In de Hoge Flux Reactor (HFR) in Petten is gestart met een nieuw bestralingsonderzoek naar materialen voor de gesmoltenzoutreactor. In dit onderzoek wordt gekeken naar de interactie tussen gesmolten zout en de constructiematerialen van een toekomstige reactor. Het project is onderdeel van het NRG PALLAS-onderzoeksprogramma en wordt uitgevoerd in opdracht van het ministerie van Klimaat en Groene Groei.
De gesmoltenzoutreactor (Molten Salt Reactor, MSR) geldt als een veelbelovend concept binnen de nieuwe generatie kleine modulaire kernreactoren (SMR’s). Deze reactoren hebben potentieel belangrijke voordelen op het gebied van veiligheid en produceren minder langlevend radioactief afval dan conventionele kerncentrales.
Volgens Arjan Vreeling, manager nucleaire bestralingen bij NRG PALLAS, is vooral het effect van bestraling op corrosie van materialen een belangrijke onbekende. “De invloed van bestraling op de corrosie van constructiematerialen is nog niet eerder onder realistische omstandigheden getest. Over enkele jaren kunnen we zien hoe het materiaal zich gedraagt.”
Naast materiaalonderzoek wordt ook onderzocht welke splijtingsproducten vrijkomen uit de brandstof tijdens bestraling. Voor een stabiele werking van een gesmoltenzoutreactor is het essentieel dat de brandstof zo zuiver mogelijk blijft. Daarom wordt gekeken of splijtingsproducten opgelost blijven in het zout, neerslaan of gasvormig worden.
Internationale samenwerking
Binnen het programma werkt NRG PALLAS samen met het Joint Research Centre (JRC) van de Europese Commissie. Het gesmolten zout wordt geleverd vanuit Karlsruhe, terwijl in Petten wordt gewerkt aan het ontwerp van de bestralingsfaciliteit.
NRG PALLAS beschikt in Petten over een complete infrastructuur voor bestraling van nucleaire brandstoffen en constructiematerialen. Sinds 2015 wordt gewerkt aan capaciteiten om gesmoltenzoutbrandstoffen en materialen zoals legeringen en grafiet te kwalificeren voor gebruik in reactoren bij hoge temperatuur en in een neutronenveld.
De infrastructuur omvat faciliteiten voor karakterisering vóór bestraling en geavanceerd onderzoek na bestraling. Samen vormen deze een platform voor de kwalificatie van materialen voor toekomstige gesmoltenzoutreactoren.
Unieke testreactor
De Hoge Flux Reactor behoort tot de weinige materiaaltestreactoren wereldwijd waarin zowel nucleaire brandstoffen als constructiematerialen kunnen worden onderzocht onder een hoge neutronenflux. De reactor draait ongeveer 260 dagen per jaar op vol vermogen.
Naast onderzoek naar kernenergie produceert de reactor medische isotopen voor diagnostiek en behandeling van ziekten.
De HFR zal in de toekomst worden vervangen door de nieuwe PALLAS-reactor, die momenteel eveneens in Petten wordt gebouwd. Daarmee blijft de onderzoeksinfrastructuur voor nucleaire materialen en brandstoffen behouden.
Nieuwe generatie kernreactoren
De gesmoltenzoutreactor werd in de jaren zestig ontwikkeld door de Amerikaanse kernfysicus Alvin Weinberg. In Oak Ridge draaide destijds een experimentele reactor vijf jaar succesvol.
Vandaag werken wereldwijd verschillende bedrijven aan nieuwe ontwerpen van dit type reactor, waaronder het Nederlands-Franse Thorizon en het Canadees-Amerikaanse Terrestrial Energy. Voor de ontwikkeling en kwalificatie van materialen kunnen zij in de toekomst gebruikmaken van de bestralingsfaciliteiten in Petten.
Volgens NRG PALLAS kan dit soort onderzoek de ontwikkeling van gesmoltenzoutreactor aanzienlijk versnellen.
