Wat nu vooral een restproduct van uraniumverrijking is, kan in de toekomst een waardevolle energiebron worden. De Nederlandse reactorontwikkelaar Thorizon gaat samen met uraniumverrijker Urenco onderzoeken of verarmd uranium als brandstof kan dienen voor een nieuwe generatie gesmoltenzoutreactoren. Daarmee zou kernenergie aanzienlijk meer energie uit dezelfde hoeveelheid uranium kunnen halen.
Thorizon en Urenco maakten op 8 oktober bekend een samenwerkingsovereenkomst te hebben ondertekend. De bedrijven onderzoeken niet alleen hoe ze toekomstige kernreactoren van brandstof kunnen voorzien, maar ook hoe ze bestaande uraniumvoorraden slimmer kunnen benutten. De eerste commerciële reactoren van Thorizon staan gepland voor het midden van de jaren dertig.
Nucleair restproduct als energiebron
Bij uraniumverrijking wordt de concentratie van het splijtbare uranium-235 verhoogd. Wat overblijft, is verarmd uranium, dat grotendeels bestaat uit uranium-238. Dit materiaal wordt doorgaans opgeslagen omdat het niet rechtstreeks geschikt is als brandstof voor conventionele kerncentrales.
Toch bevat uranium-238 een aanzienlijke hoeveelheid potentiële energie. Door neutronen op te nemen, kan het uiteindelijk worden omgezet in plutonium-239, dat wél goed splijtbaar is. Vooral snelle reactoren bieden mogelijkheden om dit proces te benutten. Dat maakt het technisch denkbaar om uranium dat nu grotendeels ongebruikt blijft, alsnog in te zetten voor elektriciteitsproductie.
Gesmolten zout als sleuteltechnologie
De Thorizon One verschilt fundamenteel van traditionele kernreactoren. In plaats van vaste splijtstofstaven gebruikt het ontwerp vloeibare brandstof in gesmolten zout.
Het systeem werkt bovendien met vervangbare reactorcartridges. Daarmee wil Thorizon een belangrijk probleem van gesmoltenzoutreactoren aanpakken: de aantasting van materialen door hoge temperaturen, straling en corrosieve zouten. De reactor moet uiteindelijk ongeveer 100 megawatt elektriciteit kunnen leveren en daarnaast industriële warmte produceren.
Voorlopig nog toekomstmuziek
De eerste Thorizon One-reactoren hebben HALEU nodig: uranium met een verrijkingsgraad van 5 tot 20 procent.
Urenco ontwikkelt hiervoor een nieuwe productiefaciliteit in het Britse Capenhurst. Vanaf 2031 moet deze fabriek HALEU kunnen leveren, met een geplande capaciteit van maximaal 27 ton per jaar.
Grote belofte met technische hindernissen
Het gebruik van verarmd uranium zou de hoeveelheid benodigde natuurlijke uraniumgrondstoffen op termijn kunnen verminderen. Toch is de technologie nog niet bewezen voor commerciële toepassing in Thorizons reactoren. Vooral de neutronenhuishouding, brandstofchemie, materiaalbestendigheid en verwerking van radioactieve restproducten vragen verder onderzoek. Bovendien blijft er ook bij efficiënter uraniumgebruik radioactief afval ontstaan.
De overeenkomst is dus nog geen doorbraak in brandstofrecycling, maar wel een belangrijke stap richting een kernenergie-industrie die meer haalt uit haar grondstoffen. Als het onderzoek slaagt, kan een materiaal dat nu vooral opslagruimte vraagt, in toekomstige reactoren opnieuw economische waarde krijgen.
