Thoriumreactor krijgt nieuwe kans
Vrijdag 24 oktober 2014
Er gloort een nieuw perspectief voor de thorium-reactor: in de VS om grote hoeveelheden nucleair afval op te ruimen, in China om in zijn explosief groeiende energiebehoefte te voorzien.
Dit stellen ir. Theo Wolters, directeur van het technisch ontwerpbureau Fabrique Invent, en reactorfysicus dr. ir. Jan Leen Kloosterman van de TU Delft. Zij brachten hun optimistische boodschap tijdens een lezing van de KIVI-kring Rotterdam. ‘Nederland zou zijn nucleaire kennis moeten inzetten om een wetenschappelijk-technische bijdrage te leveren aan de ontwikkeling van deze energiebron.’
De lijst met argumenten waarom een thorium-reactor veel aantrekkelijker is dan de nu gebruikelijke uraniumreactor is lang, zie ook het artikel dat De Ingenieur eerder publiceerde. Kort samengevat:
- de kernreactie verloopt inherent veilig;
- er zijn geen complexe noodkoelsystemen nodig, een opvangbassin volstaat;
- alle langlevende radioactieve isotopen worden opgebrand, het enige afval dat resteert heeft een halfwaardetijd van 300 jaar;
- de cyclus van verrijking en opwerking blijft achterwege.
Dit alles geldt tenminste voor het gebruik van thorium is een reactor van het gesmolten zout type, waarbij de thorium brandstof is opgelost in fluoridezouten. Als de thoriumreactor zo superieur is, hoe kan het dan de reactor nooit verder is gekomen dan het ene exemplaar dat de bedenker Alvin Weinberg van 1965 tot 1969 in het Oak Ridge National Laboratory in bedrijf had?
Vereenvoudigd schema van de Weinberg thoriumreactor
De Weinbergreactor van bovenaf gefotografeerd
Dat heeft alles te maken met de Koude Oorlog en de atoombom. Na de Tweede Wereldoorlog wilden de Westerse landen beschikken over grote voorraden plutonium, en voor de productie daarvan waren op uranium gebaseerde kernreactoren nodig. Eenmaal gevestigd had nucleaire industrie geen behoefte aan het thoriumbuitenbeentje.
Wolters: ‘Ik merk nu nog bij de gevestigde nucleaire sector weerzin. Want als wij uitleggen wat de voordelen zijn van thorium ten opzichte van uranium, dat is dat natuurlijk tegelijk een vorm van kritiek op de uraniumreactoren.’
Ook bij de nucleaire renaissance waarvan nu in een reeks van landen sprake is, komt thorium, althans in de gesmolten zout-uitvoering, niet aan bod. Zonder uitzondering zijn de plannen nu nog gevuld met uranium-reactoren. (In India wordt dat type ‘bijgestookt’ met de in het land volop beschikbare thorium, maar het reactorontwerp is nog steeds traditioneel).
Toch zien Wolters en Kloosterman op twee fronten een veelbelovende kentering. Wolters: ‘De VS worstelt met een enorm nucleair afvalprobleem, waarbij alle pogingen om tot grootschalige ondergrondse opslag te komen zijn gestrand. De thorium-reactor kan dat afval als brandstof gebruiken en opbranden tot veel korter levende splijtingsproducten.’
De brandstofcyclus van thorium gebeurt volledig binnen de reactor
Transatomic Powers, een start-up van twee MIT-promovendi, speelt daar op in door hun ontwerp van de thoriumreactor de Waste Annihilating Molten Salt Reactor te noemen. Dit jaar verwierf de start-up een investeringsbedrag van twee miljoen dollar om hun plannen verder uit te werken.
Het andere thoriumfront ligt in China, dat de komende decennia vele tientallen kerncentrales gaat bouwen om van zijn afhankelijk van smog-producerende kolen af te komen. De Chinezen beschouwen thorium als een serieuze optie: begin dit jaar lanceerde president Chunli Bai van de Chinese Academie van Wetenschappen vijf innovatiecentra, waarvan de thorium gesmolten zoutreactor er een is. Er komen budgetten en menskracht beschikbaar om het mogelijk te maken dat er over tien jaar een werkend exemplaar is.
Thorium mag dan op papier vele voordelen bieden, de praktijk zal nog weerbarstig blijken. Zo is er meer onderzoek nodig naar de invloed van de grote hoeveelheden gammastraling op de metalen constructie van de reactor, denk aan het reactorvat en de leidingen waarin het gesmolten zout circuleert. Kloosterman: ‘Het indertijd door Weinberg gebruikte hastelloy-staal vertoonde na vijf jaar nauwelijks slijtage, maar de markt vraagt een gegarandeerde werkingsduur van zestig jaar.’ Waar ook nog veel onderzoek naar moet worden gedaan is de reiniging van het gesmolten zout van zijn splijtingsproducten. ‘De chemie daarvoor moet toepasbaar worden gemaakt.’
Volgens Kloosterman beschikt Nederland op die beide terreinen over de nodige expertise, denk aan de onderzoeksreactor in Delft en de hoge-flux reactor in Petten. Beide sprekers pleiten ervoor die expertise in te zetten op thorium, en daarmee aansluiting te vinden bij wat in de VS en vooral China gaande is. Kloosterman: ‘Op de genoemde terreinen hebben we als Nederland iets te bieden, laten we dat benutten.’
Dit artikel verscheen ook in het blad de Ingenieur
Zie ook De Groene Rekenkamer organiseert binnenkort een symposium over Thorium
