Fanny’s factcheck: Steunt windenergie ook op de nucleaire sector?

© In samenwerking met De Standaard Uitgeverij. Alle prenten en verhaallijnen behoren hen toe.

Uit het stripalbum: ‘De Kiekeboes: Uranium-235’

Van de kerncentrale in Doel tot het fictieve stripbedrijf ‘Nuclean’: in het nieuwste stripalbum ‘Uranium-235’ duikt Fanny Kiekeboe steeds op in de buurt van de nucleaire sector. Zelfs wanneer ze een schurk achtervolgt tussen windmolens op zee, blijft ze dicht bij de nucleaire wereld. Want wist je dat de nucleaire sector ook een handje heeft in windenergie?

Windturbines vereisen namelijk halfgeleiders om opgewekte stroom te transporteren. In onze Belgische Reactor 2 (BR2) bij SCK CEN in Mol bestralen we silicium tot hoogwaardige halfgeleiders, ook bekend als gedopeerd silicum.

Gedopeerd wat?

Laten we beginnen bij het begin. Silicium is een van de meest voorkomende elementen op aarde en is van cruciaal belang voor tal van moderne technologische toepassingen als halfgeleider. Een halfgeleider is geschikt voor het transport van stroom te regelen. Door kleine onzuiverheden toe te voegen, kunnen we de elektrische eigenschappen wijzigen en zo de geleidbaarheid regelen. Dit noemen we doperen.

Hoe gaat dat in z’n werk?

Het is van groot belang dat zuivere halfgeleiders zorgvuldig gedopeerd zijn en dat de onzuiverheden gelijkmatig verdeeld zijn. Is dat niet zo? Dan kan dat leiden tot energieverliezen, verminderde efficiëntie en mogelijk zelfs onvoorspelbare betrouwbaarheid van de apparaten (zoals windturbines).

En net daarom doet de nucleaire sector zijn intrede in dit verhaal. Door silicium in onze BR2-onderzoeksreactor te bestralen, kunnen we een homogene verdeling garanderen. Hoe gaat dat concreet in zijn werk?

In onze onderzoeksreactor BR2 wordt silicium bestraald. Het silicium zal 1 neutron absorberen, dit neutron muteert dan tot een proton en de uitzending van een positron.

Door deze reactie veranderen de elektrische eigenschappen van het materiaal en wordt het een halfgeleider, gedopeerd silicium. Deze halfgeleiders vormen het basismateriaal voor componenten van hoogvermogen-elektronica zoals we die vinden in systemen voor zonne- en windenergie, hybride auto's en hogesnelheidstreinen.

Wist je dat … we het silicium rondjes laten draaien en op en neer laten gaan? Dit om de homogeniteit van het neutronen bombardement te bekomen over de hele silicium kristal. Dat doen we om een hoge homogeniteit te verkrijgen! Uiteraard doen we dan niet handmatig. Daarvoor hebben we een 2 automatisch bestralingsapparaten. Die noemen we sidonie voor kleine kristallen en poseidon voor de grotere kristallen.

Gedopeerd silicium in ons dagelijks leven:

Je zou het haast niet verwachten maar gedopeerd silicium, en dus de nucleaire wereld, is integraal onderdeel geworden in ons dagelijks leven.

5 toepassingen waarin gedopeerd silicium nog gebruikt wordt:

Computers en smartphones: De microchips die worden gebruikt in computers, smartphones en andere elektronische apparaten zijn gemaakt van gedopeerd silicium.
Zonnepanelen: Silicium is een belangrijk materiaal in de productie van fotovoltaïsche zonnepanelen. Door silicium te doppen met bepaalde elementen kunnen zonnecellen efficiënter zonlicht omzetten in elektriciteit.
LED-verlichting: LED's gebruiken gedopeerd silicium om licht te produceren.
Auto-elektronica: Veel moderne auto's maken gebruik van gedopeerd silicium in hun elektronische systemen, zoals motorregelingen, sensoren en entertainmentunits.
Medische aparaten: Gedopeerd silicium wordt ook gebruikt in verschillende medische apparaten, zoals pacemakers en MRI-machines.

"Rijd je dan rond met radioactieve elementen in je auto?

Nee, tuurlijk niet! Niet alles wat bestraald wordt, is automatisch radioactief. Vergelijk het met voedselsterilisatie. Voedsel dat we bestralen, wordt ook niet radioactief! Wij bestralen silicium enkel om zijn chemische eigenschappen te veranderen. Bovendien worden alle materialen na bestraling zorgvuldig gemeten en gecontroleerd. Zo zijn we zeker dat het eindproduct geen schadelijke effecten op mens of milieu heeft.

Feitencheck:

Gedopeerd silicium is over het algemeen veilig voor gebruik in elektronische apparaten en andere toepassingen waar het wordt gebruikt. De materialen die worden gebruikt voor doping worden zorgvuldig gekozen en gecontroleerd om ervoor te zorgen dat ze geen schadelijke effecten hebben op de gezondheid van mens of milieu.
De productie van gedopeerd silicium en halfgeleiders kan echter wel milieu-effecten hebben, met name in termen van energieverbruik en afvalproductie. Fabrikanten zijn echter steeds meer bezig met het implementeren van milieuvriendelijke productiemethoden en het recyclen van materialen om deze impact te verminderen. Silicium bestralen maakt gebruik van de overgebleven (overschot) neutronen en is daarom een verhoging van het rendement van onze kernreactor.