Een nieuwe kernreactor met gesmolten zout, is dat een mooie toekomst?

Kernenergie roept altijd discussie op. Voor de één is het een logische route richting een stabiel klimaat, voor de ander blijft het spannend, zeker na Fukushima en Tsjernobyl. En dan is er natuurlijk het afval, dat nog tienduizenden jaren radioactief kan blijven.

Maar wat als er een ander type reactor is dat veel veiliger is, waarbij geen hoge druk opbouwt zoals bij klassieke centrales en dat draait op iets onverwachts, namelijk gesmolten zout? In deze aflevering legt Nick ter Veer van de TU Delft uit hoe zo’n gesmoltenzoutreactor werkt en waarom er weer zoveel aandacht voor is.

Scientias: Blijft een boeiend onderwerp. Dat blijkt ook uit de enorme hoeveelheid reacties onder de video. Zijn er een paar die je eruit vond springen?

Nick ter Veer: “Er waren reacties over dingen die sneller dan het licht zouden gaan. Veel mensen weten nog van de middelbare school dat niets sneller kan dan het licht. Dat klopt ook, als je het hebt over de lichtsnelheid in vacuüm. In de video ging het specifiek over de lichtsnelheid in water. In een medium met een brekingsindex is de lichtsnelheid namelijk lager. Voor water is die factor ongeveer 1,33.

Daardoor kan een geladen deeltje zich sneller voortbewegen dan het licht in water, dus sneller dan de lichtsnelheid in dat medium, maar niet sneller dan het licht in vacuüm. Dat veroorzaakt die blauwe Tsjerenkovstraling.”

En er was nog iets dat opviel. Waar ging dat over?

“Dat ging over corrosie. Van welke materialen bouwen we zo’n reactor? Dat is een complexe en multidisciplinaire vraag. Sinds het molten salt reactor experiment in de jaren zeventig zijn er veel nieuwe legeringen ontwikkeld. Tegelijk moet je, als je een reactor bouwt, werken met materialen die gecertificeerd en goedgekeurd zijn. Een nieuw materiaal bedenken is één ding, het in de nucleaire praktijk mogen gebruiken is iets anders.

Corrosie kun je grofweg op drie manieren beperken:

1. Zout zo zuiver mogelijk maken. De meeste corrosie ontstaat in het begin door onzuiverheden in het zout, zoals een beetje zuurstof of water. Je kunt het nooit oneindig zuiver maken, maar je kunt de onzuiverheden wel zo veel mogelijk terugdringen.

2. Een galvanisch offermateriaal toevoegen. Wat we op schepen doen kan in principe ook hier: je gebruikt een materiaal dat liever corrodeert dan de rest. Denk bijvoorbeeld aan titanium.

3. Een elektrochemisch potentiaal aanleggen. Door een elektrisch potentiaal toe te passen kan corrosie afnemen, maar dat op de schaal van een hele reactor stabiel doen is in de praktijk heel lastig.

Het interessante aan het molten salt reactor experiment was dat ze met zuiver zout, een nikkellegering zoals Hastelloy-N en redoxcontrole, bijvoorbeeld door berylliummetaal toe te voegen, de corrosie goed onder controle kregen. Gesmolten zout is corrosief, maar dat experiment liet zien dat het beheersbaar kan zijn.

Er wordt wel eens gezegd dat het project destijds is gestopt omdat het te corrosief zou zijn om mee te werken, maar dat was niet de hoofdreden. Het is complex, maar het lijkt erop dat de relatie met de Atomic Energy Commission destijds niet goed was. Daardoor is het project mede door politiek en prioriteiten op een laag pitje gezet.

Bovendien was er nog veel onderzoek nodig om de technologie commercieel te maken. Andere reactortypen waren toen al verder richting toepassing. De geschatte kosten om door te ontwikkelen lagen destijds rond de 2 miljard dollar in de jaren zestig, wat nu grofweg op ongeveer 20 miljard zou uitkomen.”

Weet je hoe het nu zit met die testreactor in China?

“Chinese onderzoekers hebben gemeld dat de reactor af was, daarna werd het een tijd stil. Later kwam het bericht dat hij succesvol had gedraaid en daarna werd het opnieuw stil. Een paar maanden later meldden ze dat thorium succesvol was omgezet naar protactinium, een aanwijzing dat thorium transmutatie heeft ondergaan. Sindsdien is het weer stil.

Er is nog geen publicatie met veel details. Bijvoorbeeld over de zouten voordat ze de reactor ingingen en wat er vervolgens uit kwam. We zien vooral hoogover samenvattingen. Zonder die details is het lastig voor de internationale gemeenschap om goed te beoordelen waar het project precies staat.”

Tot slot, nog een afsluitende gedachte?

“Er wordt nu gesproken over het wel of niet plaatsen van twee nieuwe reactoren in Borssele, maar dan in een moderne variant. Ik denk dat het eerder én-én is dan óf-óf. Als je efficiënt plutonium wilt produceren kun je daarvoor lichtwaterreactoren gebruiken, en bepaald afval kun je vervolgens verder ‘opbranden’ in gesmoltenzoutreactoren.”