Kernenergie verduurzamen
Kunnen we straks de CO2-vrije energievoorziening aanvullen met duurzame en veilige thoriumreactoren? Reactorfysicus Jan Leen Kloosterman vindt dat Europa daar in moet investeren.
Het zal omstreeks 2005 geweest zijn dat reactorfysicus prof.dr.ir. Jan Leen Kloosterman op het spoor kwam van de thoriumreactor. Tot die tijd was het onderzoek bij het Reactorinstituut Delft (RID) gericht op de ontwikkeling van een veilige reactor die onmogelijk in een melt-down terecht zou kunnen komen. Kloosterman wilde kernenergie verder verduurzamen door langlevend kernafval te voorkomen. Dat kan door thorium als kweekstof te nemen in plaats van uranium. De langstlevende isotopen moeten dan driehonderd jaar bewaard worden, in plaats van duizenden jaren bij de huidige uraniumreactoren.
Alleen vereist de thoriumcyclus een heel ander reactorontwerp. Thorium en splijtingsproducten zijn opgelost in gesmolten zout dat als koelmiddel door de reactor stroomt. Warmtewisselaars transporteren de hitte van de kern (750 graden) naar stoomturbines. Zo’n reactor wordt een MSR genoemd (molten salt reactor).
“Het veiligheidsconcept van een MSR is compleet anders dan van de reactoren die we nu hebben,” vertelt Kloosterman. “We zijn gewend de splijtstof in de kern te houden. Daar mag niks mee gebeuren. Het concept van de MSR is juist dat je de splijtstof moet kunnen laten vloeien.” Bij oververhitting smelt een plug onderin de reactor en het zout met splijtstof stroomt dan de reactor uit. Passieve veiligheid, noemen ingenieurs dat.
Kloosterman weet dat bij een CO₂-vrije energievoorziening de energie van zon en wind aangevuld zal moeten worden met tientallen procenten vermogen uit centrales, zoals kernenergie. De vraag is: doen we dat met verbeterde uraniumreactoren, of toch liever met duurzame en passief veilige thoriumreactoren?
Ze zijn er nog niet
Eigenlijk een makkelijke vraag. Het probleem is alleen: thoriumreactoren zijn er nog niet. Delftse onderzoekers werken al sinds 2010 samen met Europese collega’s aan het ontwerp, de veiligheid en simulaties van gesmolten-zoutreactoren. “In de EU hebben we nu een goed beeld van hoe zo’n reactor zich gedraagt.”
De volgende stap is een experimentele opstelling waarin onderzoekers aan de slag kunnen met grote hoeveelheden gesmolten zout om te leren hoe het zich gedraagt en in hoeverre dat overeenstemt met de simulaties. De kosten voor zo’n grootschalige opstelling en de ontwikkeling van een prototype MSR schat Kloosterman op 200 miljoen euro.
Bij een lobby met de technische universiteiten en NRG in Petten bij ministeries in het kader van de energietransitie merkte Kloosterman dat de datum waarop de thoriumreactor grootschalig zou kunnen bijdragen voor politici te ver is. Hun horizon voor de klimaatdoelstellingen staat op 2030.
De Verenigde Staten en China investeren intussen wel volop in de ontwikkeling van de thoriumreactor. Kunnen we die straks niet gewoon importeren? “Om dit type reactor te kunnen bedrijven heb je echt heel wat ervaring nodig met gesmolten zouten. Ik denk dat Europa daar zelf in moet investeren. Zeker als het je energievoorziening betreft, moet je je niet afhankelijk maken van het buitenland.”