Een baanbrekend project in China belooft vrijwel onbeperkte, veilige kernenergie door nucleair afval om te zetten in bruikbare brandstof, met potentie om de wereldwijde energietransitie drastisch te versnellen.
Onderzoekers van de Chinese Academy of Sciences (CAS) hebben de laatste fase van de installatie van superconducting deeltjesversnellers voltooid bij een nucleaire locatie in Guangdong, meldt SCMP. Het project markeert een enorme stap richting praktisch onbeperkte schone energie.
Het systeem, bekend als Accelerator-driven subcritical system (ADS), staat gepland om in 2027 operationeel te zijn en wordt wereldwijd de eerste megawatt-klasse reactor die nucleair afval effectief kan verbranden.
Genoeg energie voor de komende 1.000 jaar
Het ADS-project (CiADS) richt zich op de twee grootste uitdagingen voor kernenergie: veiligheid en langetermijnopslag van afval. He Yuan, plaatsvervangend directeur van het Institute of Modern Physics onder CAS, stelt dat het systeem uranium 100 keer efficiënter kan benutten dan conventionele kernreactoren.
De technologie zet langlevend radioactief afval om in kortlevende isotopen. Daardoor wordt de levensduur van kernafval meer dan duizend keer korter. Experts voorspellen dat deze technologie een stabiele, groene energiebron kan leveren die mogelijk aan de menselijke energiebehoefte kan voldoen voor de komende 1.000 jaar.
Zo werkt het
De ADS-technologie combineert een kernreactor met een hoogenergetische deeltjesversneller. In tegenstelling tot traditionele kernreactoren, die afhankelijk zijn van een zelfonderhoudende kettingreactie, vereist dit subkritische systeem een externe bron van neutronen om actief te blijven.
Supergeleidende lineaire versnellers vuren protonenbundels af met 80% van de lichtsnelheid op een vloeibare lood-bismutlegering. Daardoor ontstaat een enorme neutronenstroom. Deze neutronen zetten vaak als afval beschouwd Uranium-238 om in Plutonium-239, effectief het ‘afval’ in bruikbare brandstof transformerend.
De reactor kan de reactie niet zelfstandig onderhouden. Dat maakt een ongecontroleerde meltdown fysiek onmogelijk en verhoogt de veiligheid aanzienlijk.
Decennia van onderzoek en ontwikkeling
Het concept van ADS is niet nieuw en bestaat al sinds de jaren 1980. Toch zijn er wereldwijd nog geen commerciële installaties operationeel. China startte dedicated onderzoek in 2011, met een prototype in 2021 dat de operationele intensiteit voor industrieel gebruik bereikte. Met het megawatt-schaalproject in Huizhou dat bijna voltooid is, positioneert China zich als wereldleider in de overgang naar een “gesloten” kernbrandstofcyclus.
He Yuan noemt het project een internationaal erkende ideale aanpak voor kernbrandstofproductie en afvalbehandeling: “Het maakt kernenergie groen, veilig en stabiel.” De installatie van de cruciale superconducting versnellers wordt verwacht eind 2026 te zijn voltooid, met volledige operationele capaciteit in 2027.
Praktisch alternatief voor kernfusie
Hoewel kernfusie vaak wordt genoemd als de heilige graal van vrijwel onbeperkte, schone energie, staat commerciële fusie nog steeds voor enorme technische uitdagingen en is nog niet operationeel op wereldschaal.
De ADS-technologie biedt een praktisch alternatief. Het levert veilig en efficiënt energie uit bestaande nucleaire brandstoffen en vermindert tegelijkertijd het afvalprobleem, iets waar kernfusie nog niet kan voorzien.
Rest van de wereld staat niet stil
Internationaal wordt vergelijkbare technologie ontwikkeld, zoals bij het Thomas Jefferson National Accelerator Facility in de Verenigde Staten. Amerikaanse onderzoekers gebruiken high-energy protonen op vloeibaar kwik om neutronen vrij te maken via een spallation-proces. Ook zij richten zich op het dubbele doel: koolstofvrije elektriciteit genereren en de radioactieve levensduur van gebruikt brandstof drastisch verkorten.
Ter vergelijking: ongebruikte brandstof blijft doorgaans ongeveer 100.000 jaar gevaarlijk. Door verwerking via ADS kan deze periode worden teruggebracht tot ongeveer 300 jaar.
Potentieel kantelpunt
De Chinese megawatt-klasse ADS-reactor vertegenwoordigt een potentieel kantelpunt in kernenergie: veiliger, efficiënter en duurzamer. Als het project slaagt, kan dit niet alleen de wereldwijde energietransitie versnellen, maar ook het nucleaire afvalprobleem drastisch reduceren.
Het biedt een blik op een (nabije) toekomst waarin kernenergie een schone, betrouwbare en langdurige energiebron wordt, bijna vergelijkbaar met de belofte van kernfusie, maar dan op korte termijn realistisch.
