Natrium
Type: SFR met energieopslag, Natriumgekoelde snelle reactor met energieopslag – VS
Zie het KernVisie nieuwsbericht met titel: “TerraPower en GEH samen in Natriumreactor, kweekreactor en energieopslag ineen“ van 23 februari 2021, als ook het artikel met de titel “Bill Gates en Warren Buffett bouwen natriumgekoelde reactor in Wyoming” op bladzijde 11 in het KernVisie Magazine nr 3 van juni 2021 door op de titel te klikken.
Achtergrondinformatie
De Natriumreactor 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. De splijtstof blijft lang in de reactor zitten en de opbrand is daardoor hoog. De reactor kweekt uit de kweekstof uranium-238 zijn eigen splijtstof plutonium-239. Voor elke splijtstofatoom plutonium-239, dat splijt, ontstaat door het overschot aan neutronen en de lage parasitaire absorptie ongeveer één en soms zelfs iets meer dan één nieuw splijtstofatoom plutonium-239. Daardoor verbruikt de snelle reactor gedurende zijn bedrijfsperiode bijna geen of helemaal geen splijtstof. Hij gaat er heel efficiënt mee om en kan het in geval van een snelle kweekreactor (LMFBR) zelfs produceren. Dat in tegenstelling tot vele 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 eeuwenlang de mensheid van energie voorzien.
TerraPower en General Electric Hitachi (GEH) ontwikkelen een systeem met de merknaam Natrium. Het is een combinatie is van een natriumgekoelde snelle reactor (SFR) en een energieopslag. De reactor, die zich onderin een silo bevindt, is aangesloten op twee buffervaten. Die buffervaten, die een gesmolten zout bevatten, staan bovengronds. Energieopslag is mogelijk dankzij de vrij hoge uitgangstemperatuur van de reactor, die voor dit type in de regel rond 550 Celsius ligt. De energieopslag is verwant aan die van een zonthermische centrale (CSP ofwel Concentrated Solar Power).
De combinatie van kernreactor en energieopslag maakt het mogelijk om fluctuaties in de vraag en het aanbod van elektriciteit te volgen. Er is een groot economisch voordeel, omdat de reactor op volvermogen kan doordraaien, terwijl het systeem maar een deel van het elektrisch vermogen afgeeft. Daardoor is het systeem heel geschikt om in combinatie met duurzame energiebronnen toe te passen. Het nominale vermogen van de reactor is 345 MWe, maar dankzij de energieopslag kan het systeem gedurende 5½ uur een vermogen leveren van 500 MWe.
De reactor staat in een groot reactorvat, dat is gevuld met vloeibaar natrium. Het primair systeem bevindt zich geheel binnen het reactorvat en de reactor houdt het natrium op temperatuur. In het reactorvat staan twee warmtewisselaars, die de grens vormen tussen het primair en secundair systeem. Dat secundair systeem bevat een gesmolten zout en is aangesloten op de twee buffervaten. De energieopslag is in de vorm van heet zout. Voorts zit er in het secundair systeem een stoomgenerator voor de productie van de stoom, die de turbine aandrijft. Een voordeel van de toegepaste technologie is, dat de systemen bijna drukloos zijn.
Bill Gates is medeoprichter van Microsoft Corporation en bestuursvoorzitter van het bedrijf TerraPower LLC, een onderneming, die hij in het jaar 2006 oprichtte tezamen met het elektriciteitsbedrijf PacifiCorp, dat eigendom is van Warren Buffet’s Berkshire Hathaway. TerraPower stelde zich aanvankelijk ten doel om in samenwerking met het Chinese CNNC, China National Nuclear Corporation, de TWR, ofwel de Traveling Wave reactor, te ontwikkelen. TWR is eveneens een snelle kweekreactor. Op last van de Amerikaanse regering is in 2019 de samenwerking beëindigd, zodat TerraPower sindsdien de ontwikkeling alleen voortzet.
Stand van de ontwikkeling
Er is voor de Natriumreactor nog geen vergunning verleend. Wel kreeg TerraPower een eerste financiering van 80 miljoen dollar van het Amerikaande Energieministerie, het Department of Energy (DoE). De Amerikaanse overheid deed de toezegging om voor de komende jaren extra te financieren, maar de nakoming is afhankelijk van de opstelling van het Amerikaanse Congress. Desondanks verwacht het samenwerkingsverband vanwege de grote hoeveelheid kennis, die beschikbaar is, dat de eerste reactor in 2027 draait en dat hij in 2030 commercieel beschikbaar is. De precieze vestigingsplaats van het prototype is nog niet gekozen. Wel is bekendgemaakt, dat het prototype ergens in de staat Wyoming zal komen. Er is bij Amerikaanse elektriciteitsbedrijven grote interesse voor de Natriumreactor. Dat zijn onder andere Duke Energy, Energy Northwest en PacifiCorp. Zij verklaarden bereid te zijn om het samenwerkingsverband te helpen met de commercialisatie van de technologie.
TerraPower ontwikkelt voorts de kweekreactor TWR en GEH een kleine kokendwaterreactor BWRX-300. Meer informatie over deze twee ziet u door op de desbetreffende reactornaam te klikken.
