ARC-100
Type: SFR, Natriumgekoelde snelle reactor – Canada, Zuid-Korea
Zie het KernVisie nieuwsbericht met titel: “Oostwest samenwerking op gebied van kleine modulaire snelle reactor” van 20 mei 2024 door op de titel te klikken.
Achtergrondinformatie
De ARC-100 is een SFR ofwel een natriumgekoelde snelle reactor. Het woord “snelle” heeft betrekking op de hoge snelheid van de neutronen, die de splijtingen teweeg brengen. Deze snelheid blijft hoog, omdat er geen remstof (moderator) is om ze af te remmen en ze in thermisch evenwicht met hun omgeving te brengen. Bij snelle splijtingen komen gemiddeld iets meer neutronen vrij dan bij de thermische splijtingen. De reactor kweekt uit de kweekstof uranium-238 zijn eigen splijtstof plutonium-239. Voor elk uranium-235-atoom, dat splijt, ontstaat door het overschot aan neutronen en de lage parasitaire absorptie iets minder dan één nieuw splijtstofatoom plutonium-239. Als een plutonium-239-atoom splijt, dan kan dat zelfs iets meer dan één zijn. In dat geval is sprake van een kweekreactor en het kweken van nieuwe splijtstof. De splijtstof blijft lang in de reactor zitten en de opbrand is daardoor hoog. Als gevolg hiervan verbruikt de snelle reactor gedurende zijn bedrijfsperiode bijna geen of helemaal geen splijtstof. Hij verbruikt wel kweekstof. Hij gaat daardoor heel efficiënt om met het uranium. Dat in tegenstelling tot sommige andere typen, zoals de lichtwaterreactor. Vanwege de ruime uraniumvoorkomens op aarde en omdat natuurlijk uranium voor meer dan 99% uit uranium-238 bestaat, kunnen kweekreactoren de mensheid eeuwenlang van energie voorzien. Ze gebruiken het natuurlijk uranium ongeveer zeventig keer efficiënter dan de lichtwaterreactor.
ARC-100 staat voor Advanced Reactor Concept, 100 MWe. Zijn ontwikkeling was onderdeel van het gelijknamige programma van het Amerikaanse Department of Energy (DoE). Bij zijn ontwerp is gebruikgemaakt van de ervaringen, die de Amerikanen hebben opgedaan met de EBR-2 (Experimental Breeder Reactor). Dat is het succesvolle prototype kweekreactor, dat tussen 1969 en 1994 bij Argonne National Laboratory, het latere Idaho National Laboratory, in bedrijf was en een vermogen had van 20 MWe. De EBR-2 was een passief veilige reactor, waarvan het kernsplijtingsproces stopte zodra de actieve koelsystemen uitvielen.
Het primair systeem van ARC-100 bevindt zich geheel binnen een langwerpig reactorvat, dat is gevuld met vloeibaar natrium. De ARC-100 is een bassinreactor. Zijn reactorkern bevindt zich helemaal onderin het vat. Ze bestaat uit 99 splijtstofelementen. Het splijtstofmateriaal is een legering van metallisch uranium en zirkonium. De toegepaste splijtstof is verrijkt uranium van gemiddeld 13%. Er treedt vanwege die splijtstof net geen kweken op. De opbrand van de splijtstof is 77 MWd/kg. Dat is ongeveer tweemaal die van een lichtwaterreactor. Na twintig jaar moet een splijtstofwisseling plaatsvinden. Vier elektromagnetische pompen stuwen het natrium door de reactorkern naar de twee tussenwarmtewisselaars, die ook in het natriumbad staan. Deze warmtewisselaars vormen de grens tussen het primair en secundair systeem. Dat secundair systeem bevat eveneens vloeibaar natrium en is aangesloten op de stoomgeneratoren, die de turbine aandrijven. Het reactorvat is in een ondergrondse silo geplaatst en de turbine in een betonnen gebouw, dat er boven staat. Een voordeel van de toegepaste technologie is, dat het primaire systeem bijna drukloos is. De ARC-100 is eveneens passief veilig. Het bedrijf ARC Clean Technology Inc, dat vestigingen heeft in de Verenigde Staten en Canada, heeft de reactor ontwikkeld met subsidie van de Amerikaanse en Canadese overheid.
Stand van de ontwikkeling
ARC Clean Technology Inc, de Zuid-Koreaanse reactorleverancier Korea Hydro & Nuclear Power Co (KHNP) en het Canadese elektriciteitsbedrijf New Brunswick Power Co zijn in mei 2024 een samenwerkingsovereenkomst aangegaan, die ten doel heeft om een ARC-100 demonstratiereactor te bouwen naast de bestaande kerncentrale Point Lepreau. Deze reactor zou in 2029 moeten opstarten. New Brunswick Power is eigenaar van Point Lepreau, die een reactor van het type CANDU heeft. De vestigingsplaats ligt aan de oostkust van Canada. Het modulaire karakter van ARC-100 maakt een snelle ontwikkeling en – na gebleken succes – een grootschalige uitbreiding van het aantal reactoren mogelijk. De ambitie van het samenwerkingsverband is om wereldwijd een hele vloot van dergelijke kleine modulaire snelle reactoren te bouwen. KHNP leverde aan de Verenigde Arabische Emiraten de kerncentrale in Barakah, is tevens het grootste elektriciteitsbedrijf van Zuid-Korea en is eigenaar van 25 kerncentrales. De benodigde vergunningen voor de bouw van de ARC-100 zijn zowel bij de Amerikaanse, als de Canadese vergunningverlenende instantie aangevraagd.
