Kenmerken van onderzoekreactor Pallas

Vermogensreactoren produceren veel warmte voor elektriciteitsproductie. Daarom is het warmteoverdragend oppervlak van de splijtstofelementen groot. Onderzoekreactoren produceren weinig warmte, maar veel neutronen. Die zijn nodig om bestralingen mee uit te voeren. Hun reactorkern is klein. Uit een kleine kern lekken immers veel meer neutronen, dan uit een grote. De grootte van een reactorkern van een onderzoekreactor bedraagt daarom ongeveer een kubieke meter.

Dat geldt ook voor Pallas, de nieuwe onderzoekreactor, die in Petten in aanbouw is. Er zijn van het ontwerp van Pallas niet veel gegevens bekend gemaakt. Wel is bekend, dat zijn thermische vermogen 25 MWth bedraagt. De Argentijnse firma INVAP heeft de Pallasreactor ontwikkeld. Deze reactorleverancier bouwde OPAL, de Open-Pool Australian Lightwater reactor. OPAL (20 MWth) kwam in 2007 in bedrijf en is een soortgelijke onderzoekreactor als Pallas. Voorts heeft INVAP nog onderzoekreactoren in Argentinië en Brazilië in aanbouw. Dat zijn respectievelijk de RA-10 (30MWth) en de RMB. Alle genoemde reactoren lijken wat hun systemen betreft sterk op elkaar.

De neutronenflux is een maat voor de intensiteit van de neutronen. Hij is gelijk aan de neutronendichtheid maal de gemiddelde snelheid van de neutronen. De eenheid van neutronenflux is: Aantal neutronen per seconde en per vierkante centimeter (n/cm2.s). OPAL heeft een flux van 2.E14 n/cm2.s en RA-10 doet 3.E14 n/cm2.s. (E14 wil zeggen veertien nullen toevoegen aan het getal, dat er voor staat. Dus 2.E03 is gelijk aan 2000). Op basis van deze gegevens is de geschatte neutronenflux van Pallas gelijk aan 2.50E14 n/cm2.s. Dat is fors meer dan de maximale flux van de Hoge Flux Reactor (HFR), die ongeveer gelijk is aan 1.E14 n/cm2.s, terwijl het vermogen van HFR 45 MWth bedraagt.

De genoemde onderzoekreactoren in Australië, Argentinië en Brazilië hebben niet de optie om in de reactorkern een bestralingsfaciliteit te plaatsen. Vanwege de gelijksoortigheid en het feit, dat Pallas net als die andere reactoren primair ten doel heeft om medische radio-isotopen te produceren, is de verwachting, dat ook Pallas deze optie niet heeft. De HFR heeft deze optie wel en biedt daardoor meer mogelijkheden voor bestralingsonderzoek aan splijtstoffen en constructiematerialen. Het aantal bestralingsposities van Pallas is niet bekend. Bij OPAL zijn het er een dertigtal. Vanwege de bestralingsfaciliteiten zijn onderzoekreactoren bij uitstek geschikt voor de productie van medische radio-isotopen.

De reactor van Pallas heeft een reactorvat, dat in een bassin is geplaatst. Dit reactortype heet daarom “Tank in Pool reactor” of ook wel Open Pool reactor. Dezelfde constructie is bij HFR toegepast. Ter verbetering van de neutroneneconomie hebben onderzoekreactoren neutronenreflectoren, die vlak naast de reactorkern zijn geplaatst. Bij Pallas en bij de andere reactoren van INVAP is dat zwaar water. In zo’n reflector vindt een opslingering van de neutronenflux plaats. Bij HFR bestaat de reflector uit elementen, die beryllium bevatten.

Het koelmiddel van Pallas is gewoon water ofwel in jargon lichtwater. Het reactorbassin en het splijtstofwisselbassin zijn eveneens met lichtwater gevuld. Net als bij HFR. Het koelmiddel stroomt bij Pallas van beneden naar boven door de reactorkern en de regelstaven steken aan de onderzijde door het reactorvat. Bij HFR is dit alles precies andersom. De maximale koelmiddeltemperatuur in de reactorkern is in alle gevallen lager dan 100 Celsius. Er treedt geen koken en geen drukverhoging op. De druk is het reactorvat is daardoor ongeveer gelijk aan die in het reactorbassin. Bij HFR is dat ook zo. Het opgewarmde water stroomt na de reactorkern door een warmtewisselaar en geeft zijn warmte af aan koelwater, dat uit het Noordhollands Kanaal komt en daarna de Noordzee in stroomt.

De splijtstof van Pallas is HALEU ofwel laagverrijkt uranium met een verrijkingspercentage van 19,75%. Die verrijkingsgraad is het maximum, dat vanuit oogpunt van non-proliferatie is toegestaan voor civiele reactoren. Ook HFR draait op dergelijke splijtstof.

Pallas en HFR hebben beide een splijtstofwisselbassin, dat grenst aan en tijdens splijtstofwisselen in verbinding staat met het reactorbassin. In het splijtstofwisselbassin vindt ook de interimopslag plaats van de uitgeputte splijtstofelementen.

Het aantal bestralingsposities van Pallas is niet bekend. Bij OPAL zijn het er een dertigtal. Vanwege de bestralingsfaciliteiten zijn onderzoekreactoren bij uitstek geschikt voor de productie van medische radio-isotopen.

Pallas heeft een eigen website, die u kunt bekijken door hier te klikken.