Ontwikkelingslanden zetten kernenergie versneld vooruit

Snelle reactoren, waarvan de snelle neutronen kernafval kunnen afbreken, zijn op weg naar commercialisering. Die boodschap is krachtig verkondigd door Rusland, China en India.

Snel spoor: Een testreactor voor snelle kweek in het kerncomplex van Kalpakkam in India.

Op een wereldwijde conferentie, gesponsord door het International Atomic Energy Agency, vorige week in Parijs, beschreven Rusland en India grote demonstratie-installaties die volgend jaar in bedrijf zullen gaan en verdere implementaties die zich nog in de ontwerpfase bevinden. China beschreef ondertussen een brede R&D-inspanning om ervoor te zorgen dat snelle reactoren tegen 2030 minstens een vijfde van zijn nucleaire capaciteit omvatten.

Door de langstlevende en heetste componenten van verbruikte splijtstof uit lichtwaterreactoren af ​​te breken, zouden snelle reactoren slechts 2 procent van de ruimte nodig hebben die een conventionele reactor nodig heeft om verbruikte splijtstof op te slaan. Snelle reactoren zouden ook de tijd dat het afval in opslag moet blijven, verkorten van ongeveer 300.000 jaar tot slechts 300 jaar. Gaan ze de noodzaak voor geologische opslagplaatsen elimineren? Nee. Maar het zal de last verlichten, zegt Thierry Dujardin, waarnemend adjunct-directeur-generaal van het in Parijs gevestigde Nuclear Energy Agency van de Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling.

Ondanks die verleidelijke belofte doemden de inherente gevaren van de hedendaagse ultramoderne snelle reactoren echter ook groot op tijdens de conferentie in Parijs, die een paar dagen voor de tweejarige verjaardag van het ongeluk in Fukushima in Japan werd afgesloten. Op de conferentie zei Dujardin dat brandstofveiligheid en het voorkomen van ernstige ongevallen hoge prioriteit moeten hebben bij onderzoek naar snelle reactoren.

Het probleem met de meeste snelle reactoren in aanbouw of ontwikkeling is het gesmolten natrium dat hun kernen afkoelt. Gesmolten natrium is zeer corrosief en explodeert bij contact met water en zuurstof. Het gevaarlijkste is echter dat de natriumgekoelde snelle reactor, of SFR, vertoont wat natuurkundigen positieve reactiviteit noemen. In tegenstelling tot conventionele reactoren, die de snelst mogelijke kettingreactie ervaren wanneer ze op vol vermogen werken, kan de kettingreactie van de SFR verder versnellen dan de apparatuur is ontworpen om aan te kunnen. Hierdoor lopen dergelijke reactoren een groter risico op een op hol geslagen reactie die een kernsmelt kan veroorzaken of het stalen insluitingsvat kan doorbreken.

Veel technische presentaties tijdens de bijeenkomst van vorige week waren gericht op verbeterde materialen en ontwerpen die bedoeld waren om SFR's te beschermen tegen de meest extreme ongevallen die je je kunt voorstellen. Maar alternatieve kernontwerpen waren ook goed vertegenwoordigd, en sommige landen dekken hun weddenschappen af ​​door de alternatieven te testen. Een Amerikaans bedrijf, transatomaire kracht , onthulde onlangs ontwerpen voor een nieuw soort gesmoltenzoutreactor, die andere veiligheidskenmerken heeft dan een reactor die wordt gekoeld door gesmolten natriummetaal en die compact en goedkoop te vervaardigen moet zijn (zie Veiliger kernenergie voor de helft van de prijs).

Deze dubbele benadering is zichtbaar binnen het snelle reactorprogramma van Rosatom, het Russische staatskernbedrijf. Valery Rachkov, wetenschappelijk directeur van het Leipunski Institute of Physics and Power Engineering binnen Rosatom, zegt dat Rusland snelle reactoren nodig heeft om zijn kernenergieprogramma te ondersteunen. De in aanbouw zijnde lichtwaterreactoren in Rusland zullen het land tegen 2020 een extra 10 gigawatt aan kernenergiecapaciteit opleveren - een sprong van 42 procent - maar verdere groei zal moeilijk worden tenzij Rusland zijn verbruikte splijtstof kan beheren, zegt Rachkov.

Vandaar dat Rosatoms investering van 2,5 miljard euro ($ 3,25 miljard) niet alleen gericht was op snelle reactortechnologie, maar ook op faciliteiten om verbruikte splijtstof te recyclen tot brandstof voor snelle reactoren. Rosatom exploiteert sinds 1980 zijn BN-600, een snelle reactor van 600 megawatt, in de kerncentrale van Beloyarsk. Rosatom verwacht volgend jaar in Beloyarsk een verbeterde versie van 880 megawatt in gebruik te nemen. Dat zou in de buurt komen van de 1.000 megawatt van sommige commerciële kernreactoren.

Ivanovitch Zagorulko, een snelle reactorspecialist bij Rosatom's Leipunski Institute, zegt dat de BN-600 alleen tijdens de eerste vier jaar van gebruik ernstige natriumlekken heeft ondervonden. En hij zegt dat een incident uit 1987 - waarbij deeltjesverontreinigingen die zich ophoopten in het natriumkoelmiddel een versnelling van de kettingreactie veroorzaakten - werd opgelost met een verbeterd zuiveringssysteem en strakkere luchtstroomregeling tijdens onderhoud om verontreinigingen buiten te houden. Hij voegt eraan toe dat de BN-800 nog meer veiligheidsverbeteringen biedt.

