Thoriumreactor met wisselkern

Kernenergie zou wel eens een nieuwe kans kunnen krijgen door de introductie van een nieuw type: de thorium gesmoltenzoutreactor. Directeur Dave LeBlanc van het Canadese bedrijf Terrestial Energy verwacht zijn eerste reactor in 2024 in bedrijf te hebben.

LeBlanc zei dit tijdens het Thorium-symposium van afgelopen vrijdag aan de TU in Delft. De druk bezochte aula blaakte van enthousiasme over het nieuwe reactortype, waarbij de technische kwesties die nog moeten worden opgelost niet werden gemeden.

Een van die kwesties is de houdbaarheid van het metaal dat het gesmolten zout, een mengsel van Lithium- en BerylliumFluoride, op een temperatuur van rond de 700 °C en onderworpen aan splijtingsproducten. Vooral bij een geplande levensduur van vijftig jaar kan de aantasting van de veelgebruikte Nikkel-Chroom-IJzerlegering Hastelloy een onoverzienbaar problemen vormen.

*De reactorkern met warmtewisselaars en pompen*

Terrestial Energy bedacht voor dit probleem een oplossing die er op papier in ieder geval heel elegant uit ziet: maak een onderscheid tussen de reactor met het primaire gesmolten zoutcircuit, de pompen en de warmtewisselaar aan de ene kant, en de sectie met het tweede circuit en de stoomturbine aan de andere kant. In de reactor wordt de metalen wand op de proef gesteld, dus vervang die na zeven jaar door een nieuwe, terwijl het deel met de stoomturbine gewoon blijft staan. Door de reactor maar voor zeven jaar te gebruiken omzeilt Terrestial Energy de lastig te bewijzen levensduur van vijftig jaar, wat de veiligheidsissues aanzienlijk vereenvoudigt.

Er zijn uiteraard ook nadelen: de aanpak vereist elke zeven jaar een nieuwe reactor, een bescheiden exemplaar van 100 MW kost volgens Blank al gauw 200 miljoen dollar. En deze aanpak creëert elke zeven jaar het afval van een reactor. De hoeveelheid langlevende splijtingproducten zijn echter een minimale fractie van wat bij een gewone kernreactor vrij komt, en er is nooit het risico van een fatale kernsmelt, want die kan bij een gesmolten zoutreactor eenvoudigweg niet voordoen. De reactor is bovendien voorzien van een koelmantel: dus mochten de pompen uitvallen en de temperatuur van de reactor stijgen, dan neemt het zout in de koelmantel de overtallige warmte op.

Volgens LeBlanc beschikt zijn bedrijf over voldoende investeringskapitaal, en wordt de tijd die het kost voordat de eerste thoriumreactor er staat vooral gedicteerd door de goedkeuringsprocedures die moeten worden doorlopen.

Tijdens het symposium passeerden ook andere variaties op de thoriumreactor de revue. Zo gebruikt het Amerikaanse Flibe Energy binnen de reactor twee gesmoltenzoutvloeistoffen, waarbij de inactieve aan de buitenkant zit waardoor de reactorwand het minder te verduren krijgt.

Transatomic Power gebruikt geen thorium maar laag verrijkt uranium. Dat maakt het mogelijk dat de reactor de bestaande grote hoeveel nucleair afval als brandstof gebruikt. Drijvende krachten achter deze reactor zijn Leslie Dewan en Mark Massie. Lees hier het interview met Leslie Dewan.