Mini-kernreactor “past in laadruimte vrachtwagen, en kan 1.000 huishoudens van stroom voorzien”

Een team ingenieurs van de Amerikaanse Brigham Young University heeft een ontwerp voor een mini-uitvoering van een gesmoltenzoutreactor klaar. De reactor kan, volgens hen, op veilige wijze in de laadruimte van een vrachtwagen geïnstalleerd worden.

Gesmoltenzoutreactoren (ook wel ‘MSR’s’ genoemd, of: molten salt reactors, red.) zijn één van de zovele innovaties binnen de wereld van de kernenergie.

Techmiljardair Bill Gates is alvast één van de vele grote namen die gefascineerd zijn door de technologie: zo bevat de kerncentrale die zijn bedrijf TerraPower in de Amerikaanse staat Wyoming aan het bouwen is, een energieopslagsysteem op basis van gesmolten zout. Dat kan fungeren als een batterij, en kan ook een energieboost geven tot 500 MW (megawatt) gedurende meer dan vijf uur.

Recent raakte nog bekend dat het Brits-Canadese bedrijf Moltex een nieuw ontwerp voor een MSR klaar heeft, en deze reactor tegen 2029 operationeel wil hebben.

Mini

Intussen blijkt er dus ook een mini-gesmoltenzoutreactor te zijn ontworpen.

Deze microreactor zou genoeg energie kunnen leveren om 1.000 huizen van stroom te voorzien, zo stelt professor Matthew Memmott, wiens team achter het ontwerp zit. De output van de gesmoltenzoutreactor zou ongeveer 10MWe moeten zijn.

Memmott’s onderzoeksteam zei dat alles wat nodig is om deze reactor (die 1,2 x 2,1 meter groot is) te laten werken, ontworpen is om op een 40-voets containertruck te passen. Naast het gemak dat de installatie geen uitgestrekte locatie behoeft, betekent het ook dat de mini-MSR stroom kan leveren op erg afgelegen plaatsen.

“Equivalent van siliciumchip”

“De afgelopen 60 jaar hebben mensen de onderbuikreactie gehad dat kernenergie slecht, groot en gevaarlijk is”, zegt Memmott in een persbericht.

“Die perceptie is gebaseerd op potentiële problemen voor de eerste generatie reactoren, maar de gesmoltenzoutreactor is het equivalent van een siliciumchip”, klinkt het. “We kunnen kleinere, veiligere en goedkopere reactoren hebben en die problemen uit de weg ruimen.”

Door de siliciumchip konden computers uitgroeien tot de kleine en efficiënte apparaten die ze vandaag zijn.

Verschil met gewone kernreactoren

MSR’s gelden dus als the next big thing. Maar wat is het verschil met ‘gewone’ kernreactoren?

De standaard kernreactor die wordt gebruikt is de lichtwaterreactor. Uraniumatomen worden gesplitst om energie te creëren, en de producten die overblijven stralen enorme hoeveelheden warmte uit. Ze worden bewaard in vaste brandstofstaven, en er wordt water door de staven geleid om alles koel genoeg te houden.

Als er niet genoeg koelwater is, kunnen de staven oververhit raken en loopt de hele installatie het risico te smelten (meltdown). De oplossing van het team van Memmott is om deze radioactieve elementen op te slaan in gesmolten zout in plaats van brandstofstaven.

Meltdowngevaar het hoofd geboden

In de MSR van de Brigham Young-universiteit worden tijdens en na de kernreactie álle radioactieve bijproducten opgelost in gesmolten zout.

Kernelementen kunnen gedurende honderdduizenden jaren hitte of radioactiviteit afgeven terwijl ze langzaam afkoelen. Daarom is kernafval zo gevaarlijk (en is het nog steeds zo moeilijk en duur om een plaats te vinden om het op te bergen).

Zout heeft echter een extreem hoge smelttemperatuur – 550°C – en het duurt niet lang voordat de temperatuur van deze elementen in het zout onder het smeltpunt zakt. Zodra het zout kristalliseert, wordt de uitgestraalde warmte geabsorbeerd in het zout (dat niet opnieuw smelt), waardoor het gevaar van een meltdown het hoofd wordt geboden.

“Zout onbeperkt recyclen”

Het grote voordeel van het ontwerp is dus dat het gevaarlijke kernafval kan worden weggewerkt, zo stipt de Amerikaanse universiteit aan. De producten van de reactie zitten veilig in het zout en hoeven niet elders te worden opgeslagen. Bovendien zijn veel van deze producten waardevol en kunnen ze uit het zout worden gehaald en verkocht.

Molybdeen-99, bijvoorbeeld, is een prijzig element dat wordt gebruikt bij medisch onderzoek: voor scans, bijvoorbeeld. Ook onder meer Kobalt-60, goud en platina kunnen uit het zout worden gehaald. Hierdoor ontstaat er in potentie dus helemaal geen nucleair afval.

“Toen we waardevolle elementen eruit haalden, ontdekten we dat we ook zuurstof en waterstof konden verwijderen”, zei Memmott. “Door dit proces kunnen we het zout weer helemaal schoon maken en hergebruiken. We kunnen het zout onbeperkt recyclen.”