Wat is het allerbelangrijkste bij de bouw van een kernreactor? Veiligheid natuurlijk, want een meltdown moet te allen tijde voorkomen worden. Gesmolten zout wordt daarom al decennialang gezien als heilige graal. Het goedje is immers al gesmolten, wat een meltdown in principe onmogelijk maakt. Maar gesmolten zout is ook bijzonder corrosief materiaal, dat het omliggende systeem op den duur kan beschadigen. En dat is met het oog op veiligheid juist een groot probleem.
Modulaire kernreactor
Om die reden wagen maar weinig bedrijven zich aan de ontwikkeling van een gesmolten zoutreactor, hoe veelbelovend de technologie ook moge zijn. Thorizon doet dat wel. Het Nederlandse bedrijf heeft namelijk een oplossing in handen voor dat corrosie-probleem: modulariteit. Thorizon ontwikkelde cartridges voor het gesmolten zout, die om de vijf tot tien jaar vervangen kunnen worden.
Volgens Sander de Groot, medeoprichter van Thorizon, brengt dat verschillende voordelen met zich mee: “Ten eerste hoeven we de duurzaamheid en veiligheid van onze cartridges niet aan te tonen voor een levensduur van zestig tot zeventig jaar, want ze worden elke vijf tot tien jaar vervangen. Daardoor hebben we een veel snellere time to market. Daarnaast kunnen we de cartridges continu blijven verbeteren. Als alles goed gaat, presenteren we elke vijf tot tien jaar een betere versie van onze kernreactor aan de wereld.”
Tekst gaat verder onder het kader.
Hoe werkt de thorium-gesmolten zout kernreactor van Thorizon?
Thorizon wil een kernreactor bouwen waarbij meerdere cartridges gemakkelijk in en uit de kern van de reactor geplaatst kunnen worden. Elke cartridge bevat een ‘sub-kritische’ hoeveelheid splijtstof (lees: brandstof voor de opwekking van kernenergie), wat betekent dat er in de modules zelf geen nucleaire reactie kan plaatsvinden. Maar wanneer ze op de juiste manier naast elkaar staan in de reactorkern, wisselen de cartridges neutronen met elkaar uit en kan er wél een kernreactie plaatsvinden. Die kernreactie vindt om veiligheidsredenen uitsluitend bovenin de cartridges plaats. De cartridges zijn voorzien van een pomp, waardoor het zout constant door de cartridges heen circuleert. Als de pompen stoppen, zakt het zout naar beneden en stopt de kernreactor meteen.
Thorizon gebruikt radioactief afval als splijtstof (daar lees je verderop in het artikel meer over), in combinatie met het veelvoorkomende metaal thorium. Deze ingrediënten zitten verwerkt in het gesmolten zout in de cartridges. Het zout dient daarnaast als koelmiddel.
Meer weten over wat kernenergie is en hoe de opwekking ervan precies werkt? Lees dan deze explainer.
Nederlandse maakindustrie
Maar de kernreactor van Thorizon heeft meer voordelen. Een traditionele kernreactor bestaat bijvoorbeeld uit allerlei complexe componenten, van reactorvat tot koelsysteem, die on site in elkaar moet worden gezet. Maar de cartridges van Thorizon worden geproduceerd in een gecontroleerde, en daardoor veiligere, omgeving. En omdat gesmolten zout op lage druk opereert, zijn de eisen voor de materialen en componenten van het omliggende systeem sowieso al minder streng.
De cartridges kunnen daarnaast op volume geproduceerd worden, waardoor de kosten waarschijnlijk lager zullen uitvallen ten opzichte van een traditionele kernreactor. “De Nederlandse maakindustrie is bij uitstek geschikt om onze cartridges te produceren”, zegt Kiki Lauwers, CEO van Thorizon. “We hebben voor elk component al een partij gevonden die het zou kunnen maken.”
