Wetenschappers in China hebben een nieuw passief koelsysteem getest waardoor kernreactoren tot 100 keer meer energie uit dezelfde brandstof kunnen halen, 90% minder afval produceren en zelfs meltdown-proof worden.
Wetenschappers van het China Institute of Atomic Energy (CIAE) hebben een innovatieve technologie getest die de veiligheid én efficiëntie van kernreactoren drastisch kan verhogen, aldus SCMP. Met een nieuw passief warmteafvoersysteem (Residual Heat Removal, RHR) kunnen reactoren na uitschakeling hun kern koel houden – zonder nood aan actieve pompen of stroomvoorziening. Dit zou toekomstige kerncentrales praktisch meltdown-proof maken.
100x meer energie, 90% minder afval
De nieuwe technologie is specifiek ontwikkeld voor zogenaamde integral fast reactors (IFR’s). Deze generatie-IV-reactoren gebruiken snelle neutronen en vloeibaar metaal (meestal natrium) als koelmiddel. Het grote voordeel:
- Tot 100 keer meer energie uit dezelfde brandstof vergeleken met klassieke watergekoelde reactoren.
- Tot 90 procent minder kernafval, doordat brandstof continu gerecycled wordt binnen een gesloten kringloop
De reactor zet ongebruikt uranium in de kern om in plutonium dat opnieuw als brandstof dient. Zo transformeert hij de bestaande voorraad nucleair afval tot een energiebron.
Meltdown-proof
In conventionele kerncentrales zijn actieve pompen nodig om koelmiddel rond te pompen en warmte af te voeren. Valt de stroom uit, dan ontstaat er risico op oververhitting. Het nieuwe Chinese systeem werkt volledig passief: door de natuurlijke circulatie blijft de warmteafvoer doorgaan.
Een studie, gepubliceerd in Science and Technology of Nuclear Installations, over passieve RHR-systemen in China’s HPR1000-reactor bevestigt dat dit principe robuust kan werken zonder afhankelijkheid van actieve besturing.
Ook een recentere studie naar compacte warmtebuisreactoren, gepubliceerd in Nuclear Engineering and Technology wordt aangetoond dat passieve restwarmteafvoersystemen effectief kunnen functioneren. Hoewel dit een ander type reactor betreft, bevestigt het wel de brede toepasbaarheid van deze aanpak en het potentieel van dergelijke systemen voor toekomstige generatie-IV snelle reactoren.
Simulaties bewijzen principe
Omdat de binnenkant van een reactor tijdens bedrijf nauwelijks toegankelijk is, bouwden de onderzoekers een experimentele simulatie-faciliteit. Hiermee konden ze de overgang van normaal bedrijf naar afkoeling na shutdown nabootsen. Het succes van deze eerste proof-of-principle test opent de deur naar bredere toepassing in China’s aankomende generatie kerncentrales.
China zelf heeft de CEFR (China Experimental Fast Reactor, 20 MW) sinds 2011 en bouwt momenteel aan de CFR-600 (demonstratiereactor van 600 MW).
De volgende stap is de CFR-1000, die de eerste commerciële gigawatt-klasse fast reactor van China moet worden. Als deze operationeel is kan men ook praktisch aantonen dat 100x meer energie haalbaar is.
Gamechanger voor de wereldwijde energietransitie
China’s CFR-600 en de toekomstige CFR-1000 tonen dat deze technologie niet langer alleen theoretisch is: ze vormen een belangrijke stap naar commerciële generatie-IV kerncentrales. Als deze reactoren operationeel worden, kan kernenergie veiliger, duurzamer en efficiënter worden dan ooit tevoren – een potentieel gamechanger voor de wereldwijde energietransitie.
