Wereldwijd zijn meerdere ontwikkelingen gaande op het gebied van kernreactoren. Eén van die ontwikkelingen is de ‘small modular reactor’ (SMR). Een ander voorbeeld is een kernreactor met thorium als brandstof, of waarbij gesmolten zout als koelmiddel dient. Lees meer over deze ontwikkelingen en de rol van de Autoriteit Nucleaire Veiligheid en Stralingsbescherming (ANVS) in de beoordeling en vergunningverlening.
Small modular reactors
De laatste jaren is er toenemende aandacht voor innovatieve ontwikkelingen zoals small modular reactors (SMR’s). Dit zijn kernreactoren die kleiner zijn dan de gebruikelijke reactoren die je nu in bestaande kerncentrales vindt. Bij een conventionele kerncentrale wordt de reactor ter plekke gebouwd. Bij SMR’s wordt voorzien dat meer onderdelen in modules in centrale fabrieken worden gemaakt, niet op de plaats waar de reactors uiteindelijk komen te staan. Op die laatste locatie worden deze onderdelen in elkaar gezet.
Vermogen tot 300 MW
Er zijn veel verschillende SMR-modellen in de ontwerpfase, waarbij het elektrisch vermogen verschilt. Internationaal is het gebruikelijk om tot 300 MW te spreken van een SMR, wat niet wegneemt dat bij een enkel model met meer vermogen ook gekeken wordt naar meer modulaire bouwtechnieken en andere innovaties. Normale kernreactoren kunnen tot wel 1750 MW aan elektriciteit produceren. Kerncentrale Borssele heeft een vermogen van 485 MW.
Veiligheidswinst
Een ander voordeel van kleinere reactoren zit in de potentiële veiligheidswinst. Zo kan bijvoorbeeld een kleinere reactor ontworpen worden zonder dat er elektriciteit nodig is om de reactor te koelen wanneer deze uit staat. Bij grote reactoren gebeurt dat met een waterkoeling die wordt aangedreven door pompen. Voor de koeling van een SMR is vaak ‘passieve koeling’ voldoende door de lagere warmteproductie en specifiek ontwerp van de nucleaire systemen. Daarvoor is dan geen stroomvoorziening nodig.
Toepassingen kernreactoren
SMR’s zijn minder groot dan een normale kernreactor. Daardoor kunnen ze in potentie makkelijker geplaatst worden bij bijvoorbeeld industrieterreinen, voor verschillend gebruik. Bijvoorbeeld voor lokale, kleinschalige behoefte aan elektriciteit of warmte, maar ook om zout water om te zetten in drinkwater of voor de productie van waterstof. Ook zijn er meerdere SMR’s (modules) bij elkaar te plaatsen zodat ze samen een grotere elektriciteitscentrale vormen.
Nieuwe soorten reactoren
Naast de aandacht voor SMR’s is er ook aandacht voor heel andere types kernreactoren. Het gaat hierbij om meer geavanceerde reactoren die bijvoorbeeld een ander koelmiddel gebruiken dan water, zoals gesmolten zout, lood, natrium of gas. Of een andere brandstof gebruiken dan uranium, zoals thorium of gerecyclede verbruikte splijtstoffen uit de huidige reactormodellen. Of waarvan de splijtstof opgelost zit in een vloeistof.
Geavanceerde reactormodellen kunnen, afhankelijk van het ontwerp, voordelen hebben zoals hogere veiligheid, minder afvalproductie of een efficiëntere productie. In de Europese en Noord-Amerikaanse markten bevinden ze zich nog in de ontwerpfase, in China en Rusland zijn enkele meer geavanceerde reactoren actief.
Gesmoltenzoutreactor
Een specifiek type geavanceerde reactor waar veel aandacht voor is de gesmoltenzoutreactor (Engels: molten salt reactor of MSR). Bij de bestaande kernreactoren wordt de warmte die vrijkomt bij de kernreactie afgegeven aan water als koelmiddel. Via dit water wordt met behulp van een stoomturbine de warmte weer omgezet in elektriciteit. Bij een gesmoltenzoutreactor wordt geen water als koelmiddel gebruikt maar gesmolten zout. Dit zout heeft als voordeel dat het bij hogere temperaturen dan water vloeibaar is zonder dat het gaat koken.
