Tweet

Nieuwe toekomst voor kernafval /1 reactie

Samen met haar studiegenoot Mark Massie ontwikkelde Leslie Dewan een kernreactor die nucleair afval omzet in elektriciteit. Deze kernreactor zou er dan voor gaan zorgen dat het wereldwijde nucleaire afval gaat verminderen en dat er groene energie uit geproduceerd wordt.

Het maatschappelijk verzet tegen kernenergie is groot. Rampen als Three Miles Island (1979), Tsjernobyl (1986) en Fukushima (2011) staan nog in het geheugen gegrift van het grote publiek. Daarnaast speelt nog mee dat men zich grote zorgen maakt over de opslag van radioactief afval en de distributie van kernwapens. Het bouwen van nieuwe kerncentrales is bovendien een bijzonder kostbare bezigheid. Zo zijn in Finland de kosten en de bouwtijd voor een nieuwe kerncentrale verdubbelt.

Gesmolten zoutreactor

De reactor die Dewan ontwikkeld heeft bouwt voort op de gesmolten zoutreactor. Deze reactor was in de jaren zestig in gebruik in de Verenigde Staten. Technologisch gezien is de zoutwaterreactor veel beter dan de lichtwaterreactor. Bij deze reactor werden geen vaste uraniumpillen gebruikt, wat wel gebruikelijk is bij kernreactoren. De zoutreactor gebruikt een oplossing van uraniumfloride in vloeibaar zout. Bij een werktemperatuur van 600 graden is de oplossing zo dun als water. Lichtwaterreactoren waren al verder ontwikkeld toen de energiecrisis uitbrak en er dringend energie nodig was. De belangstelling voor de zoutwaterreactor neemt de afgelopen jaren weer toe, vooral nu het uranium vaak vervangen is door thorium. De vernieuwde belangstelling voor zoutwaterreactoren met thorium is de afgelopen jaren alleen maar toegenomen. Thorium kent meer voordelen dan uranium; zo is thorium beter beschikbaar dan uranium en is er minder van nodig om energie op te wekken. Ook is het vrijwel onmogelijk om nucleaire wapens van thorium te maken.

Aanpassingen

Door ander zout te gebruiken, maakt Dewan het mogelijk om dertig keer meer uranium te kunnen oplossen dan een reguliere reactor. Door dit andere zout is het mogelijk om laagverrijkt uranium en radioactief afval te gebruiken. Ook zou het mogelijk zijn om het nucleaire materiaal uit kernwapens te gebruiken mits dit voldoende verdund is met uranium. Een andere aanpassing van Dewan is de moderator. De moderator is het materiaal dat de snelle neutronen die vrijkomen bij kernsplitsing afremt tot een snelheid waarbij ze weer nieuwe splijtingsreacties kunnen veroorzaken. De moderator die eerst gebruikt werd bij gesmolten zoutreactor was grafiet, wanneer dit vervangen wordt door waterstof in de vorm van zirkoniumhydraat werkt dit veel effectiever. De neutronen worden namelijk veel sneller afgeremd met deze moderator waardoor er minder neutronen verloren gaan. Ook volstaat een kleinere reactor, omdat er meer langzame neutronen behouden blijven.

Veiliger

De gesmolten zoutreactor is veiliger dan andere kerncentrales. Zo staat de reactor niet onder druk, waardoor de kans op scheuren vrijwel onmogelijk is. Dit gebeurde wel met de reactor in Tsjernobyl, waardoor er radioactief materiaal vrij kwam. Ook een ‘meltdown’ is onmogelijk bij de gesmolten zoutreactor doordat er onderin een gesmolten prop zout zit. Wanneer de kernreactor oververhit raakt smelt deze massa en stroomt de inhoud van de reactor in een grote opvangbak. De radioactieve stoffen zijn actief gebonden aan het zout waardoor er ook geen radioactiviteit vrij kan komen. Als het probleem vervolgens is opgelost, wordt het zout verwarmd en weer teruggepompt in de reactor.

Duurzamer

Door de hogere concentratie van hogere opgeloste uranium en het grotere aantal langzame neutronen in de reactor is er sprake van efficiënte omzetting. Hierdoor wordt alle splijtstof gebruikt. Dat heeft als voordeel dan de reactor 20 tot 25 jaar kan draaien op dezelfde splijtstof. Bij andere reactoren moet deze een keer in de paar jaar vervangen worden. Het belangrijkste voordeel is nog wel dat het afval dat uit de centrale komt maar slechts vierhonderd jaar radioactief blijft. Dit lijkt veel, maar is niets vergeleken met het afval dat dat nu geproduceerd wordt. Dit afval blijft namelijk 30.000 tot 40.000 jaar radioactief.

Prototype in de maak

Op dit moment zitten Dewan en haar collega’s nog in de ontwerpfase. Over zes jaar willen zij beginnen met het bouwen van een prototype. Wanneer deze goed zou werken zou er een begin gemaakt kunnen worden met het bouwen van commerciële reactors. De reactors hoeven ook niet enorm te zijn, zo zou er een reactor gebouwd kunnen worden die een afgelegen dorp van stroom kan voorzien in twee containers. De kosten per kilowattuur zullen ook vergelijkbaar zijn aan wat een centrale nu kost, al is dit nog niet zeker. De hoogte van de kosten hangt niet alleen af van de technische hordes die nog genomen moeten worden, maar ook van de regelgeving van overheden. De verwachting is namelijk dat deze alleen nog maar strenger zal worden de komende jaren.