Onderzoekers in de VS hebben een innovatieve manier gevonden om kernreactoren langer te laten draaien, efficiënter brandstof te gebruiken en tegelijkertijd het kernafval drastisch te verminderen – een mogelijke doorbraak voor de toekomst van kernenergie.
Kernenergie levert enorme hoeveelheden stroom zonder CO2-uitstoot en neemt weinig ruimte in vergeleken met zonne- of windenergie. Toch blijft de technologie wereldwijd controversieel. In Nederland komt bijvoorbeeld slechts ongeveer 4% van de elektriciteit uit kernsplijting. In de VS ligt het hoger, met ongeveer 20%.
Volgens de studie, gepubliceerd in Advanced Materials Interfaces, kan een nieuwe aanpak van de splijtstof de levensduur van kernreactoren verlengen en tegelijkertijd de hoeveelheid radioactief afval sterk verminderen. Dit zou een belangrijke stap kunnen zijn in het aantrekkelijker maken van kernenergie wereldwijd.
Het probleem met splijtstof
Tijdens gebruik zwelt metallische kernsplijtstof door de productie van splijtingsproducten. Hierdoor komt de brandstof herhaaldelijk in contact met de beschermende cladding, de mantel die voorkomt dat radioactief materiaal ontsnapt.
Na verloop van tijd degradeert de cladding, wordt bros en moet de brandstof vroegtijdig worden verwijderd. Dit beperkt de efficiëntie van de reactor en verhoogt de hoeveelheid afval.
Innovatie verlengt levensduur van brandstof en reactor
Onderzoekers van de University of Mississippi, onder leiding van Samrat Choudhury, hebben een methode ontwikkeld om splijtingsproducten binnen de brandstof zelf vast te houden. Hierdoor zwelt de brandstof minder en blijft de cladding intact.
Dit doen ze door kleine deeltjes uranium-nitride in de brandstof te verwerken. Die deeltjes vangen de splijtingsproducten op en verminderen interne defecten in het materiaal, waardoor de brandstof langer veilig in de reactor kan blijven
“Als je de brandstof langer in de reactor kunt laten en alle beschikbare energie eruit haalt, vertraag je de ophoping van gebruikte splijtstof.” Aldus Indrajit Charit, voorzitter van de afdeling Nuclear Engineering aan de University of Idaho. Door de brandstof efficiënter te benutten, kan de reactor meer energie leveren uit dezelfde hoeveelheid splijtstof, terwijl minder afval ontstaat.
Impact op veiligheid en duurzaamheid
De nieuwe aanpak kan reactoren niet alleen langer laten draaien, maar maakt kernenergie ook veiliger en milieuvriendelijker. Minder kernafval betekent een kleinere ecologische voetafdruk en minder uitdagingen bij opslag en verwerking.
Choudhury benadrukt: “Als we de gebruiksduur van splijtstof verlengen, kunnen we de hoeveelheid afval aanzienlijk verminderen. En hoe kleiner het afvalprobleem, hoe makkelijker kernenergie maatschappelijk te accepteren wordt.”
Veelbelovend, maar nog niet klaar
Hoewel de resultaten veelbelovend zijn, moet de technologie nog onder realistische reactoromstandigheden worden getest. Het team werkt nu aan het verfijnen van de brandstof en zoekt industriële partners voor proefprojecten.
Charit: “Dit soort technologieën heeft tijd nodig om te rijpen, maar dit is een eerste belangrijke stap richting efficiëntere en duurzamere kernenergie.”
Strategische kansen voor de energietransitie
Deze doorbraak laat zien hoe materiaalonderzoek en innovatie kunnen bijdragen aan een veiliger, efficiënter en milieuvriendelijker kernenergiesysteem. In een wereld waar stabiele baseload energie steeds belangrijker wordt, zou dit een gamechanger kunnen zijn voor landen die hun kernenergiecapaciteit willen uitbreiden.
De studie onderstreept dat dit een van de eerste concrete stappen is richting kerncentrales die langer draaien, meer energie leveren en minder afval produceren – een veelbelovende vooruitblik op de kernreactor van de toekomst.
