211service.com
Veiligere kernenergie, voor de helft van de prijs
transatomaire kracht , een spin-off van het MIT, ontwikkelt een kernreactor die naar schatting de totale kosten van een kerncentrale zal halveren. Het is een bijgewerkte gesmolten-zoutreactor, een type dat zeer goed bestand is tegen meltdowns. Gesmolten-zoutreactoren werden in de jaren zestig gedemonstreerd in het Oak Ridge National Lab, waar één testreactor zes jaar draaide, maar de technologie is niet commercieel gebruikt.
Het nieuwe reactorontwerp, dat tot nu toe alleen op papier bestaat, produceert 20 keer zoveel vermogen voor zijn grootte als de technologie van Oak Ridge. Dat betekent dat relatief kleine, maar krachtige reactoren goedkoper in fabrieken kunnen worden gebouwd en per spoor kunnen worden vervoerd in plaats van ter plaatse te worden gebouwd zoals conventionele reactoren. Transatomic heeft ook het oorspronkelijke gesmolten-zoutontwerp aangepast om het op kernafval te laten werken.
Hoge kosten, samen met zorgen over veiligheid en afvalverwijdering, hebben de bouw van nieuwe kerncentrales in de Verenigde Staten en elders grotendeels tot stilstand gebracht (hoewel de bouw in sommige landen, waaronder China) voortduurt. Japan en Duitsland hebben zelfs bestaande fabrieken stilgelegd na het ongeluk in Fukushima twee jaar geleden (zie Japanse economische problemen stimuleren een terugkeer naar nucleaire en kleine kernwapens krijgen een boost). Verschillende bedrijven proberen het kostenprobleem aan te pakken door kleine modulaire reactoren te ontwikkelen die in fabrieken kunnen worden gebouwd. Maar deze zijn doorgaans beperkt tot het produceren van 200 megawatt aan vermogen, terwijl conventionele reactoren meer dan 1.000 megawatt produceren.
Transatomic zegt dat het het verschil kan splitsen door een energiecentrale van 500 megawatt te bouwen die een deel van de kostenbesparingen oplevert die gepaard gaan met de kleinere reactorontwerpen. Het schat dat het op basis van zo'n reactor een fabriek kan bouwen voor 1,7 miljard dollar, ongeveer de helft van de kosten per megawatt van de huidige centrales. Het bedrijf heeft $ 1 miljoen aan startkapitaal opgehaald, waaronder een deel van Ray Rothrock, een partner bij de VC-firma Venrock. Hoewel de medeoprichters, Mark Massie en Leslie Dewan, nog steeds promovendi zijn aan het MIT, heeft het ontwerp enkele topadviseurs aangetrokken, waaronder Regis Matzie, de voormalige CTO van de grote leverancier van kerncentrales Westinghouse Electric, en Richard Lester , het hoofd van de afdeling nucleaire engineering van het MIT.
De nieuwe reactor zal naar verwachting geld besparen, niet alleen omdat hij in een fabriek kan worden gebouwd in plaats van ter plaatse, maar ook omdat hij veiligheidsvoorzieningen toevoegt - waardoor de hoeveelheid staal en beton die nodig is om ongevallen te voorkomen - zou kunnen verminderen, en omdat hij draait op atmosferische druk in plaats van de hoge drukken die vereist zijn in conventionele reactoren.
Een conventionele kerncentrale wordt gekoeld door water, dat kookt bij een temperatuur ver onder de 2.000 °C in de kern van een brandstofpellet. Zelfs nadat de reactor is uitgeschakeld, moet deze continu worden gekoeld door water in te pompen. Het onvermogen om dat te doen, veroorzaakte de problemen in Fukushima: waterstofexplosies, vrijkomen van straling en uiteindelijk instorting.
