Een kerncentrale op 1.600 meter diepte begraven biedt twee grote voordelen: hoge druk en een minerale omgeving.

In de Verenigde Staten wil een Californische start-up kernreactoren meer dan anderhalve kilometer onder de grond plaatsen. Het bedrijf stelt dat de natuurlijke druk en het gesteente een deel van het veiligheidswerk kunnen overnemen dat aan de oppervlakte normaal door beton en staal wordt gedragen.

Een reactor in een met water gevulde schacht

Het concept, ontwikkeld door Deep Fission, klinkt op het eerste gezicht als sciencefiction. De onderneming stelt een kleine modulaire reactor voor die in een smalle, verticale boorput wordt neergelaten, met de kern op ongeveer 1.600 meter diepte. De reactor, Gravity genoemd, zou werken in een kolom met onder druk staand water, waarbij aan de oppervlakte slechts beperkte industriële apparatuur zichtbaar is.

In plaats van de gebruikelijke enorme koepels en uitgestrekte gebouwen, verstopt de energie-eenheid zich in het gesteente. Turbines, transformatoren en controlekamers blijven bovengronds, maar het nucleaire hart verdwijnt uit het landschap. Voor omwonenden lijkt de voetafdruk eerder op een middelgroot industrieterrein dan op een klassieke kerncentralesite.

Op 1.600 meter bereikt de natuurlijke druk van het gesteente ongeveer 160 atmosfeer - dicht bij wat oppervlakte-reactoren met complexe hardware nauwgezet in stand houden.

Die diepte doet ertoe. In conventionele drukwaterreactoren houden pompen, kleppen en dikke metalen vaten het primaire circuit op ongeveer 150–160 atmosfeer. Gravity gebruikt de omringende rots en de waterkolom om vrijwel gratis vergelijkbare drukken te halen. De boorput wordt tegelijk een structurele verankering en een soort natuurlijke drukvatconstructie.

Twee grote beloftes: druk en een minerale afscherming

Geologie gebruiken als onderdeel van de insluiting

Het eerste geclaimde voordeel is de minerale omgeving. Op 1.600 meter zit de reactor ingekapseld in vast gesteente. Deep Fission stelt dat de geologische lagen rond de boorput als een extra insluitingsbarrière werken, bovenop de ontworpen barrières van staal en beton die in de schacht nog steeds nodig zijn.

Als er een ernstige storing zou optreden, zou een eventuele vrijgave zich door dicht gesteente moeten verplaatsen voordat die grondwater of het oppervlak bereikt. Voorstanders noemen het geologie tot bondgenoot maken, in plaats van enkel iets waar je bovenop bouwt.

Het tweede voordeel is die natuurlijke druk. In plaats van grote, dure drukvaten en actieve systemen te gebruiken om hoge druk in het primaire circuit te behouden, benut de reactor de hydrostatische druk van de waterkolom en het bovenliggende gesteente. Minder bovengrondse hardware kan lagere bouwkosten en minder potentiële zwakke punten betekenen.

De kern diep ondergronds begraven moet zowel het risico aan de oppervlakte als de kosten aan de oppervlakte verminderen, door een deel van de veiligheidslast van metaal naar mineralen te verschuiven.

Kunstgrepen uit olie- en geothermische boringen lenen

Het stoutmoedige deel van het plan zit niet in het boren zelf. Olie- en gasbedrijven boren routinematig verticale putten van meerdere kilometers diep. Geothermische projecten beheren al vloeistoffen met hoge druk en hoge temperatuur op vergelijkbare dieptes. Deep Fission gokt erop dat deze industriële expertise voor kernenergie kan worden hergebruikt zonder alles opnieuw uit te vinden.

Volgens de roadmap van het bedrijf zou een typisch project een strak schema volgen:

• Ongeveer vier weken om de schacht van 1.600 meter te boren.
• Circa tien weken om de reactormodule en bijbehorende systemen te installeren.
• Twee maanden inbedrijfstellingstests vóór de eerste stroomproductie.

Als die tijdlijn klopt, kan een eenheid van groen licht tot operationeel in minder dan zes maanden, vergeleken met vijf tot tien jaar voor veel grote bovengrondse centrales in de VS en Europa.

