Terrapower, het kernreactorconstructiebedrijf van techmiljardair Bill Gates, is door de Amerikaanse federale regering geselecteerd om de ‘levensvatbaarheid van kernenergie’ aan te tonen. Dat meldt CNBC. Gates is ervan overtuigd dat zijn geesteskind de meest geavanceerde en duurzame nucleaire technologie van de toekomst kan leveren. Maar hoe onderbouwt hij dit?

In het kader van het Advanced Reactor Demonstration Program (ARDP) streeft Terrapower ernaar ‘een volledig functionele geavanceerde kernreactor te bouwen binnen 7 jaar na de toekenning’, aldus het Office of Nuclear Energy van het Amerikaanse energieministerie. Gates is, nadat hij zich inlas over kerninnovatie, stellig overtuigd geraakt van kernenergie als duurzame toekomstkeuze. Hij haalt vier redenen aan waarom zijn Terrapower moet gecontracteerd worden om geavanceerde atoomcentrales te bouwen.

1. Een veiliger koelsysteem

Bij kernsplitsing, een proces waarbij atomen splitsen en een grote hoeveelheid energie vrijkomt, komt veel warmte vrij. In conventionele kerncentrales, de zogeheten lichtwaterreactoren, neemt water die warmte op en verandert die in stoom. De stoom laat vervolgens een turbine draaien om elektriciteit te produceren.

Het probleem is dat die stoom zich ook kan ophopen en druk kan creëren binnenin een reactor, wat een explosie kan veroorzaken.

TerraPower’s Natrium-centrale gebruikt daarom een andere methode, die decennia geleden werd uitgevonden: vloeibaar natrium als koelmiddel. Vloeibaar natrium heeft een hoger kookpunt en kan veel meer warmte absorberen dan water. Daardoor wordt er geen hoge druk in de reactor opgebouwd.

Dit werkt als volgt: het vloeibaar natrium geeft in een warmtewisselaar de warmte door aan een secundaire natriumkring. Die secundaire natriumkring is nodig om te voorkomen dat bij een lek van de warmtewisselaar het radioactieve natrium van de primaire natriumkring reageert met water en explodeert. Dit zou er immers voor zorgen dat radioactief natrium in het milieu terecht komt.

Het is de secundaire natriumkring die de stoom opwekt door het water te verdampen. Die stoom drijft dan weer een stoomturbine aan, die verbonden is met de generator.

‘Vloeibaar natrium heeft bepaalde verbeterde thermochemische eigenschappen in vergelijking met water, die het risico kunnen verlagen’, zegt Brett Rampal, directeur nucleaire innovatie bij de non-profit Clean Air Task Force.

Bovendien is het koelsysteem van TerraPower niet afhankelijk van een externe energiebron om te kunnen werken in geval van een noodstop van een reactor. In plaats daarvan werkt het systeem via de warme lucht die opstijgt uit de natuurlijke circulatie binnen het systeem, een zogeheten reactorvat-luchtkoelsysteem, of RVACS.

Dit kan ongelukken voorkomen zoals in de Fukushima Daiichi-centrale in Japan. Nadat een aardbeving de reactor van de centrale stillegde, viel het back-up koelsysteem uit.

2. Technologie die energie opslaat zoals een batterij dat doet

De Natrium-technologie kan warmte opslaan in tanks van gesmolten zout voor toekomstig gebruik, ‘net als een batterij’, meent Terrapower-CEO Chris Levesque. De technologie is vergelijkbaar met die welke wordt gebruikt in zonnecentrales. (Daar wordt de techniek gebruikt om energie op te slaan voor wanneer de zon niet schijnt).

Deze opslagcapaciteit kan het vermogen van een Natrium reactor-installatie gedurende vijf uur verhogen van ongeveer 345 megawatt tot 500 megawatt, aldus Levesque.

‘Het is het eerste nucleaire concept waarin grootschalige energieopslagmogelijkheden zijn geïntegreerd’, zegt Levesque. ‘Dit lost een echte uitdaging op waarmee staatsbedrijven worden geconfronteerd wanneer ze plannen maken voor de lange termijn. Want het levert een serieuze bijdrage aan het koolstofvrij maken van de economie.’

3. Zorgt voor goedkopere bouwkosten

Vaak kunnen de bouwkosten van een conventionele kerncentrale in de miljarden lopen. (Twee eenheden die worden gebouwd in Plant Vogtle in Georgia zullen bijvoorbeeld naar verwachting meer dan 25 miljard dollar kosten, volgens ramingen van analisten geciteerd door Reuters).

De streefkosten voor een commerciële Natrium-centrale bedragen volgens TerraPower 1 miljard dollar aan kapitaaluitgaven. Dat omvat de kosten voor engineering, aankoop en constructie van de centrale.

De lagere kostenraming is gedeeltelijk toe te schrijven aan het feit dat Natrium-installaties bij lagere druk werken (vanwege het vloeibare natrium); ‘zij vereisen niet dezelfde zware, dure constructiematerialen’, aldus Levesque.

TerraPower-installaties zijn ook kleiner dan conventionele installaties, wat ‘belangrijk is voor het verlagen van de kapitaalkosten’, klinkt het nog.

4. Zorgt voor minder kernafval

Wellicht het allerbelangrijkste struikelblok bij kernenergie: het afval, dat eeuwenlang radioactief blijft. Maar: de geavanceerde reactoren van Terrapower zouden minder van die troep produceren. Daarvoor zorgt immers de Natrium-technologie, waarbij radioactieve uraniumbrandstof (die kernreactoren aandrijft) veel efficiënter en vollediger wordt gebruikt dan in conventionele centrales, meent Levesque.

‘Dit is mogelijk door een zeer nauwkeurig reactorontwerpproces waarbij gebruik wordt gemaakt van de huidige krachtige computertechnologie en geavanceerde materialen. Zo neemt de verbruikte brandstof per gigawattuur opgewekte energie 2/3 minder volume in dan de huidige reactoren’, klinkt het nog.

Verkeerde keuze

Toch menen sommigen nog steeds dat kernenergie de verkeerde keuze is voor een koolstofarme toekomst.

Zo heeft de Union of Concerned Scientists (UCS), een non-profit groep van 250 wetenschappers en aanverwante professionals, op 18 maart een 140 pagina’s tellende verwerping gepubliceerd van de ‘geavanceerde nucleaire’ reactorontwerpen van Terrapower. ‘Ondanks de hype eromheen, voldoet geen van de niet-lichtwaterreactoren op de tekentafel die we hebben onderzocht aan al onze eisen’, valt daarin te lezen.

(tb)