VS stimuleren kleinschalige kernenergie

Teake Zuidema

De Amerikaanse minister van energie, Steven Chu, pleit voor de toepassing van meer nucleaire small modular reactors (SMR’s) en Bill Gates wil een travelling-wave reactor bouwen.

Chu stelt 25 miljoen dollar beschikbaar voor de stimulering van kleine kernreactoren (vermogen tot driehonderd megawatt) en die als compacte plug-and-play modules kunnen worden ingezet. De lagere opstartkosten van dergelijke SMR’s maken kernenergie volgens Chu flexibeler, milieuvriendelijker en goedkoper. Een kleine, modulaire kernreactor kan de generatoren van bestaande kolen- en gascentrales aandrijven.

 

Bill Gates gaat een stap verder. Hij onderhandelt volgens de Wall Street Journal met het Japanse Toshiba om samen te werken aan de ontwikkeling van een kleinschalige ‘travelling-wave’ kernreactor (TWR). De president van Microsoft voert deze onderhandelingen als de grootste aandeelhouder van TerraPower, een bedrijf dat zo’n TWR heeft ontworpen. Toshiba is eigenaar van Westinghouse, de grootste bouwer van kerncentrales in de wereld.

 

Het idee van de TWR bestaat sinds de jaren vijftig. Het is een reactor die alleen bij het opstarten een kleine hoeveelheid verrijkt uranium nodig heeft. Daarna beweegt de kernsplijtingsreactie langzaam door de reactor waarbij uitgewerkt uranium, natuurlijk uranium, thorium en andere laag-radioactieve brandstoffen worden gebruikt. Een TWR kan in principe zonder nieuwe brandstof honderd jaar in bedrijf blijven. Er zijn zeer geharde materialen nodig om de extreme temperaturen in de reactor zo lang te doorstaan.

 

Volgens John Gilleland, ceo van TerraPower, is het bouwen van een TWR mogelijk geworden door het bestaan van krachtige supercomputers die het verbruik van geavanceerde brandstoffen in een TWR kunnen simuleren. Gilleland: ‘Onze simulaties tonen aan dat het mogelijk is dat een golf van kernsplijting die langzaam door de brandstof beweegt gedurende vijftig tot honderd jaar continu stroom opwekt.’ TerraPower gebruikt voor deze simulaties een cluster van 128 blade servers (geoptimaliseerd voor specifiek gebruik) die samen beschikken over 1024 Xeon-microprocessors.

 

Een verbond tussen Gates en Toshiba zal op zijn best over een jaar of tien resulteren in een TWR. Russische bedrijven zijn al veel dichter bij de productie van modulaire kernreactoren. Deze Russische SMR’s zijn gebaseerd op de met gesmolten lood gekoelde reactoren die gebruikt werden in Russische kernonderzeeërs en die lukraak in de Noordelijke IJszee zijn gedumpt. Rusland is reeds bezig met de bouw van een kleine kernreactor op een drijvend ponton die overal ingezet kan worden waar (koel)water is.

 

Volgens het Nuclear Energy Institute in de VS werken negen Amerikaanse bedrijven aan verschillende ontwerpen van SMR’s op basis van lichtwater technologie. Babcock & Wilcox heeft een ontwerp voor een 125 megawatt licht-water reactor. De firma NuScale heeft zelf een model van 45 megawatt. Beide reactoren kunnen als legoblokken op elkaar worden gestapeld om grotere centrales te maken.