuurlijk ook weer precies, waarvoor dit boek is bedoeld, het opvullen van de lacune tussen de basisuitleg hoe een kernreactor werkt en de leerboeken, die je nodig hebt om een operateur te worden. Aan de andere kant leest Tuckers boek juist zo prettig, omdat hij de tijd neemt om af en toe ‘weetjes’ mee te nemen in de tekst. Zo ook over reactiviteit, wat in beginsel een verhoudingsgetal is en geen eenheid. Mensen werkzaam in de civiele nucleaire industrie in het Verenigd Koninkrijk spreken desondanks van een ‘Nile’ en verwijzen daarbij naar een verandering in de verhouding van 1 procent. Waarom? Omdat een dergelijke verandering een zeer grote delta (k) is en wat heeft nog meer een zeer grote delta? De rivier de Nijl. Dat vergeet je dus niet meer.

Veertig Boeings

Tucker schetst een beeld van wat een ongelooflijk staaltje van zowel wetenschap als techniek een reactor is en vergelijkt het bedrijven van een kerncentrale qua kracht en omvang met het tegelijkertijd in de lucht houden van veertig vol geladen Boeings 747. Hij gaat uit van drie sleutelconcepten om de werking van een PWR te doorgronden. Als eerste noemt hij reactiviteit, ofwel hoe de omstandigheden in de reactor de splijtingskettingreactie beïnvloeden. Ten tweede gaat het om de stabiliteit van de reactor, de terugkoppelingsmechanismen, die de reactor stabiel houden. En de stabiliteit van de centrale is het derde begrip. Wat gebeurt er als je de reactor koppelt aan de rest van de installatie. Wat betreft reactiviteit als eerste sleutelconcept, zegt Tucker, dat het niet erg nuttig is om alleen te bedenken of de veranderingen, die we doorvoeren de kettingreactie helpen of hinderen. “Wat we echt willen is een manier om het effect te meten.” Een reactor moet een constant aantal splijtingen per seconde (bij constant vermogen) ofwel reactiviteit hebben, die tussen beide in ligt, dat wil zeggen gelijk is aan nul. Maar wat voor soort getallen zijn typisch voor een PWR? “Eigenlijk zijn ze verrassend klein.” Je verandert het vermogen meestal heel langzaam in je reactor (behalve in een snelle uitschakeling of ‘trip’), dus de reactiviteit kan niet erg ver van nul komen. “Anders gezegd, zelfs een verandering in reactiviteit zo klein als 1% (0.01) zou beschouwd worden als een ontoelaatbaar grote verandering in reactiviteit bij een PWR.”

Stabiliteit proces en stabiliteit centrale

Bij het tweede sleutelconcept, stabiliteit, maakt Tucker de vergelijking met een auto. Wanneer een PWR-reactor stabiel draait, gaat de reactortemperatuur omhoog als het vermogen van de reactor een beetje omhooggaat. “Wanneer de temperatuur stijgt zullen de effecten op de reactiviteit het reactorvermogen terugdrijven naar waar het begon. Hetzelfde gebeurt omgekeerd als het vermogen van de reactor daalt.” Het lijkt volgens Tucker op het besturen van een auto met veren aan het stuur. “De auto zal blijven proberen in een rechte lijn te rijden, zelfs als je het stuur een beetje duwt.” Dit is een systeem met “negatieve terugkoppeling” en is zelf stabiliserend. “Een PWR zal dagenlang op constant vermogen kunnen draaien zonder dat een regelstaaf beweegt; gewoon stabiel gehouden door deze temperatuureffecten.” De auteur ziet stabiliteit als een tweesnijdend zwaard. Het houdt de reactor stabiel, wat geweldig is als je wilt dat het proces stabiel verloopt. Maar hij beschrijft ook, wat je allemaal moet doen en waar je rekening mee moet houden, om in vermogen of in temperatuur verandering aan te brengen. Het derde sleutelconcept is de stabiliteit van de centrale. Wat gebeurt er als je je reactor verbindt met de rest van de centrale (en verder). “Dit is de echte sleutel. De meeste leerboeken over reactorfysica stoppen bij de reactor.” Hij laat zien dat het gedrag van een PWR gedicteerd wordt door, waar de centrale mee verbonden is. “Je beweegt de kleppen van je turbine, en je reactor zal volgen. Je breekt een stoomleiding, en je reactor vermogen zal omhooggaan om aan de hogere stoomvraag te voldoen. Je schakelt de turbine in en het reactorvermogen daalt als een baksteen, tenzij je ergens anders de stoom kan lozen.”

Waar het boek echt goed in is, is de openheid waarmee Tucker het onderwerp kernenergie benadert. Er is er nog ontzettend veel weerstand tegen het omarmen van kernenergie als CO2-vrije optie. Maar hij schuwt het niet om in te gaan op wat er fout ging in Fukushima en waarom een ongeluk zoals in Tsjernobyl nooit in een PWR kan plaatsvinden. Uitleg over hoe een reactor werkt, geeft vertrouwen in de techniek. Met uitleg over de positieve eigenschappen van de energiedichtheid van uranium ten opzichte van steenkool en al helemaal van zonne– en windenergie, krijgt de lezer bovendien een goed beeld van de rol, die kernenergie speelt en kan spelen in een CO2-vrije energievoorziening.