Amerikaanse overheid helpt met testfaciliteiten ontwikkeling snelle reactor

De verwachtingen van de natriumgekoelde snelle kweekreactor waren vijftig jaar geleden hooggespannen. Het grote voordeel van dit type reactor ten opzichte van de gewone lichtwaterreactor is, dat hij het natuurlijk uranium voor de splijtstof zeventig keer beter gebruikt. De splijtstof van de kweekreactor bestaat uit een mengsel van uranium en plutonium. Met de grootschalige inzet van snelle kweekreactoren zou het wereldenergieprobleem gedurende honderden jaren opgelost zijn. Frankrijk en Rusland waren het meest succesvol met de ontwikkeling van de kweekreactor. Hij was economisch geen succes, omdat de elektriciteit uit de lichtwaterreactor goedkoper was.

Het koelmiddel van de snelle kweekreactor, vloeibaar natrium, heeft enkele bijzondere eigenschappen. De gunstige is, dat het de neutronen, die de splijtingen teweeg brengen, nauwelijks afremt en bijna niet absorbeert. Ongunstig is, dat natrium met water reageert, waarbij zich waterstof vormt. De niet afgeremde neutronen hebben een hoge energie en dus een hoge snelheid. Het woord “snelle” in de naam van het reactortype wijst op deze eigenschap. In de reactorkern is de aanmaak van de splijtstof plutonium via de vangst van neutronen in de kweekstof uranium groter dan de afname van het plutonium als gevolg van de splijtingen. Met toenemende opbrand van de splijtstof neemt haar hoeveelheid dus toe. De splijtstofelementen gaan daardoor twee– tot driemaal langer mee dan die van een lichtwaterreactor. Om het volledige energiepotentieel van het natuurlijk uranium te ontsluiten is een gesloten splijtstofcyclus nodig. Dat is inclusief de processtap van het opwerken. Voorts draagt de snelle kweekreactor bij aan het oplossen van het probleem van het radioactief afval.

De VS had zo’n zestig jaar geleden met de natriumgekoelde snelle kweekreactor, Enrico Fermi Nuclear Generating Station, het voortouw bij de ontwikkeling van dit type reactor. Helaas kreeg na drie jaar bedrijf deze reactor een ongeluk, waarbij gedeeltelijk smelten van de metallische splijtstof optrad. De voorsprong is verloren gegaan, mede als gevolg van de opstelling van president Carter, die opwerken van civiele bestraalde splijtstof verbood. De Amerikaanse natriumgekoelde testreactor FFTF ˚), die een vermogen had van 400 MWth, sloot is 1993.

Het is opmerkelijk, dat enkele Amerikaanse bedrijven de ontwikkeling van de natriumgekoelde snelle reactor opnieuw hebben omarmd. Dat betreft de kleine modulaire reactor Aurora en ook de reactoren Natrium en TWR ˚). Vanwege de afwijkende eigenschappen van de kweekreactor ten opzichte van de gewone reactor, is het gewenst om de reactorcomponenten en ook de splijtstof vooraf te beproeven. Het Amerikaanse kernenergieonderzoekcentrum Argonne National Laboratory (ANL) heeft een testcircuit THETA ˚) voor het analyseren van de stroming in natriumcomponenten. Dankzij de uiterst gunstige regeling van energieministerie Department of Energy (DoE), die bekend staat onder de afkorting GAIN ˚), maakt Aurora daarvan gebruik. Om de splijtstof te beproeven is echter een testreactor nodig. Dat is VTR ˚) en hij komt bij het kernenergieonderzoekcentrum Idaho National Laboratory (INL). De bouw van deze testreactor heeft een wettelijke basis. VTR krijgt een vermogen van 300 MWth. Het is een pool type reactor, waarbij de reactorkern in een met vloeibaar natrium gevuld bassin is geplaatst. De metallische splijtstof bestaat uit een mengsel van uranium en plutonium met een omhulling van zirkonium. Bij INL zal ook het nabestralingsonderzoek plaatsvinden. Al het splijtstofonderzoek zal ook onder GAIN vallen. De Milieu Effect Rapportage voor VTR is inmiddels door DoE afgerond.

Meer informatie over Aurora, Natrium en TWR vindt u door op de typenaam te klikken.

Meer informatie:
https://www.energy.gov/ne/articles/final-versatile-test-reactor-environmental-impact-statement-doeeis-0542
https://www.energy.gov/ne/articles/argonne-adds-new-testing-capability-liquid-metal-fast-reactors
https://gain.inl.gov/SitePages/Home.aspx

˚) FFTF: Fast Flux Test Facility;
GAIN: Gateway for Accelerated Innovation in Nuclear;
THETA: Thermal Hydraulic Experimental Test Article;
TWR: Traveling Wave Reactor;
VTR: Versatile Test Reactor

Terug naar het nieuwsoverzicht