Belgen ontwikkelen onderzoeksreactor

Mischa Brendel

De realisatie van onderzoeksreactor Myrrha komt steeds dichterbij.

Het studiecentrum voor kernenergie in België (SCK•CEN) is sinds 1997 al bezig met de ontwikkeling van de nucleaire onderzoeksreactor Myrrha, die ’s werelds eerste door een deeltjesversneller aangedreven kernreactor moet worden. De Belgische overheid zegde onlangs zestig miljoen euro toe voor de eerste vijfjarige ontwerpfase waarmee de revolutionaire onderzoeksreactor dan toch eindelijk werkelijkheid lijkt te worden.

Myrrha (multi-purpose hybrid research reactor for high-tech applications) moet rond 2022-2023 operationeel zijn. De reactor is een zogenoemde subkritische reactor. Deze bereikt geen kritische massa, de hoeveelheid nucleair materiaal die nodig is om een kettingreactie door kernsplijting in stand te houden. In plaats daarvan gebruikt een subkritische reactor een externe neutronenbron om de kettingreactie in stand te houden. Bij Myrrha is dit een deeltjesversneller. Dit type reactor staat bekend als een accelerator driven system (ADS).

 

De deeltjesversneller van de nieuwe onderzoeksreactor krijgt een protonenstraal van 600 MeV met een vermogen van 1,5 MW. De protonen worden afgevuurd op een vloeibaar lood – bismut (Pb-Bi) afsplitsingsdoel. De sub-kritische kern (met een vermogen rond de 60 MW) bestaat uit MOX (mixed oxide) brandstof vermengd met plutonium. 

Het SCK•CEN wil de reactor breed inzetbaar maken. Myrrha wordt naast een technologische demonstratie van een ADS ook ingezet voor onderzoek naar de splijting van langlevend hoogradioactief nucleair afval (transmutatie), onderzoek naar mogelijke toepassingen voor protonenstralen, materiaalstudies voor hedendaagse kernreactoren, brandstofstudies voor hedendaagse kernreactoren en mogelijk voor de productie van medische isotopen. Naast deze taken zal Myrrha ook gedopeerd silicium gaan produceren, een belangrijke bouwsteen in de productie van elektronische schakelingen in toepassingen van hernieuwbare energiebronnen en hybride voertuigen.

 

De voornaamste taak van de reactor is echter het transmutatieonderzoek. Reactoren van het type ADS, zoal Myrrha, zijn zogenaamde ‘snelle reactoren’: ze produceren snelle neutronen. Thermische reactoren vertragen deze neutronen in een meestal waterstofhoudend medium. De vertraging is nodig om het kernsplijtingsproces controleerbaar te houden. Niet afgeremde, snelle neutronen zijn echter erg geschikt voor transmutatie van nucleair afvalmateriaal.

Myrrha zal naar alle waarschijnlijkheid de kernreactor BR2 (Belgian reactor 2), een van de krachtigste onderzoeksreactoren ter wereld, vervangen. De BR2 is al sinds 1962 werkzaam. De reactor heeft verschillende upgrades ondergaan en is verscheidene keren gereviseerd, waarvan de laatste revisie in 2006 begon en verscheidene jaren duurde. Doel van deze laatste revisie is om de reactor tot in ieder geval 2016 operationeel te houden.

De BR2 wordt voornamelijk gebruikt voor splijtstof- en materiaaltests voor verschillende reactortypes en voor het Europese fusieprogramma dat een grote rol speelt bij de ontwikkeling van de fusiereactor Iter. Daarnaast produceert de BR2 ook tien procent van de wereldwijde voorraad aan medische isotopen. Net als Myrrha zal doen, produceert de BR2 ook gedopeerd silicium (met neutronen onzuiverheden aanbrengen om halfgeleiders te maken). 

Begin deze maand huldigde het SCK•CEN Guinevere in. Guinevere (generator of uninterrupted intense neutrons at the lead Venus reactor) is een testmodel voor Myrrha met een gereduceerd vermogen. Net zoals Myrrha bestaat Guinevere uit een snelle reactor, gekoppeld aan een deeltjesversneller. Guinevere is een aanpassing van de Venus-reactor van het SCK•CEN, die in 1964 oorspronkelijk als nulenergie-installatie in gebruik werd genomen.

 

Voor de realisatie van Guinevere werkte het SCK•CEN nauw samen met verschillende Europese partners, in het bijzonder met het Franse nationale centrum voor wetenschappelijk onderzoek (CNRS) dat de deeltjesversneller bouwde, en met het eveneens Franse commissariaat voor atoomenergie (CEA), dat onder meer de brandstof voor het systeem leverde.

België vindt het belangrijk om te proberen het eerste accelerator driven system ter wereld te bezitten. Het SCK•CEN wil in 2015 beginnen met de bouw van Myrrha. De geschatte kosten van de bouw liggen rond de 960 miljoen euro. Volgens de onderzoeksinstelling is het deze investering echter meer dan waard: de geschatte totale economische impact van het Myrrha-project voor de periode 2010-2050 ligt op circa dertien miljard euro, waarvan elf miljard voor België. De bouw van Myrrha zal volgens het SCK•CEN ook leiden tot de creatie van zo’n tweeduizend extra arbeidsplaatsen met een langdurig karakter.

De Nederlandse Nuclear Research & Consultancy group (NRG), onder meer beheerder van de onderzoeksreactoren in Petten, is blij met Myrrha en ziet de komst van de Belgische reactor als ‘een belangrijke en gewenste vernieuwing van de Europese nucleaire infrastructuur’. Vooral op het gebied van de productie van medische isotopen is extra capaciteit erg welkom. Volgens de NRG is een van de grootste problemen met de huidige productie van medische isotopen het gebrek aan overcapaciteit. Myrrha kan, samen met de Nederlandse Pallas-reactor, die in 2016 operationeel moet zijn, hier verandering in brengen.