Thoriumbrandstof ANEEL doorstaat zware bestralingstest richting reactordemo

Het Amerikaanse bedrijf Clean Core Thorium Energy (CCTE) heeft een belangrijke stap gezet met zijn thoriumbrandstof ANEEL. Testlaboratorium Kinectrics gaat het brandstofontwerp onafhankelijk doorlichten, een noodzakelijke stap voordat de brandstof mag worden uitgeprobeerd in een bestaande Canadese kernreactor. Eerdere bestralingstests laten al zien dat de brandstof zware omstandigheden aankan.

Recordafbrand tijdens bestraling in Idaho

ANEEL combineert thorium met verrijkt uranium, waaronder laagverrijkt uranium en de sterker verrijkte variant HALEU. De brandstof is zo ontworpen dat hij past in reactoren die nu al met water worden gekoeld, zonder dat de reactor zelf ingrijpend hoeft te worden aangepast. Bij het Idaho National Laboratory in de Verenigde Staten onderging de brandstof een versnelde irradiatietest in de Advanced Test Reactor. Daarbij haalde ANEEL een afbrand van meer dan 60 gigawattdagen per ton metaal (GWd/MTU). Dat getal geeft aan hoeveel energie uit een bepaalde hoeveelheid splijtstof wordt gehaald voordat die wordt vervangen. Hoe hoger de afbrand, hoe efficiënter het brandstofgebruik en hoe minder langlevend afval er overblijft per opgewekte hoeveelheid stroom. Een reactor moet zijn brandstof bovendien jarenlang onder hoge temperatuur, straling en druk laten functioneren zonder schade, en precies dat moest de test in Idaho aantonen.

Onafhankelijke keuring vóór demonstratie in reactor

Nu de bestralingstest achter de rug is, schakelt CCTE het Canadese ingenieursbureau Kinectrics in om het complete pakket te beoordelen: het ontwerp van de brandstof, het fabricageproces, de veiligheidsonderbouwing en de gereedheid voor toelating door toezichthouders. Zulke reviews geven energiebedrijven en vergunningverleners een onafhankelijk oordeel voordat wordt overgegaan tot een demonstratie in een echte, commerciële reactor. Twee andere partijen werken intussen aan de praktische kant: BWXT Canada bouwt de metalen brandstofbundels, en Canadian Nuclear Laboratories (CNL) maakt volledige, reactorklare ANEEL-bundels op ware grootte.

Bestaande centrales, geen nieuw ontwerp

Het bijzondere aan ANEEL is dat de brandstof is gemaakt voor Canadese CANDU-centrales, zwaarwaterreactoren die al decennia in bedrijf zijn. Omdat de nieuwe splijtstof past in bestaande brandstofbundels, hoeft er geen volledig nieuw reactorontwerp te worden gebouwd en getest voordat de technologie in gebruik kan worden genomen. Dat scheelt tijd en kosten ten opzichte van geheel nieuwe reactorconcepten, die vaak pas over tien jaar of langer commercieel beschikbaar zijn. Volgens CCTE is het brandstofplatform ook geschikt voor drukwaterreactoren en voor toekomstige generatie IV-reactoren.

"Kinectrics brengt wereldwijd erkende expertise op het gebied van nucleaire veiligheidsanalyse en vergunningsondersteuning mee, wat hen tot een van de meest vertrouwde onafhankelijke beoordelaars in de nucleaire sector maakt", zegt Milan Shah, operationeel directeur van CCTE. "Met BWXT Canada, dat de brandstofbundels levert, en CNL, dat de productie van de ANEEL-splijtstofpellets verder brengt, biedt hun onafhankelijke evaluatie cruciale validatie op onze weg naar goedkeuring door toezichthouders en toekomstige inzet."

De volgende stappen zijn een positief oordeel van Kinectrics, gevolgd door goedkeuring van de Canadese toezichthouder en uiteindelijk een proef met de brandstof in een operationele reactor. Pas dan kan blijken of thoriumbrandstof ook op commerciële schaal de beloofde voordelen in efficiëntie, veiligheid en afvalreductie waarmaakt. De technische bevindingen van het project zijn gepubliceerd in het vakblad Nuclear Engineering and Design.