Belgisch SCK CEN, Westinghouse e.a. ontwikkelen loodgekoelde kweekreactor

Een vijftal bedrijven en instituten hebben een Memorandum van Overeenstemming getekend, waarin ze een samenwerking zijn aangegaan, die is gericht op de ontwikkeling, demonstratie en commercialisatie van een kleine loodgekoelde kweekreactor (SMR–LFR). De deelnemende partijen zijn, de firma Westinghouse, het Belgische kernenergieonderzoekinstituut StudieCentrum voor Kernenergie (SCK CEN), de Roemeense firma RATEN, als ook Ansaldo Nucleare en onderzoekagentschap ENEA uit Italië. Alle deelnemende partijen hebben in meerdere of mindere mate ervaring met vloeibaar lood als koelmiddel voor kernreactoren. Ansaldo, ENEA en RATEN kregen uit het 7^e Kaderprogramma van de EU subsidie voor de ontwikkeling van ALFRED, een loodgekoelde kweekreactor. SCK CEN ontwikkelde het versnellergedreven systeem (ADS) Myrrha, dat in wezen een onderkritieke reactor is en dat als koelmiddel een mengsel van vloeibaar lood en bismut gebruikt. Westinghouse ontwikkelde een eigen kleine modulaire snelle reactor met loodkoeling (SMR–LFR). Hij heet W–LFR˚).

De samenwerkingsovereenkomst houdt in, dat de verschillende partijen elk hun eigen ontwikkelingslijn vervolgen. Dat betekent, dat de Italianen en de Roemenen een prototype van ALFRED zullen bouwen in de buurt van de Roemeense plaats Pitești en dat de Belgen dankzij een ontwikkelingssubsidie van € 10 miljoen van de Belgische overheid een eigen klein prototype loodgekoelde snelle reactor gaan bouwen in Mol. De partijen kwamen echter overeen, dat het ontwerp van Westinghouse ten grondslag zal liggen aan de verdere ontwikkeling van de kleine modulaire loodgekoelde snelle kweekreactor (300 – 400 MWe), die SMR-LFR heet. De reactor zal pas na 2035 op de markt komen. Rusland, dat de loodtechnologie beheerst, bouwt een prototype. Dat is de Brest-OD-300 (300 MWe) in Seversk. De inbedrijfneming is in 2029.

Lood remt de neutronen niet af, waardoor ze een heel hoge snelheid hebben, als ze de splijtingen teweeg brengen in zo’n snelle reactor. Verder heeft het gebruik van vloeibaar lood zowel voor– als nadelen. De voordelen liggen op het gebied van de gunstige neutroneneigenschappen. Het splijtingsproces is zo in te richten, dat kweken van splijtstof plaatsvindt. De reactor is dan een kweekreactor. Dat kweken betekent, dat per atoomkern, die splijt of transmuteert, er gemiddeld iets meer dan één nieuwe splijtbare atoomkern ontstaat. De toename is mogelijk, omdat er per splijting ongeveer drie neutronen vrijkomen, waarvan er één nodig is om de kettingreactie in stand te houden, zodat na aftrek van parasitaire verliezen er gemiddeld iets meer dan één neutron overblijft, dat na invangst in de kweekstof uranium-238 (U-238) de splijtstof plutonium-239 (Pu-239) vormt. Een ander voordeel is, dat met zulke snelle reactoren de versplijting van alle transuranen, ook wel actiniden geheten, mogelijk is. Deze stoffen vormen het grootste probleem van het radioactieve afval van lichtwaterreactoren, omdat ze een halfwaardetijd hebben van soms wel honderdduizend jaar. Kweekreactoren kunnen dus het radioactief-afvalprobleem helpen oplossen. Een nadeel van dit type is, dat door het gebruik van lood er depositie van constructiemateriaal kan optreden. Dat is een vorm van erosie, waarbij na verloop van tijd op de heetste plaatsen in de reactor constructiemateriaal in oplossing gaat, dat vervolgens neerslaat op de koudste plaatsen. Er zijn technologische oplossingen nodig om dit probleem te beheersen. Het vinden van zulke oplossingen is onderdeel van de nieuwe samenwerking.

Kenmerkend voor het ontwerp van Westinghouse is het bassin met vloeibaar lood in het grote reactorvat. De reactorkern, de zes warmtewisselaars en de koelmiddelpompen, die tezamen het primaire systeem vormen, zijn in dat loodbad geplaatst. Het systeem is zodanig ingericht, dat in noodsituaties het wegkoelen van de nawarmte geheel passief plaatsvindt.

Elders op de website staan een beschrijvingen van de W–LFR en van Myrrha. U kunt ze lezen door op de reactornaam te klikken.

Meer informatie:
https://www.sckcen.be/en/news/leaders-heavy-liquid-metal-technology-join-forces-deploying-lead-cooled-small-modular-reactors

˚) W–LFR: Westinghouse Lead-cooled Fast Reactor