Britse start-up test compacte kernreactor die met lucht koelt

Het Britse bedrijf Cambridge Atomworks is gestart met fysieke testen van zijn ODIN-microreactor. Op een nieuwe onderzoekslocatie in Granta Park bij Cambridge bouwt het team grote testopstellingen om de belangrijkste technische systemen van de reactor te onderzoeken, nog zonder radioactief materiaal. Doel is een kleine, verplaatsbare kernreactor die overal kan draaien, ook in afgelegen of droge gebieden zonder rivier of meer in de buurt.

Vloeibaar zout in plaats van water onder druk

De meeste bestaande kerncentrales gebruiken water onder hoge druk om warmte af te voeren. Dat vereist zware, kostbare drukvaten. ODIN kiest voor een andere aanpak: een vloeibaar zout dat als koelmiddel dient. Dit zout kan veel warmte opnemen terwijl de druk in het systeem laag blijft. Daardoor is minder zware bescherming nodig, wat de reactor lichter, goedkoper en makkelijker te vervoeren maakt. Cambridge Atomworks noemt de strenge veiligheidseisen rond drukvaten bij traditionele reactoren een belangrijke kostenpost en veiligheidsrisico, iets wat het lagedruksysteem grotendeels omzeilt.

Een ander kenmerk van het ontwerp is dat de nucleaire brandstof en de neutronenmoderator in hetzelfde onderdeel van de reactorkern zitten. Die combinatie bespaart ruimte en houdt de reactor compact. Het achterliggende brandstofconcept stamt uit de jaren vijftig, toen de Amerikaanse organisatie General Atomics het ontwikkelde tijdens het Atoms for Peace-programma. Sindsdien is deze aanpak in onderzoeksreactoren in meer dan dertig landen gebruikt.

Lucht als laatste redmiddel

Bijzonder aan ODIN is dat de veiligheidssystemen bij een storing gewone omgevingslucht gebruiken om restwarmte af te voeren, in plaats van grote hoeveelheden water. Dat maakt de reactor geschikt voor locaties waar geen rivier of meer beschikbaar is. Valt de stroom uit, dan blijft het vloeibare zout dankzij natuurlijke convectie vanzelf circuleren, terwijl lucht via natuurlijke luchtstroming warmte van de reactorwanden wegvoert. Er is dus geen actieve pomp of stroomvoorziening nodig om de installatie veilig te houden, wat experts 'walk-away safe' noemen.

Testen in de praktijk

In het nieuwe laboratorium in Granta Park onderzoekt het team de thermische en chemische eigenschappen van het zoutkoelmiddel met een STA-MS-systeem, een apparaat dat tegelijk gewichtsverandering, warmtestroom en gassamenstelling meet. Daarnaast staat er een testopstelling die de luchtkoeling nabootst onder realistische omstandigheden. De metingen dienen als ijkpunt voor computermodellen van de reactor. Binnenkort voegt het bedrijf een corrosietest toe, waarbij kandidaat-legeringen voor het reactorvat worden blootgesteld aan het hete zout. Die resultaten moeten helpen bij het kiezen van geschikte materialen voordat de besturingssystemen worden getest. Volgens topman Ian Farnan van Cambridge Atomworks geeft de nieuwe locatie de ruimte om demonstratieopstellingen te bouwen en de chemische processen in het reactorsysteem te doorgronden, wat de ontwikkeling van ODIN moet versnellen.