Amerikaans elektriciteitsbedrijf bouwt prototype zoutgekoelde kogelbedreactor

Amerika’s grootste elektriciteitsbedrijf TVA °), dat 40% van zijn stroom met kernenergie opwekt, gaat een klein prototype van een zoutgekoelde kogelbedreactor bouwen in Oak Ridge, vlakbij het kernenergieonderzoekcentrum. TVA ging daartoe een samenwerking aan met het bedrijf Kairos Power, dat deze reactor ontwikkelt. De reactor heet KP-FHR, ofwel Kairos Power – Fluoride salt-cooled High-temperature Reactor. TVA is ook betrokken bij de vergunningaanvrage.

Een kogelbedreactor heeft bolvormige splijtstofelementen ter grootte van een tennisbal, die los, dus ongeordend gestapeld zijn in een reactorvat, dat aan de binnenzijde is bekleed met een dikke laag grafiet. Tot nu toe is dit type reactor gekoeld met het edelgas helium. Het Amerikaanse bedrijf Kairos Power is op de gedachte gekomen om een fluoridezout als koelmiddel toe te passen. Dat zout heeft voordelen ten opzichte van helium. Om goed te koelen moet het helium onder een druk staan van tientallen atmosfeer. Het probleem is, dat helium bij zo’n druk gemakkelijk uit het primaire systeem lekt. Dat probleem doet zich bij het gesmolten zout niet voor. Het staat onder atmosferische druk.

Bij kogelbedreactoren vindt het wisselen van de splijtstof tijdens normaal bedrijf plaats. Dat heeft het voordeel, dat er bijna geen overreactiviteit is. Wat er niet is, hoef je ook niet te beheersen. Vanwege de natuurlijke remmen, die aanwezig zijn, kan het kernsplijtingsproces onmogelijk uit de hand lopen. De reactor is in hoge mate inherent veilig. Temeer, omdat de splijtstofelementen uit grafiet bestaan, dat een matrix vormt voor de geavanceerde splijtstof in de vorm van kleine gecoate bolletjes ofwel coated particles. Hun diameter is iets minder dan een millimeter. De splijtstofbolletjes houden de kernsplijtingsproducten vast tot hoge temperatuur. Deze splijtstof staat bekend onder het acroniem TRISO. De coatings, de buitenste lagen, werken als insluiting. Dat wil zeggen, dat de kernsplijtingsproducten er tot een temperatuur van 1600 Celsius niet uit kunnen lekken. Omdat de heetste plaats in de reactorkern die temperatuur nooit kan bereiken, is een veiligheidsomhulling in de vorm van een dubbel gebunkerd reactorgebouw uit oogpunt van interne veiligheid niet nodig. De reactor is zo ontworpen, dat na afschakelen er geen externe koeling nodig is om de vervalwarmte af te voeren. De natuurlijke warmtestroom door de vatwand volstaat.

De heliumgekoelde kogelbedreactor is ontwikkeld in Duitsland, waar er twee in bedrijf zijn geweest. De AVR (13 MWe) in Jülich van 1966 tot 1988. Hij was redelijk succesvol. De THTR (300 MWe) in Schmehousen draaide maar twee jaar, was een mislukking en sloot in 1989 vanwege de materiaalproblemen, die optraden bij de hoge temperatuur van 900 Celsius. China adopteerde de Duitse technologie en nam in 2003 de HTR-10 in bedrijf. Voorts heeft China sinds december 2012 een tweelingreactor, de HTR-PM (210MWe) in aanbouw. Deze centrale is bijna af.

Het ontwerp van Kairos heeft een temperatuur aan de reactoruitgang van 650 Celsius. In de ontwikkeling van deze reactor stak het Amerikaanse energieministerie Department of Energy een bedrag van 303 miljoen dollar. De proefreactor, die TVA en Kairos gaan bouwen, heeft een vermogen van 50 MWe. De uiteindelijke commerciële reactor moet 140 MWe gaan leveren. Die reactor moet nog dit decennium beschikbaar komen en elektriciteit leveren, die concurreert met die uit een gascentrale.

Meer informatie over KP–FHR vindt u in het KernVisie nieuwsbericht met titel: “Gesmoltenzoutreactor krijgt zout dankzij samenwerking” van 2 juni 2020 en onder KP–FHR in de lijst met innovatieve kernreactoren. U kunt deze informatie zien door op de onderstreepte tekst te klikken.
Verwezen zij ook naar:
https://kairospower.com/technology/
https://eu.oakridger.com/story/news/2021/05/06/kairos-power-tva-collaborate-hermes/4977341001/

°) TVA: Tennessee Valley Authority

Terug naar het nieuwsoverzicht