Gesmoltenzoutreactor: kerncentrale met minder radioactief afval

Een kerncentrale produceert kernenergie door het splijten van uranium. In het kernafval zit echter nog enorm veel onbenut uranium. De in ontwikkeling zijnde gesmoltenzoutreactor kan dit probleem verhelpen. Bovendien levert deze reactor meer energie.

Nadelen van traditionele kerncentrales

In een traditionele kerncentrale zit uranium opgesloten in vaste brandstofstaven. Door de intense energie die vrijkomt bij kernsplijting, raken de staven uitgeput en kunnen die na verloop van tijd zelfs slijten. Daarom worden ze al gewisseld als er nog maar 5% van het uranium daadwerkelijk is gespleten. De overige 95% verdwijnt als radioactief afval in de opslag, terwijl er nog veel bruikbare energie in zit. Dit is een groot nadeel, naast het ontstaan van het radioactieve afval zelf.

Voordelen van gesmoltenzoutreactor

Een Molten Salt Reactor (MSR) is een kernreactor die vloeibare brandstof gebruikt – uranium of thorium opgelost in gesmolten zout – in plaats van vaste brandstofstaven. Dit ontwerp leidt tot een hoger rendement, verbeterde veiligheid en minder nucleair afval in vergelijking met conventionele reactoren.

MSR's werken immers bij lagere druk, waardoor het risico op explosies afneemt, en hebben een zelfregulerende reactie, waardoor een meltdown onwaarschijnlijk is. Bij een stroomuitval stolt het zout namelijk, waardoor de reactie stopt (zelfregulerend).

Ze kunnen ook thorium gebruiken, een overvloedig alternatief voor uranium, wat een duurzamere brandstofcyclus mogelijk maakt. Dankzij de continue recycling van brandstof produceren MSR's aanzienlijk minder langlevend radioactief afval dan standaardreactoren.

Onderzoek aan TU Delft

Aan de TU Delft wordt gewerkt aan een reactor met gesmolten zout. Hierbij wordt het reactorvat gevuld met zout, dat zo heet wordt dat het vloeibaar wordt. Het uranium wordt dan opgelost in de zoutvloeistof. Het grote voordeel hiervan is dat een vloeistof niet kan beschadigen. Daardoor kan de brandstof (het uranium) veel langer in de reactor blijven en bijna volledig worden benut.

Daarnaast kan de gesmoltenzoutreactor ook ander kernafval verwerken, zoals plutonium. Dit kan ontstaan als restproduct wanneer uranium in de reactor wordt bestraald en is ook radioactief. In de gesmoltenzoutreactor kan plutonium juist dienen als brandstof. Zo ruim je dus oude rommel op, terwijl je nieuwe energie maakt.

Technologie met potentie

Terwijl er in China al een gesmoltenzoutreactor staat, bevinden we ons in Europa nog in de onderzoeksfase. Door de klimaatsverandering en de toenemende geopolitieke spanningen is er evenwel weinig tijd te verliezen. Het is een technologie met een enorm potentieel, die sneller moet worden ontwikkeld. Als deze technologie zich bewijst, kan hij tot honderd keer minder langlevend kernafval leiden.

Een belangrijke uitdaging hierbij is wel de corrosie die optreedt bij de hoge temperaturen, waardoor het gesmolten zout materialen kan aantasten. De vloeibare brandstof vereist geavanceerde materialen en beheer. De hoge temperatuur van de reactor is dan weer ideaal voor industriële warmtelevering en stroomopwekking.

Referentie: TU Delft - Een verfrissende stap in onderzoek gesmoltenzoutreactoren