Volgend jaar gaat in China voor het eerst een kernreactor in gebruik waarvan de nucleaire brandstof is ingepakt in bollen van grafiet. Het gaat om twee zogeheten pebble-bedreactoren van elk 105 MW.

Het bericht over de Chinese vorderingen met dit nieuwe type kerncentrale is afkomstig van MIT Technology Review. Volgens directeur Zhang Zuoyi van het Institute of Nuclear and New Energy Technology van de Tsinghua Universiteit worden de beide eenheden volgend jaar november in gebruik genomen.

Opbouw van de in grafiet ingepakte uraniumbrandstof.

Het gaat om zogeheten gasgekoelde pebble-bedreactoren. Het verrijkte uranium zit, omhuld door beschermende lagen, opgesloten in grafietbollen. Dit oorspronkelijk door de Amerikaan Farrington Daniels bedachte concept is later doorontwikkeld in Duitsland, waar men midden jaren tachtig van de vorige eeuw nooit verder is gekomen dan een kleine demonstratiereactor.  China heeft het ontwerp opgepakt en de afgelopen vijftien jaar benut om het concept door te ontwikkelen tot een volledig operationele reactor.

Brandwerend

Het grafiet rond de bollen dient als moderator dat ervoor zorgt dat de kernreactie aan de gang blijft. Het risico op het in brand vliegen van het grafiet, wat gebeurde bij het kernongeluk in Tsjernobyl, wordt weggenomen door het grafiet speciaal daarvoor te prepareren en door het uranium te omgeven met het brandwerende siliciumcarbide.

Werkingsprincipe van de pebble-bedreactor.

Het afvoeren van de warmte van de kernreactie gebeurt met heliumgas, dat de warmte vervolgens afstaat aan een secundair watercircuit, waarvan de stoom een generator aandrijft. Om de uraniumbrandstof te verversen worden de 6 cm grote grafietbollen voortdurend af- en aangevoerd.

Vanwege de configuratie van de reactor wordt deze inherent veilig genoemd. Als de koeling met helium faalt en de temperatuur in de reactor oploopt, blijven de grafietbollen in tact, terwijl het kernsplijtingsproces uitdooft.

In China is de bouw van beide reactoren vrijwel voltooid, de komende achttien maanden worden benut om het apparaat te testen, waarna de splijtingsreactie op gang wordt gebracht. Het zou dan voor het eerst zijn dat met dit type reactor een productie-eenheid daadwerkelijk operationeel  wordt. Functioneren beide reactoren goed, dan is de volgende stap de bouw van een 600 MW centrale.

Splijtstofcyclus

De pebble-bedreactor mag dan inherent veilig zijn, zonder problemen is het apparaat niet. De aan- en afvoer van de grafietbollen is kwetsbaar, en was bij de Duitse proefreactor oorzaak van problemen. Ook de behandeling van de brandstof is complex en kostbaar. Dat betreft zowel het maken van de grafietbollen als de verwerking van de gebruikte bollen. Volgens het bericht van MIT Technology Review moet grootschalige toepassing zorgen voor reductie van de kosten. China wil het splijtingsafval opwerken, op een soortgelijke manier zoals nu ook met de gebruikte splijtstofstaven gebeurt die bij de Europese kerncentrales gangbaar zijn.