Kernreactor gaat 1,6 kilometer onder de grond in Kansas

Het bedrijf Deep Fission uit Californië bouwt een kernreactor op een ongebruikelijke plek: bijna anderhalve kilometer onder de grond. Deze maand kreeg het bedrijf een veiligheidsgoedkeuring van het Amerikaanse ministerie van Energie voor het reactorontwerp. Nu bereidt Deep Fission een proeflocatie voor bij Parsons, een klein stadje in het zuidoosten van de staat Kansas.

Waarom onder de grond?

Door de reactor diep in de rots te plaatsen, hoopt Deep Fission fors te besparen op bouw- en bedrijfskosten. Het gesteente rondom de reactor fungeert namelijk als natuurlijke insluiting en drukvat. Daardoor is de zware, dure betonnen koepel niet meer nodig die conventionele kerncentrales beschermt: zo'n insluitgebouw maakt normaal een groot deel van de bouwkosten en bouwtijd uit.

Het gewicht van de waterkolom boven de reactor zorgt bovendien voor een druk van 160 atmosfeer. Dat is hoog genoeg om water bij extreem hoge temperaturen vloeibaar te houden, zonder dat er een aparte drukhouder nodig is zoals bij reactoren op maaiveldniveau. Ook is er volgens het bedrijf minder behoefte aan actieve noodkoelsystemen met pompen en noodstroom.

Bekende techniek, nieuwe combinatie

De reactor, genaamd Gravity, is een drukwaterreactor: een van de meest gangbare types kernreactoren, die op standaard laagverrijkt uranium draait en met water wordt gekoeld. Het apparaat is 9 meter hoog, minder dan een meter breed en moet 15 megawatt aan elektriciteit gaan leveren.

Op zichzelf is niets aan de onderdelen vernieuwend. Het diepboren komt uit de olie- en gasindustrie, en de warmtewisselaar die stoom opwekt om een turbine aan te drijven, is standaardtechniek in de geothermische energiesector. Volgens nucleair ingenieur Leslie Dewan van consultancybureau Neutronic Designs zit de grootste uitdaging in het combineren van die bekende technologieën in een compleet nieuwe opstelling.

Twijfels over onderhoud

Deep Fission heeft al een 1830 meter diepe boorput aangelegd om data te verzamelen en begint binnenkort met een proefboorgat van 762 meter. Een nucleaire demonstratie staat gepland voor 2027. Chief operating officer Michael Brasel verwacht dat het ontwerp flinke besparingen oplevert op zowel bouw als beheer.

Onafhankelijke experts zijn voorzichtiger. Todd Allen, nucleair ingenieur aan de University of Michigan, wijst erop dat een reactor die moeilijk bereikbaar is, ook moeilijker te inspecteren en onderhouden is. Nooit eerder draaide een reactor op deze diepte; het dichtst in de buurt komt de Noorse Halden-onderzoeksreactor, die zo'n honderd meter diep in een berggrot ligt. Brasel zegt dat Deep Fission de reactor niet standaard naar de oppervlakte haalt voor onderhoud, maar dat dit wel mogelijk is indien nodig.

Deep Fission is niet het enige bedrijf dat kernenergie kleiner en goedkoper probeert te maken. Zo kreeg TerraPower in maart een bouwvergunning voor zijn Natrium-reactor in Wyoming, en werken ook Kairos Power en X-Energy aan nieuwe reactorontwerpen. Als de proef in Kansas slaagt, wil Deep Fission uiteindelijk meerdere Gravity-reactoren clusteren tot centrales van 150 megawatt of zelfs meer dan 1000 megawatt.