Xe-100

Type: SMR HTGR, Hoge Temperatuur Gasgekoelde  Reactor – VS

Onderstaand zijn de nieuwsberichten vermeld, die op de Xe-100 betrekking hebben.

Achtergrondinformatie:

De Xe-100 is een SMR met een Hoge Temperatuur Gasgekoelde Reactor (HTGR) van het type kogelbedreactor. Het relatief jonge Amerikaanse bedrijf X-Energy Reactor Company LLC ontwikkelt sinds het jaar 2015 deze reactor, als ook de kogelvormige splijtstofelementen. Zo’n splijtstofelement is een grafietkogel met een diameter van 6 cm. In elk element zitten 18 000 kleine splijtstofbolletjes (diameter 0,5 mm), die allemaal zijn voorzien van enkele coatings. De diameter van het gecoate bolletje is ongeveer 0,9 mm. De buitenste coating is siliciumcarbide (SiC). Deze splijtstofvorm staat bekend onder het acroniem TRISO. De coatings zijn tot een temperatuur van 1600 Celsius ondoordringbaar voor kernsplijtingsproducten. Dat betekent, dat beneden die temperatuur alle radioactieve stoffen in de uranium bolletjes opgesloten blijven. De splijtstof is een mengsel van uraniumcarbide (UC) en uraniumdioxide (UO2) en heet uraniumoxicarbide (UCO). Haar verrijkingsgraad is 15,5%.

Bij het ontwerp van de reactor is er rekening mee gehouden, dat de splijtstoftemperatuur onder alle omstandigheden en op alle plaatsen in de reactor lager blijft dan 1600 Celsius. Zelfs bij een ongeval, waarbij alle koeling wegvalt en de reactorkern opwarmt vanwege de nawarmte, de  vervalwarmte van de radioactieve stoffen. Een actieve noodkoeling van de reactor is overbodig. De noodkoeling is geheel passief. Door geleiding  en stralingswarmte stroomt de nawarmte naar de omgeving weg. Omdat de reactor een negatieve temperatuurcoëfficiënt heeft, schakelt de reactor zichzelf uit bij zo’n ongeval. Vanwege het vrij grote vermogen van 200 MWth zit de reactor in een lang slank reactorvat, waarin continu 220 000 kogelvormige splijtstofelementen langzaam van boven naar beneden zakken. Splijtstofwisselen gebeurt tijdens het reactorbedrijf. De splijtstofelementen gaan zes keer door de reactor en zijn dan uitgeput. De overreactiviteit van de reactor is daardoor heel klein. Vanwege al deze goede eigenschappen is de reactor in hoge mate inherent veilig. De koeling van de reactorkern vindt plaats met helium, dat van bovenaf door de kern stroomt en dan zijn warmte afgeeft in een stoomgenerator of een warmtewisselaar. Die component bevindt zich schuin onder het reactorvat.

Het ontwerp van een kerncentrale bestaat uit vier eenheden, die elk 80 MWe leveren. In plaats van elektriciteit kunnen ze ook hoge temperatuur warmte produceren voor industriële toepassing of voor waterstofproductie door water thermisch te splitsen. Het vermogen is dan 200 MWth bij een temperatuur van 750 Celsius.

De kogelbedreactor is in de jaren zestig van de vorige eeuw ontwikkeld in Jülich/Duitsland. Aanvankelijk was hij een redelijk succes. Toen de weerzin van de Duitsers tegen kernenergie toenam, is de ontwikkeling gestopt en is de technologie overgedragen aan China. Voorgaande reactoren van de Xe-100, inclusief de Duitse, waren niet altijd een succes vanwege optredende materiaalproblemen, die samenhingen met de hoge temperatuur aan de uitgang van 950 Celsius.

Stand van de ontwikkeling:

X-Energy Reactor Company LLC kreeg voor de ontwikkeling van de reactor en en de splijtstofelementen een subsidietoezegging van $ 1,2 miljard (€ 1,1 miljard) van het Amerikaanse Energieministerie Department of Energy (DoE). De eerste kerncentrale met vier reactoren komen naast de Columbia kerncentrale in de staat Washington. X-Energy sloot daartoe een overeenkomst af met de eigenaar van die kerncentrale, Energy Northwest. Het voornemen van de beide bedrijven is om elders in de staat nog acht reactoren te bouwen. Verder selecteerde het chemieconcern DOW de reactor voor zijn fabriek in Texas. DOW en DoE dragen de voorbereidingskosten samen. X-Energy en DOW zullen op korte termijn een vergunningaanvrage voor de bouw indienen bij de Amerikaanse vergunningverlener Nuclear Regulatory Commission (NRC). Het doel is om met de bouw in 2026 te beginnen.

In maart 2024 is tijdens een presentatie op een bijeenkomst van de Zuid-Afrikaanse landbouworganisatie South African Agri Initiative (SAAI) bekendgemaakt, dat deze organisatie een samenwerkingsverband is aangegaan met de Amerikaanse private equity firma C5 Capital. De afspraak is, dat ze een privaat elektriciteitsbedrijf oprichten en dat C5 een bedrag van 9 miljard rand, ofwel $ 500 miljoen, investeert in de bouw van modulaire kogelbedreactoren met in totaal een vermogen van 300 MWe. Nu heeft C5 Capital een grote Zuid-Afrikaanse investeerder, die een haalbaarheidsstudie leidde naar dat project. Voorts is C5 Capital grootaandeelhouder van de X-Energy Reactor Company LLC. Zuid-Afrika ontwikkelde ook zijn eigen kogelbedreactor, de HTMR 100. Het streven is, dat het nieuwe private elektriciteitsbedrijf al in 2027 de eerste SMR opstart. Of dat reactoren van het type Xe-100 of  HTMR 100 zullen zijn, is niet bekendgemaakt. De Xe-100 is trouwens voor een groot deel ontwikkeld door geëmigreerde Zuid-Afrikaanse ingenieurs.

De Canadese vergunningverlener Canadian Nuclear Safety Commission (CNSC) gaf in januari 2024 een positief oordeel af over het ontwerp. Dat gebeurde in het kader van een beoordeling, die aan de feitelijke vergunningaanvrage vooraf gaat.

Amazon besloot in het najaar van 2024 een bedrag van $ 500 miljoen te investeren in de verdere ontwikkeling van de Xe-100. Het doel is, dat deze reactoren in 2039 een vermogen van 5 GWe aan Amazon leveren.

De Amerikaanse firma X-Energy richtte een gelijknamige Engelse dochteronderneming op. Het plan is om een veertigtal eenheden van het type Xe-100, ofwel een tiental centrales, te bouwen op de vestigingsplaats Hartlepool, Teeside, in het noordoosten van Engeland. Ze moeten kort na 2030 in bedrijf gaan. Het streven is, dat Engelse bedrijven voor 80% van het investeringsbedrag toeleveren.

Referenties

De volgende nieuwsberichten hebben betrekking op de Xe-100. U kunt ze lezen door op de desbetreffende titel te klikken.

1. “VS ontwikkelt innovatieve kerncentrales” van 20 januari 2015;
2. “Nieuw type kogelbedreactor” van 31 maart 2017;
3. “Kleine modulaire hoge temperatuur reactor gooit hoge ogen” van 4 februari 2024;
4. "Zuid-Afrikaanse kogelbedreactor komt er dankzij Amerikaanse private equity firma toch" van 2 april 2024;
5. “Engeland bereidt komst van kleine hoge temperatuur reactor voor” van 29 april 2024;
6. “Amazon, Google en Microsoft hebben straks hun eigen kernenergie” van 28 oktober 2024.