CMSR en CUBE-100
Type: SMR MSR, gesmoltenzoutreactor – Denemarken
Zie de artikelen met de titels: “De drijvende kerncentrales van het Deense Seaborg komen eraan” en “Deense Seaborg heeft financiering rond” in het KernVisie Magazine jaargang 16 nr 1 van februari 2021 (blz 4 – 7) respectievelijk jaargang 15 nummer 6 van december 2020 (blz 19) door op de desbetreffende titel te klikken.
Achtergrondinformatie:
Het Deense bedrijf Seaborg Technologies ontwikkelt een kleine gesmoltenzoutreactor. Het is een thermische reactor, een SMR. De versie voor op land heet CMSR (Compact Molten Salt Reactor). Die voor op een schuit voor een drijvende kerncentrale heet CUBE-100 (Compact Used fuel BurnEr). Beide versies leveren 100 MWe.
De reactoren van de beide versies zijn vrijwel identiek. De reactor is in hoge mate inherent veilig en heeft daarnaast enkele passief veilige kenmerken. De systemen zijn nagenoeg drukloos en er is een negatieve temperatuurcoëfficiënt. Wel zijn er noodkoelsystemen voor het afvoeren van de nawarmte, als dat na een ongeval nodig is.
De kweekstof, thorium (87%) en de splijtstof (13%), uranium en plutonium, zijn opgelost in een eutectisch mengsel van een speciaal zout, natriumactinidefluoride. Eutectisch wil zeggen, dat het mengsel een vast smeltpunt (490 Celsius) heeft. De splijtstof is afkomstig uit de uitgeputte splijtstofelementen van een andere reactor en bevat ongeveer gelijke delen uranium, dat nog voor 1,1% is verrijkt en reactorplutonium. Gedurende de bedrijfsperiode neemt de concentratie uranium-235 en plutonium af en ontstaat er steeds meer uranium-233, dat ook aan het splijtingsproces meedoet.
De werktemperatuur ligt tussen 600 en circa 800 Celsius. Een pomp stuwt het gesmolten zoutmengsel door een bundel pijpen, die verticaal door het reactorvat lopen en daarna door een tussenwarmtewisselaar. Die pijpen binnen het reactorvat zijn thermisch geïsoleerd van het omringende zwaarwater, de moderator. Dankzij een koelsysteem blijft het zwaarwater op een constante temperatuur van 50 Celsius. Het gesmolten zoutmengsel van het primaire systeem geeft in de tussenwarmtewisselaar zijn warmte af aan een commercieel gesmolten zout in het secundaire systeem. De stoomgenerator in het secundaire systeem produceert stoom, die de turbine aandrijft.
Alle splijtingsproducten blijven in oplossing. Ook de vluchtige splijtingsproducten jodium en cesium, maar met uitzondering van het edelgas Xenon, dat altijd veel neutronen absorbeert. Na een periode van 12 jaar krijgt de reactor een nieuw zoutmengsel. De technische levensduur van de reactor is 60 jaar. De lange bedrijfsperiode is mogelijk, omdat de conversiefactor bijna gelijk is aan 1. Met andere woorden: Voor bijna elk atoom, dat splijt, vindt de vorming van een nieuw splijtstofatoom plaats door de vangst van een neutron in een thoriumatoomkern en transmutatie naar uranium-233.
De reactor heeft geen veiligheidsomhulling, omdat de splijtingsproducten na een ongeval in het zout in oplossing blijven en daar niet uit komen. De bronterm van een groot ongeluk is laag.
Stand van de ontwikkeling:
Het ontwerp bestaat alleen nog op papier. Seaborg Technologies heeft aangekondigd, dat het de financiering, een bedrag van acht cijfers in euro’s, van particuliere investeerders binnen heeft. Seaborg Technologies stelt in een verklaring, dat hij het geld, dat afkomstig is van een kleine groep particuliere Deense en Europese investeerders, besteedt voor de aanstelling van vijftig nieuwe medewerkers, voor een laboratorium om de technologische voorsprong op het veld te vergroten, voor het boeken van voortgang in de volgende fase van de wettelijke goedkeuring en voor het realiseren van een ambitieus plan voor de commerciële exploitatie. In de verklaring is het bedrag van de financiering niet bekendgemaakt, maar persbureau Bloomberg raamt het op 20 miljoen euro.
Voor de vergunning kiest Seaborg ervoor om een maritiem regelgevingsproces te volgen via het Amerikaanse Bureau of Shipping, een van de grootste spelers op het gebioed van het maritieme toezicht. Dat bureau is ook betrokken bij de verlening van nucleaire vergunningen. Via dat bureau verwierf Seaborg eind 2020 als eerste ter wereld de fase één-toestemming voor een geavanceerde innovatieve kernreactor. Fase 2 moet de weg vrijmaken voor de daadwerkelijke bouw en fase 3 tot inbedrijfname.
Het is de bedoeling van Seaborg Technologies om in de toekomst de centrales fabrieksmatig te bouwen, zodat massaproductie met een hoge kwaliteit mogelijk is. CUBE-100 komt op de markt in de vorm van kleine, in massa geproduceerde, drijvende kerncentrales voor ontwikkelingslanden en voor regio’s, waar het gebruik van hernieuwbare energiebronnen problemen geeft. Afhankelijk van de grootte van de schuit heeft de kerncentrale een vermogen, dat ligt tussen 200 en 800 MWe. Seaborg streeft ernaar om in het jaar 2025 een werkende centrale te hebben in Zuidoost Azië, waar de vraag naar betaalbare en schone elektriciteit groot is. Daartoe werkt Seaborg nauw samen met regelgevers, scheepswerven en de nucleaire industrie.
