Kleine modulaire reactor (SMR)
Sinds ruim tien jaar zijn een toenemend aantal reactorleveranciers bezig om kleine en middelgrote kernreactoren te ontwikkelen. De verwachting is dat ze voor 2030 op de markt komen. De Engelse aanduiding voor deze reactoren is SMR, wat staat voor Small Modular Reactor, dan wel voor Small or Medium-sized Reactor. Kenmerkend is, dat ze een eenheidsgrootte hebben, die ligt tussen 50 en 500 MWe. De vrij kleine eenheidsgrootte en met name het modulaire karakter maakt de bouw op de vestigingsplaats een stuk eenvoudiger. De bouwtijd kan daardoor fors omlaag in vergelijking met die van een gewone kerncentrale. Bovendien kan de eerste eenheid al opstarten als de volgende eenheden nog in aanbouw zijn. Voorts is er het pluspunt, dat de kwaliteit gemakkelijker te bewaken is, omdat de productie van de modulen seriematig in een fabriek gebeurt.
Het verrijkingspercentage van de splijtstof van de SMR is meestal hoger dan die van de lichtwaterreactoren van gewone kerncentrales. De splijtstof voor alle civiele kernreactoren is laagverrijkt uranium. Dat is LEU ofwel low enriched uranium. Deze splijtstof heeft een maximale verrijkingsgraad van 20%. Deze grenswaarde is gekozen vanwege de non-proliferatie. De gewone lichtwaterreactoren draaien op een verrijking van minder dan 5%. De kritieke massa van dergelijke splijtstof bij afwezigheid van een moderator weegt ongeveer honderd ton. Bij een verrijkingsgraad van 20% is dat ongeveer één ton. Splijtstof met een verrijkingspercentage tussen 5% en 20% heet HALEU ofwel high-assay low-enriched uranium. Voor een kleine modulaire reactor, een SMR, is HALEU van 19,75% meer geschikt dan splijtstof met een verrijkingsgraad van 5%. Vanwege het bovenstaande is de reactorkern veel kleiner. De opbrand is met maximaal 100 MWd/kg hoger dan die van een gewone lichtwaterreactor, die ongeveer 40 MWd/kg haalt. Daardoor is de geproduceerde hoeveelheid uitgeputte splijtstof per kiloWattuur kleiner.
Alle genoemde factoren hebben een gunstig effect op de elektriciteitopwekkingskosten. In de Verenigde Staten zijn tien SMRs in ontwikkeling. Zeven daarvan zullen HALEU gaan gebruiken.
De vergunningverlening van de SMR vormt nog een probleem, omdat het hele vergunningenstelsel op de grote eenheden met vermogen tussen 1000 en 1600 MWe is gericht. Het Internationaal Atoom Energie Agentschap (IAEA) heeft daarom het initiatief genomen om langs een tweetal sporen de criteria voor de kleine modulaire reactor (SMR) te harmoniseren en te standaardiseren. Het eerste spoor leidt tot een algemeen geldend stelsel van uniforme veiligheidsgrondslagen, –voorschriften en –richtlijnen. Leveranciers van SMRs zullen moeten aantonen, dat hun ontwerp voldoet aan de vermelde criteria in dat stelsel. Het IAEA stimuleert ook de samenwerking tussen de vergunningverlenders van de verschillende landen op dit gebied. Het tweede spoor betreft een praktische industriële aanpak, die is gericht op een seriematige productie van SMRs. Daarnaast werken de vergunningverleners in de landen, waar de ontwikkeling van de SMR plaatsvindt, vaak onderling samen.
De ontwikkeling van de SMRs vindt onder andere plaats in landen als Canada, Engeland, Frankrijk en de Verenigde Staten. Er bestaan inmiddels tientallen ontwerpen voor de SMR. Daar zitten lichtwaterreactoren tussen, maar ook hogetemperatuurreactoren en zelfs een enkele snelle kweekreactor. Enkele voorbeelden zijn de drukwaterreactoren NuScale, NuWard en Rolls-Royce SMR, als ook de snelle kweekreactor Natrium. U kunt de kenmerken van deze reactoren zien door op de desbetreffende naam te klikken. Meer kleine en middelgrote kernreactoren treft u aan in de lijst met innovatieve kernreactoren.
