Door de storingen in Belgische kerncentrales is de discussie over kernenergie weer in alle hevigheid opgelaaid. Een veiliger en schoner alternatief ligt echter in het verschiet: de thoriumreactor.
Bron: Wikimedia Commons/Dr. Janos Korom
Kernenergie is nog lang niet afgeschreven. Kernreactoren hebben als voordeel dat ze geen kooldioxide produceren bij de elektriciteitsopwekking. Scenariostudies stellen dat kernreactoren in 2020 voor 10 procent in de wereldwijde energiebehoefte moeten voorzien, willen we klimaatverandering enigszins in de hand kunnen houden. Tegelijkertijd is de weerstand tegen kernreactoren nog altijd groot.
Jan Leen Kloosterman, hoogleraar nucleaire reactorfysica aan de TU Delft, ziet nog steeds toekomst in kernenergie. Maar dan wel op een andere manier: met de thoriumreactor. Die is volgens hem niet alleen veiliger, maar produceert ook veel minder radioactief afval.
Nieuw is het idee van zo’n reactor niet. Veel van de principes zijn decennia geleden al gedemonstreerd door het Amerikaanse Oak Ridge National Laboratory in een reactor met meer dan zesduizend bedrijfsuren.
Gesmolten zout
De thoriumreactor of molten salt reactor (gesmoltenzoutreactor, kortweg MSR) bestaat uit een blok grafiet met kanalen waar een zout met splijtstof in circuleert. De opgewekte warmte wordt via een tussencircuit getransporteerd naar het energieconversiesysteem, en daar omgezet in elektriciteit. Daarbij wordt continu een kleine fractie van het zout afgetapt en gezuiverd: voor een snelle MSR is dat maar veertig liter per dag. Het zout wordt gedurende het proces van zijn splijtingsproducten ontdaan en na toevoeging van onder meer thorium weer teruggevoerd naar de reactorkern.
Relatief veilig is het ook: in een conventionele reactor wordt de splijtstof tijdens incidenten intact gehouden en gekoeld. In een MSR is het juist zaak om het zout vrij te laten expanderen. Dat leidt tot reductie van de hoeveelheid splijtstof in de reactorkern en tot een afname van de kettingreactie.
Thorium is zelf geen splijtstof, maar een kweekstof die vervalt naar uranium- 233, dat wel heel goed splijtbaar is. Verder blijven de gevaarlijkste elementen circuleren in het zout totdat ze geheel verspleten zijn.
Tien jaar geleden heeft de TU Delft de MSR weer omarmd, wat heeft geresulteerd in een ontwerp dat volgens Kloosterman nog veiliger en schoner is dan de eerste Amerikaanse versie van de MSR. In Europees verband wordt nu gewerkt aan een reactorontwerp waarmee men ook kernafval van bestaande reactoren kan vernietigen.
Betere prestaties
Er zijn echter nog wel wat technologische hordes te nemen, waardoor een werkende thoriumreactor voorlopig nog vele decennia verwijderd is. ‘Het is nog maar sinds een jaar of tien dat de aandacht voor thorium-MSR weer is toegenomen’, zegt Kloosterman. ‘Nu pas ontstaat het inzicht dat met thorium veel betere prestaties te bereiken zijn dan met bestaande reactoren.’
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: