In China is met succes een kernreactor gedemonstreerd die in geval van nood zichzelf kan afkoelen. Dit laat zien dat het mogelijk is om kerncentrales te bouwen zonder risico op een meltdown.
In China is een kerncentrale gebouwd die volledig ongevoelig is voor een meltdown. Het ontwerp kan fungeren als blauwdruk voor toekomstige kernreactoren.
De huidige kerncentrales zijn afhankelijk van koelmiddelen zoals water of vloeibare koolstofdioxide om overtollige hitte weg te voeren van de reactor. Deze koelsystemen hebben stroom van buitenaf nodig om te functioneren.
Nemo is verbouwd, en laat techniek zien dicht bij de belevingswereld
Hele generaties zijn ermee opgegroeid: de iconische ballenmachine van wetenschapsmuseum Nemo, die met zijn kleurige ballen en ...
Als deze systemen falen, kan de kernreactor te warm worden. Dat kan leiden tot explosies of oververhitting, zodat de reactor smelt. Dit gebeurde onder meer bij de kernramp in het Japanse Fukushima in 2011: het uitvallen van zowel de standaard- als de noodstroomsystemen leidde er tot een meltdown.
Steentjes
De Chinese centrale bevat een zogeheten kiezelbedreactor (pebble bed reactor, PBR). Dat is een nieuw type reactor die ‘passief veilig’ is. Dat betekent dat als de stroom voor de koelsystemen wegvalt, de reactor zichzelf op veilige wijze kan uitschakelen.
Veel kernreactoren verbruiken brandstofstaven met een hoge energiedichtheid. PBR’s gebruiken daarentegen als brandstof een groot aantal ‘steentjes’ met een lage energiedichtheid. Die steentjes bestaan uit een kleine hoeveelheid uranium, omhuld door grafiet.
Door hun lage energiedichtheid wordt overtollige warmte over alle steentjes verspreid. Daardoor kan de warmte gemakkelijker worden afgevoerd door middel van natuurlijke koelprocessen zoals geleiding en convectie, zegt kernfysicus Zhe Dong van de Tsinghua Universiteit in China.
Geen noodkoelsysteem
In Duitsland en China zijn eerder al prototypes van een PBR gebouwd. Nu hebben Dong en zijn collega’s voor het eerst aangetoond dat zo’n reactor op ware grootte werkt en passief veilig is. Dat deden ze met de zogeheten High-Temperature Gas-Cooled Reactor Pebble-Bed Module (HTR-PM), een kerncentrale in de Chinese provincie Shandong die in december 2023 commercieel in gebruik werd genomen.
‘Tot nu toe had elke commerciële reactor een noodkoelsysteem voor de kern’, zegt Dong. ‘Dankzij de inherente veiligheid heeft de HTR-PM-centrale zo’n systeem niet.’
Dong en zijn team schakelden beide modules van de HTR-PM-centrale uit terwijl die op vol vermogen werkten. Vervolgens registreerden ze hoe de temperatuur van verschillende delen van de centrale afnam. Ze zagen dat de centrale vanzelf afkoelde en binnen 35 uur nadat de stroom was uitgeschakeld een stabiele temperatuur bereikte.
Erg veilig
Het koelsysteem is niet afhankelijk van ingewikkelde technologie. Dat maakt het erg veilig, zegt kerngeleerde Mamdouh El-Shanawany, voorheen werkzaam bij het Internationaal Atoomenergieagentschap.
Volgens El-Shanawany zouden andere landen kunnen overwegen om deze technologie op hun eigen toekomstige reactoren toe te passen. Alleen, zegt hij, moeten eerst wel uitgebreidere en preciezere metingen worden verricht tijdens het afkoelen van de centrale, onder meer van de druk.