Het gebruik van gesmolten zout als koelvloeistof lost een aantal van deze problemen op. Het zout, dat met de brandstof wordt vermengd, heeft een kookpunt dat beduidend hoger is dan de temperatuur van de brandstof. De reactor heeft een ingebouwde thermostaat - als deze begint op te warmen, zet het zout uit, waardoor de brandstof wordt verspreid en de reacties worden vertraagd. Zo krijgt het mengsel de kans om af te koelen. Bij stroomuitval smelt een stop op de bodem van de reactor en stromen de brandstof en het zout naar een opslagtank, waar de brandstof zich voldoende verspreidt om de reacties te stoppen. Het zout koelt vervolgens af en stolt, waarbij de radioactieve materialen worden ingekapseld. Het is veilig om weg te lopen, zegt Dewan, de chief science officer van het bedrijf. Als u elektriciteit verliest, zelfs als er geen operators ter plaatse zijn om aan de hendels te trekken, komt het tot stilstand.
Het nieuwe ontwerp verbetert de originele gesmolten-zoutreactor door de interne geometrie te veranderen en verschillende materialen te gebruiken. Transatomic houdt veel van de ontwerpdetails voor zichzelf, maar één verandering betreft het elimineren van het grafiet dat 90 procent van het volume van de Oak Ridge-reactor uitmaakte. Het bedrijf heeft ook de omstandigheden in de reactor aangepast om snellere neutronen te produceren, waardoor het meeste materiaal dat normaal als afval wordt weggegooid, kan worden verbrand. Een conventionele reactor produceert ongeveer 20 ton hoogactief afval per jaar en dat materiaal moet 100.000 jaar worden opgeslagen. De Transatomic-reactor van 500 megawatt zal slechts vier kilogram van dergelijk afval per jaar produceren, samen met 250 kilogram afval dat een paar honderd jaar moet worden opgeslagen.
Het op de markt brengen van de nieuwe reactor zal een uitdaging zijn. Hoewel het basisidee van een gesmolten-zoutreactor is aangetoond, is het certificeringsproces van de Nuclear Regulatory Commission opgezet rond lichtwaterreactoren. Het bedrijf zal het NRC nodig hebben om nieuwe regelgeving vast te stellen, vooral omdat de commissie het idee moet ondertekenen om minder staal en beton te gebruiken als de veiligheidskenmerken van het ontwerp tot echte besparingen willen leiden.
NRC-woordvoerder Scott Burnell zegt dat de commissie op de hoogte is van het concept van Transatomic, maar dat de ontwerpen nog niet ter beoordeling zijn ingediend. Hij zegt dat de NRC zich de komende jaren zal richten op het certificeren van meer conventionele ontwerpen voor kleine modulaire reactoren. Hij zegt dat het certificeringsproces voor Transatomic ten minste vijf jaar zal duren zodra het bedrijf een gedetailleerd ontwerp indient, met aanvullende beoordeling die specifiek nodig is voor problemen met betrekking tot brandstof- en afvalbeheer.
Een gedetailleerd technisch ontwerp zelf kan jaren duren. De volgende stap van het bedrijf is $ 5 miljoen ophalen om vijf experimenten uit te voeren om het basisontwerp te valideren. Russ Wilcox, de CEO van Transatomic en de voormalige CEO van E Ink, schat dat het acht jaar zal duren om een prototypereactor te bouwen, voor een bedrag van $ 200 miljoen. Hij zegt dat dat minder tijd is dan investeerders nodig hadden om een rendement te behalen op E Ink, dat 13 jaar na de eerste investeringen in het bedrijf voor 450 miljoen dollar werd verworven.
Ook al kan het meer dan tien jaar duren voordat investeerders iets terugkrijgen, durfkapitaal is niet uitgesloten, zegt Ray Rothrock. Maar hij zegt dat het bedrijf voor veel uitdagingen zal staan. De techniek stoort me niet in het minst, zegt hij. Ik heb vertrouwen in de mensen. Ik wou dat iemand dit ding zou bouwen, omdat ik denk dat het zou werken. Het zijn alle andere factoren die het ontmoedigend maken.
De grootste uitdaging voor het bedrijf komt misschien uit China, dat in vijf jaar $ 350 miljoen investeert om zijn eigen gesmolten-zoutreactoren te ontwikkelen. Het is van plan om tegen 2020 een testreactor van twee megawatt te bouwen.