Hierdoor kun je een reactor bedrijven zonder dat het koelmiddel onder hoge druk staat én kun je een hogere temperatuur warmte produceren, bijvoorbeeld voor gebruik in industriële toepassingen. Een specifieke uitdaging van deze technologie is dat gesmolten zout corrosie kan veroorzaken in het materiaal van een reactor.
Verschillende ontwerpen
Er zijn internationaal veel verschillende ontwerpen van gesmoltenzoutreactoren in ontwikkeling. Zo zijn er ontwerpen die niet alleen gesmolten zout als koelmiddel gebruiken, maar waarbij ook de splijtstof zelf is opgelost in het zout, in plaats van in metalen staven. Afhankelijk van het ontwerp, zouden gesmoltenzoutreactoren ook in staat kunnen zijn om thorium, of zelfs de verbruikte splijtstof van bestaande reactoren, als brandstof te gebruiken in plaats van verrijkt uranium.
Om aan te tonen dat een gesmoltenzoutreactor veilig bedreven kan worden zal een uitgebreid veiligheidsdossier opgebouwd moeten worden waarin deze veiligheid ook voldoende aangetoond wordt.
Nieuwe soorten kernreactoren in Nederland
Ook in Nederland zijn er partijen die de mogelijke bouw van nieuwe soorten kernreactoren verkennen. In de Nederlandse wetten en regels staat aan welke veiligheidseisen deze kernreactoren moeten voldoen. Dat is niet anders dan bij gebruikelijke kernreactoren.
Veiligheidsdossier
Zo gelden voor het bouwen van een SMR dezelfde wettelijke voorwaarden als voor de bouw van de 'gebruikelijke' kerncentrales. Dat betekent dat de ANVS een vergunningaanvraag voor nieuwe reactorontwerpen in behandeling kan nemen als de aanvrager in staat is om een veiligheidsdossier van voldoende detail en kwaliteit aan te leveren.
In die vergunningaanvraag beoordeelt de ANVS onder andere de veiligheid van de reactor. Dat doen deskundigen van de ANVS op basis van internationale richtlijnen, ontwerpcodes en standaarden, onder andere van het Internationaal atoomenergieagentschap (IAEA).
Bestaande technologieën
De SMR’s die op dit moment het verst in ontwerp gevorderd zijn, maken gebruik van technologie die nu al in gebruik is bij bestaande kerncentrales. Het gaat dan om een drukwaterreactor of een kokendwaterreactor. Voor deze technologieën zijn de technische kaders van de ANVS of het IAEA in grote lijnen goed te gebruiken. De basisprincipes van de ontwerpen zijn gelijk aan bijvoorbeeld de kerncentrale Borssele en de Hoge Flux Reactor in Petten. De innovatieve onderdelen krijgen extra aandacht in de beoordeling.
Minder ervaring met geavanceerde modellen
Met de geavanceerde modellen zoals gesmolten zout gekoelde reactoren is wereldwijd veel minder ervaring. Ook ontbreken gedetailleerde technische richtlijnen, ontwerpcodes en standaardaarden. Daar wordt via internationale samenwerking bij onder meer het IAEA, de Nuclear Energy Agency en Generation IV International Forum aan gewerkt. Een partij die voor zo’n reactor een vergunningaanvraag wil indienen, zal uitgebreid aanvullend bewijs moeten leveren. Bijvoorbeeld om duidelijk te maken wat materiaaleigenschappen of chemische processen in het materiaal zijn. Uiteindelijk beoordeelt de ANVS of de reactor veilig is voor mens en milieu.
Internationale samenwerking
Internationale samenwerking is belangrijk voor de technische beoordeling van nieuwe kernreactoren. Bijvoorbeeld bij SMR’s: de losse onderdelen daarvan worden voor een belangrijk deel in een fabriek geproduceerd, mogelijk in een ander land dan waar de reactor in gebruik zal gaan. De ANVS is betrokken bij initiatieven in Europees verband en in IAEA-verband om de samenwerking op SMR-gebied te versterken.
Daarnaast zoekt de ANVS ook onderlinge samenwerking op met collega’s uit het buitenland. Een goed voorbeeld hiervan is het vooroverleg dat de ANVS voert met SHINE Europe (zie ook het initiatief SHINE). De ANVS heeft hierover inhoudelijk regelmatig overleg met de regulator US NRC uit de Verenigde Staten, waar op dit moment een vergelijkbare installatie wordt gebouwd. Ook in de voorbereiding op SMR’s onderhoudt ANVS onderlinge contacten met collega’s uit meerdere landen in en buiten Europa.