De Australische regering heeft zojuist een historisch defensieakkoord gesloten met de Verenigde Staten en het Verenigd Koninkrijk, waardoor een nieuwe vloot van nucleair aangedreven onderzeeërs onze kusten en de omliggende wateren zal patrouilleren.
Onderzoek naar nucleair gebaseerde voortstuwing van zeeschepen begon in de jaren 1940 met het aanbreken van het ‘nucleaire tijdperk’. Sindsdien hebben slechts zes landen nucleaire onderzeeërs in eigendom gehad en geëxploiteerd: China, Frankrijk, India, Rusland, het VK en de VS.
Aangezien Australië zojuist een contract van A$ 90 miljard heeft verscheurd om een nieuw arsenaal aan conventionele onderzeeërs te bouwen, zal de aankondiging van gisteren voor velen waarschijnlijk als een verrassing komen.
Dus wat is “nucleair” aan een nucleaire onderzeeër? Het eerste wat je moet zeggen is dat een nucleair aangedreven onderzeeër geen kernwapen is.
Aan de oppervlakte zien ze eruit als elke andere onderzeeër. Het belangrijkste verschil ligt in de manier waarop ze worden aangedreven.
In de begindagen van atoomonderzoek realiseerden wetenschappers zich snel dat de enorme hoeveelheden energie die vrijkomen door “het splitsen van het atoom” kunnen worden benut om elektriciteit op te wekken. Kernreactoren in elektriciteitscentrales leveren al 70 jaar stroom aan huishoudens en industrie over de hele wereld. Evenzo haalt elke kernonderzeeër stroom uit zijn eigen miniatuur kernreactor aan boord.
In het hart van elk atoom bevindt zich een atoomkern, gemaakt van protonen en neutronen. Het aantal protonen bepaalt tot welk chemisch element dat atoom behoort; kernen met hetzelfde aantal protonen maar variërende aantallen neutronen worden isotopen van dat element genoemd.
Sommige zeer zware kernen zijn zeer gevoelig voor een proces dat bekend staat als kernsplijting, waarbij ze zich splitsen in twee lichtere kernen met een totale massa die kleiner is dan de oorspronkelijke kern. De rest wordt omgezet in energie.
De hoeveelheid energie die vrijkomt is immens, zoals we kunnen zien aan de beroemde vergelijking van Einstein, E = mc², wat ons vertelt dat de energie gelijk is aan de verandering in massa vermenigvuldigd met het kwadraat van de lichtsnelheid!
Reactoren in een nucleair aangedreven onderzeeër worden meestal gevoed met uranium. Natuurlijk uranium dat uit de grond wordt gewonnen, bestaat voornamelijk uit een isotoop genaamd uranium-238, vermengd met kleine hoeveelheden (0,7%) van de belangrijkste isotoop uranium-235.
Om de reactor te laten werken, moet de uraniumbrandstof worden “verrijkt” om de gewenste hoeveelheid uranium-235 te bevatten. Voor onderzeeërs is dit typisch ongeveer 50%. De mate van brandstofverrijking is een cruciale factor bij het in stand houden van een kettingreactie die zorgt voor een consistent, veilig niveau van energie-output.
In de reactor wordt uranium-235 gebombardeerd met neutronen, waardoor sommige kernen kernsplijting ondergaan. Op hun beurt komen er meer neutronen vrij en gaat het proces verder in een zogenaamde “nucleaire kettingreactie”. De energie wordt afgegeven als warmte, die kan worden gebruikt om turbines aan te drijven die elektriciteit opwekken voor de onderzeeër.
Wat zijn de voor- en nadelen van nucleair gaan?
Een groot voordeel van nucleair aangedreven onderzeeërs is dat ze niet hoeven te worden bijgetankt. Wanneer een van hen in gebruik wordt genomen, zal deze in gebruik worden genomen met voldoende uraniumbrandstof om meer dan 30 jaar mee te gaan.
Het hoge rendement van kernenergie stelt deze onderzeeërs ook in staat om langere tijd met hoge snelheid te werken dan conventionele dieselelektrische onderzeeërs. Bovendien hebben kernreacties, in tegenstelling tot conventionele brandstofverbranding, geen lucht nodig. Dat betekent dat nucleaire onderzeeërs maanden achtereen op diepe diepten ondergedompeld kunnen blijven, waardoor ze betere stealth-mogelijkheden krijgen en langere, meer afgelegen implementaties mogelijk zijn.
Het nadeel zijn de oogverblindende kosten. Elke nucleaire onderzeeër kost doorgaans enkele miljarden dollars om te bouwen en vereist hoogopgeleide arbeidskrachten met expertise in nucleaire wetenschap. Met zijn toegewijde trainingsprogramma’s aangeboden door universiteiten en overheidsinstanties van wereldklasse, is Australië goed gelegen om te voldoen aan de toenemende eisen in deze ruimte, en zal het ook profiteren van de bestaande Britse en Amerikaanse expertise via het nieuwe trilaterale veiligheidspact.
In dit stadium zijn details over waar de brandstof vandaan zou komen onduidelijk. Hoewel Australië een ruime voorraad uranium in de grond heeft, heeft het niet de capaciteit om de reactorbrandstof te verrijken of te fabriceren, die van overzee zou kunnen komen.
Wat gebeurt er met de verbruikte splijtstof? de 2015 Kernbrandstofcyclus Koninklijke Commissie vond commerciële levensvatbaarheid voor de opslag en verwijdering van radioactief afval op lange termijn faciliteiten in Zuid-Australië. Of dit zal gebeuren, zal ongetwijfeld de komende jaren onderwerp zijn van overleg op lokaal en federaal overheidsniveau.
Populaire misvattingen
Ik zeg het nog een keer. Dit is geen oproep van Australië om kernwapens in onze wateren in te zetten. Om uranium als “wapenkwaliteit” te bestempelen, moet het worden verrijkt tot meer dan 90% uranium-235 – de brandstof voor een nucleair aangedreven onderzeeër komt niet in de buurt.
Australië heeft in ieder geval nooit een kernwapen geproduceerd en is partij bij nucleaire non-proliferatieverdragen en internationale exportcontroleregimes, waaronder de Verdrag inzake de non-proliferatie van kernwapens en het non-proliferatie- en ontwapeningsinitiatief.
Het tactische voordeel van onderzeeërs komt van hun stealth en het vermogen om in het geheim doelen te lokaliseren zonder detectie.
Het handhaven van de veiligheid, voor zowel de bemanning als de natuurlijke omgeving, is cruciaal aan boord van elk zeeschip. Hollywood-films zoals K19: De weduwemaker, waarin een nucleaire onderzeeër defect raakt tijdens zijn eerste reis, spelen op onze emoties en onze instinctieve angst voor nucleaire straling.
Maar de vooruitgang in moderne veiligheidscontroles en -procedures betekent dat reactorongevallen in onderzeeërs hopelijk nu tot het verleden behoren.
De strategische en geopolitieke resultaten van deze beleidsbeslissing moeten nog worden bekeken. Maar één ding is al duidelijk: de nieuwste onderneming op het gebied van buitenlands beleid in Australië is ook een stevige omarming van de nucleaire wetenschap.
Geleverd door The Conversation