Maar Zagorulko zegt dat er nog steeds een grote kloof is tussen het ontwerp van de BN-800 en de internationale veiligheidscriteria waaraan Rosatom wil voldoen met een snelle reactor op commerciële schaal van 1200 megawatt, de BN-1200, die zich nu in de ontwerpfase bevindt. Sergey Shepelev, een vertegenwoordiger van Afrikantov OKBM, een dochteronderneming van Rosatom, weigerde het incident met de BN-600 uit 1987 te bespreken tijdens een open panelsessie. Toen hij na de sessie werd ondervraagd, zei Shepelev dat er veel versies van het incident waren en dat het niet bekend was welke juist is, maar dat hij er zeker van was dat de BN-1200 absoluut een veilig ontwerp was.

Rosatom ontwikkelt ook een andere snelle reactor die wordt gekoeld met gesmolten lood. Loodkoelvloeistof is minder corrosief dan natrium en chemisch inert voor water en lucht. Het is nooit gebruikt in een energiecentrale, maar de reactoren in de Russische nucleaire onderzeeërs worden al lang gekoeld met een loodlegering. Volgens het plan van Rosatom moet tegen 2020 in Beloyarsk een loodgekoelde demonstratie-installatie van 300 megawatt in bedrijf zijn.

Sommige landen zijn meer toegewijd aan bestaande snelle reactortechnologie. Indiase onderzoekers pleitten fel voor de veiligheid van natriumgekoelde reactoren tijdens de bijeenkomst in Parijs. De Indiase SFR-demonstratiefabriek van 500 megawatt nadert zijn voltooiing in Kalpakkam, en het staatsbedrijf Indian Nuclear Power Corporation heeft groen licht gekregen om nog twee SFR's van 500 megawatt op de locatie te bouwen.

Redundante passieve veiligheidssystemen zijn een antwoord, volgens Narayanasamy Mahendran, een ingenieur met Indiase kernenergie. Back-upkoelcircuits gebruiken bijvoorbeeld alleen convectie om warmte uit de reactor te halen en deze in de lucht boven het reactorgebouw te dumpen. Hun plant heeft vier van dergelijke lussen met twee verschillende ontwerpen. Elke twee zou in staat moeten zijn om een ​​reactor koel te houden in het geval van een uitval van een station zoals datgene dat Fukushima op zijn kop zette. Op dezelfde manier, zegt hij, zijn de regelstaven in de kern opgehangen aan elektromagneten en kunnen ze dus passief door de zwaartekracht naar beneden vallen om de reactor onmiddellijk te laten rammelen tijdens een black-out van het station.

Europese, Japanse en Amerikaanse onderzoekers in Parijs hadden onderzoeksvooruitgang te melden, maar geen financiering om grote demonstratieprojecten te ondersteunen. Voor de VS ligt de focus op het vinden van opslagplaatsen voor tussentijdse en langdurige opslag van afval. De VS zullen zich minstens een paar decennia concentreren op geologische berging, zegt Peter Lyons, de Amerikaanse assistent-secretaris van energie voor kernenergie.

Het ontbreken van financiering in Japan en Europa is grotendeels te wijten aan de corrosieve impact van Fukushima. Frankrijk doet het alleen in Europa's enige goed gefinancierde snelle-reactorprogramma: een ontwerp van 650 miljoen euro genaamd Astrid dat een aantal gewaagde componenten van de volgende generatie bevat. Elektromagnetische pompen in vaste toestand verplaatsen bijvoorbeeld natriumkoelvloeistof. Verwacht wordt dat ze efficiënter en betrouwbaarder zijn dan pompen met bewegende delen.

De toekomst van Astrid hangt echter af van een herziening van het Franse energiebeleid die vorige maand van start ging en waarin het land zich toch zou kunnen afkeren van kernenergie (zie Zal Frankrijk zijn rol als nucleaire krachtpatser opgeven?). Pierre Le Coz, de projectmanager bij de Franse Commissie voor Atoomenergie, zegt dat als Frankrijk binnen vijf jaar is begonnen af ​​te zien van kernenergie, wanneer het ontwerp van Astrid volwassen is, ze waarschijnlijk geen groen licht zullen krijgen om te bouwen.

Het snelle reactorprogramma van Japan leidde ooit de wereld, maar het is nu bevroren - samen met op twee na alle kernreactoren van Japan. Opeenvolgende Japanse premiers proberen het energiebeleid van Japan te herdefiniëren in de nasleep van het ongeluk in Fukushima. Elk van de Japanssprekenden begon vorige week hun gesprekken met een herinnering aan de meer dan 100.000 mensen die nog steeds uit hun huizen zijn verdreven - van wie sommigen nooit zullen terugkeren - en aan de visserij en grote bossen die nog steeds besmet zijn.

Ze waren zich net zo bewust van de impact van het ongeval op de inspanningen van hun collega's om kernenergie te bevorderen. Zoals Shunsuke Kondo, voorzitter van de Japanse Commissie voor Atoomenergie, het in zijn toespraak verwoordde: Het feit dat dit ongeval wereldwijd tot bezorgdheid heeft geleid over de veiligheid van de opwekking van kernenergie, neemt Japan zeer serieus.

zich verstoppen