Kernafval als nucleaire brandstof
De kernreactor die Thorizon in eerste instantie op de markt wil brengen, kan elektriciteit opwekken met een capaciteit van 100 megawatt. Dat is voldoende om ongeveer 250.000 huishoudens (of één fors datacenter) van stroom te voorzien. Daarnaast kan de kernreactor warmte leveren voor de aandrijving van processen in (bijvoorbeeld) de chemische industrie. Maar Thorizon ziet nog een belangrijke taak die de kernreactor kan vervullen: het recyclen van nucleaire afvalstromen. De Groot: “Deze afvalstromen bevatten nog ontzettend veel energie die wij kunnen gebruiken.”
Voor de goede orde: Thorizon kan niets meer met kernafval dat al in glas is gegoten en onder de grond ligt. Maar van ‘vers’ kernafval, de gebruikte brandstof die uit bestaande kernreactoren komt, kan Thorizon zout maken, dat het aan de zoutmix in zijn cartridges toevoegt. Zo krijgt langlevend kernafval een herbestemming als brandstof voor de kernreactor van Thorizon.
Daarmee is kernafval overigens niet volledig verleden tijd. Thorizon dringt het volume van het langlevende kernafval op deze manier met 40 tot 50 procent terug. Het kernafval dat overblijft, blijft daarnaast enkele honderden jaren radioactief, terwijl het normaal gesproken om tienduizenden jaren gaat. “Dat maakt de uitdaging een stuk minder groot”, aldus De Groot. “En in de toekomst verwachten we langlevend kernafval in zijn volledigheid om te kunnen zetten naar energie en kortlevend afval.”
Pijlen op Frankrijk
Thorizon haalde vorig jaar 12,5 miljoen euro aan investeringen op om zijn thorium-gesmolten zout kernreactor naar de markt te brengen. Sindsdien timmert het bedrijf hard aan de weg: “We hebben inmiddels een team van achttien mensen en zijn druk bezig om een kantoor in Frankrijk te openen”, vertelt Lauwers. “Nucleaire technologie heeft daar veel momentum en president Macron heeft een groot strategisch programma op het gebied van kernenergie aangekondigd. Daar willen we zitten.”
Ondertussen werkt Thorizon hard aan de verdere ontwikkeling van de technologie. Met behulp van computermodellen wordt het ontwerp zoveel mogelijk gespecificeerd. Experimenten met een non-nucleair prototype moeten vervolgens de bewijzen leveren voor de werking en haalbaarheid van de kernreactor. Dat prototype is er nu nog niet, maar Thorizon werkt er hard aan. Het verwacht over drie jaar een eerste prototype van de cartridge op te kunnen leveren.
Acceptatie van kernenergie
Over tien jaar hoopt Thorizon de eerste thorium-gesmolten zout kernreactor daadwerkelijk op de markt te brengen. Met als einddoel een wereldwijd netwerk van reactoren die kernafval opruimen en CO2-vrije energie leveren, waar Thorizon de cartridges voor levert. Maar zover is het nog niet. Lauwers: “Je merkt dat de steun voor kernenergie toeneemt, zowel in Nederland als wereldwijd, maar tegelijkertijd is er nog veel weerstand. De maatschappelijke acceptatie is en blijft een belangrijke uitdaging.”
De Groot sluit zich daarbij aan: “Onze kernreactor werkt en we kunnen de veiligheid waarborgen. Het is alleen nog zaak om zo snel en efficiënt mogelijk tot een marktproduct te komen. Daar zit de crux niet. De vraag is: wordt dit straks ondersteunt en gedragen? Dat merken we ook als we in gesprek gaan met overheden en mogelijke partners uit andere sectoren. De eerste vraag die men stelt is: moet dit wel? Wat ons betreft is daar geen twijfel over. Dit is een enorm grote bron van CO2-neutrale energie. En dat hebben we heel hard nodig.”
Lees ook:
schrijf je in voor de nieuwsbrief
Wil jij iedere ochtend rond 7 uur het laatste nieuws over duurzaamheid ontvangen? Dat kan!
Schrijf je nu in