Kosten, veiligheid en de race tegen de klimaatklok

Op jacht naar goedkope, stabiele koolstofarme stroom

Deep Fission claimt bouwkosten tot 80% lager dan bij een conventionele kerncentrale met een vergelijkbaar elektrisch vermogen. Door massieve insluitingskoepels en versterkte gebouwen weg te laten en een deel daarvan te vervangen door gesteente, mikt het bedrijf op een productiekost tussen €50 en €70 per megawattuur.

Volgens de huidige schattingen concurreert die bandbreedte niet alleen met nieuwe kernenergie, maar soms ook met wind en zon wanneer die technologieën de prijs van back-up en netverzwaring meerekenen. Voor regio’s met veel energievraag en beperkte ruimte of zwakke netten worden compacte, begraven kernunits gepresenteerd als betrouwbare ankers.

Kenmerk	Gravity-reactor	Conventionele bovengrondse reactor
Installatiediepte	1.600 meter ondergronds	Op maaiveldniveau
Typische bouwtijd	Ongeveer 6 maanden	5–10 jaar
Indicatieve kost	Tot 80% lager	€3–10 miljard per centrale
Brandstoftype	Laagverrijkt uranium	Laagverrijkt uranium
Druk in primair circuit	~160 atmosfeer, vooral natuurlijk	150–160 atmosfeer, volledig ontworpen
Insluiting	Gesteente plus ontworpen barrières	Dikke beton- en staalstructuren
Ruimtebeslag en visuele impact	Laag	Hoog
Toegang voor onderhoud	Complex, vereist het lichten van de module	Direct, op maaiveldniveau

Passieve veiligheid via ontwerp

Waar bovengrondse reactoren afhankelijk zijn van pompen, back-updieselgeneratoren en menselijke tussenkomst, probeert het Gravity-concept de natuurkunde aan zijn kant te houden. De reactorkern ligt onder de turbines, waardoor zwaartekracht en druk de koelmiddelcirculatie van nature aansturen. Bij een stroomuitval zou het systeem het koelmiddel lang genoeg zonder externe energie in beweging moeten houden om brandschade te voorkomen.

De ondergrondse plaatsing beschermt de reactor ook tegen vliegtuigcrashes, extreem weer en veel vormen van fysieke aanvallen. Voor veiligheidsplanners is die lagere directe blootstelling aantrekkelijk. De keerzijde is wel: minder fysieke toegang wanneer er iets misgaat in de schacht.

Veiligheidsanalisten vinden het idee van minder doelwitten aan de oppervlakte aantrekkelijk, maar willen ook duidelijke antwoorden over hoe teams een vastgelopen of beschadigde module op diepte zouden aanpakken.

Technische en politieke hindernissen liggen nog in het verschiet

Onderhoud, monitoring en regelgeving

Niet iedereen in de nucleaire wereld is overtuigd. Critici wijzen erop dat complexe machines anderhalve kilometer onder de grond duwen inspecties juist moeilijker maakt, niet makkelijker. Brandstof vervangen is niet zo eenvoudig als een luik openen; de volledige module moet mogelijk periodiek naar boven worden gehesen, zoals een kleine onderzeeër die uit zee wordt getild.

Sensoren en communicatielijnen moeten tientallen jaren bestand zijn tegen hoge druk, vocht en temperatuurschommelingen. Terwijl olie en gas aantonen dat diepe systemen gemonitord en aangestuurd kunnen worden, vragen nucleaire toezichthouders doorgaans om hogere betrouwbaarheid en duidelijkere foutdiagnose dan bij fossiele projecten.

Er is ook een juridisch luik. De meeste nucleaire regels zijn geschreven voor bovengrondse centrales met toegankelijke reactorgebouwen en zichtbare insluitingskoepels. Het vergunnen van een ondergrondse reactor dwingt veiligheidsautoriteiten regels te herinterpreteren, van noodplanningszones tot afvalbehandeling en ontmantelingsplannen.

Geld, eerste klanten en de weg naar opschaling

Financieel zit Deep Fission eerder in start-upgebied dan in de budgetten van grote reactorprojecten. Na een eerste seedronde van ongeveer 4 miljoen dollar haalde het bedrijf nog tientallen miljoenen op en werd het geselecteerd voor een pilotprogramma van het Amerikaanse Department of Energy. Voor een technologie die nucleaire infrastructuur kan veranderen blijven dat bescheiden bedragen, maar genoeg om een prototype te financieren.

Het bedrijf zegt al interesseverklaringen te hebben die samen ongeveer 12,5 gigawatt aan potentiële capaciteit vertegenwoordigen, uit staten zoals Texas, Utah en Kansas. Deze regio’s combineren een lage bevolkingsdichtheid met zware industriële vraag en hebben vaak ruime boorervaring, wat ze tot logische testgebieden maakt voor ondergrondse kernunits.

Van studies naar afvalberging tot stroomproductie

Een oud idee met een nieuwe draai

Opmerkelijk genoeg begon het pad naar Gravity met een heel andere vraag: hoe kernafval diep ondergronds op te bergen. Al decennia kijken ingenieurs naar geologische bergingen, waar hoogradioactief afval in stabiele gesteenteformaties duizenden jaren zou rusten. Dat werk dwong teams om rotsmechanica, waterstromen onder hoge druk en temperatuureffecten op diepte te begrijpen.

De oprichters van Deep Fission beseften dat veel van de omstandigheden die als veilig gelden voor afval - hoge druk, dikke rotsbarrières, isolatie van het oppervlak - ook passen bij de behoeften van een compacte reactor onder hoge druk. In plaats van enkel gebruikte brandstof ondergronds te sturen, waarom niet ook de actieve reactor naar beneden brengen en het grootste deel van het risico vanaf dag één bij mensen weghouden?

De grens tussen een diepe geologische berging en een diepe reactorshaft is dunner dan ze lijkt: beide steunen op stabiel gesteente om radioactiviteit in te sluiten.

Kernbegrippen en mogelijke toekomsten

Wat “160 atmosfeer” echt betekent

Voor niet-specialisten kan 160 atmosfeer abstract klinken. Op zeeniveau oefent de lucht boven ons één atmosfeer druk uit. Op 1.600 meter diepte in water knijpt de zwaartekracht die waterkolom samen tot ongeveer 160 keer die kracht. In het Gravity-concept helpt die natuurlijke druk om het koelmiddel bij hoge temperatuur vloeibaar te houden - precies wat drukwaterreactoren nodig hebben voor efficiënte werking.

In een bovengrondse centrale houden pompen en dikke metalen vaten die druk in stand. Ondergronds doet de combinatie van rots en water een groot deel van dat werk automatisch. De technische uitdaging verschuift dan van het bouwen van een gigantische kunstmatige drukschaal naar het garanderen dat de boorputbekleding en de reactorbehuizing decennialang intact blijven onder constante belasting.

Risico’s, scenario’s en hoe ze kunnen uitpakken

Analisten schetsen verschillende scenario’s. In het beste geval bereiken ondergrondse reactoren commerciële volwassenheid en bieden ze middelgrote netbeheerders een nieuwe optie voor 24/7 koolstofarme stroom met beperkt ruimtebeslag. Clusters van boorputreactoren zouden bij fabrieken, mijnen of ontziltingsinstallaties kunnen staan, met minder transmissieverliezen.

In een zwaarder scenario zorgen onverwachte onderhoudscomplexiteit of vertragingen in de vergunningverlening ervoor dat kosten oplopen, waardoor het voordeel tegenover nieuwe generaties hernieuwbaren, opslag en klassieke kernenergie verdwijnt. Eén incident met veel media-aandacht - zelfs als het ondergronds blijft - kan tot strengere regels leiden en boorgebaseerde ontwerpen minder aantrekkelijk maken voor investeerders.

Er zijn ook cumulatieve effecten. Een landschap met tientallen verborgen reactoren roept nieuwe vragen op over langetermijninteracties met grondwater, het beheer van buiten gebruik gestelde boorputten en de logistiek om gebruikte modules terug naar boven te halen voor ontmanteling. Op papier zijn dit beheersbare kwesties, maar toezichthouders zullen gedetailleerde, locatiegebonden antwoorden willen vóór ze hun goedkeuring geven.