gesmolten zoutreactoren (MSR ‘ s) kunnen een sleutelrol spelen in toekomstige nucleaire energiesystemen doordat zij belangrijke voordelen bieden op het gebied van veiligheid en efficiëntie. Geavanceerd onderzoek, technologische ontwikkeling en licentieverlening in verschillende landen kunnen de invoering van deze innovatieve technologie op korte termijn mogelijk maken.

de IAEA, die de ontwikkeling en toepassing van kernenergietechnologie ondersteunt, zal op 27 augustus een webinar organiseren over gesmolten Zoutreactoren: een Game Changer in de nucleaire industrie. MSR ‘ s en hun unieke voordelen bij het aanpakken van de uitdagingen van de schone energietransitie zullen ook worden besproken op het jaarlijkse wetenschappelijke forum van de IAEA op 22-23 September, tijdens de 64e Algemene Conferentie van de IAEA.

MSR ‘ s werken volgens hetzelfde basisprincipe als de huidige kernreactoren—gecontroleerde kernsplijting om stoom te produceren die elektriciteit genererende turbines aandrijft. Maar ze hebben een fundamenteel verschil: gesmolten zouten spelen een sleutelrol in de reactorkern, ook als koelmiddel in plaats van water zoals gebruikt door de meeste reactoren die momenteel in bedrijf zijn. In plaats van splijtstofstaven hebben de meeste MSR-ontwerpen nucleaire brandstof die in het koelmiddel is opgelost.

deze kenmerken bieden voordelen, zoals een aanzienlijk hogere efficiëntie, het volgen van de belasting en de mogelijkheid om te werken bij hoge temperaturen, waardoor ze geschikt zijn voor niet-elektrische toepassingen die een hoge warmte-input vereisen.

“verbeterde efficiëntie en passieve veiligheidskenmerken zijn cruciaal voor het waarborgen van de duurzaamheid van kernenergie, en MSR’ s passen in beide gebieden,” zei Gerardo Martinez-Guridi, een nucleair ingenieur van de IAEA. “Veel MSR’ s met vloeibare brandstof kunnen automatisch worden uitgeschakeld als hun temperatuur te hoog wordt, omdat ze zijn ontworpen om snel het vermogen te verminderen in het geval dat ze beginnen met het genereren van te veel warmte. Deze functie maakt MSRs ideaal voor het voldoen aan de dynamische vraag naar elektriciteit door het toestaan van snelle output aanpassingen.”Sommige MSR’ s kunnen ook worden gebruikt om verbruikte nucleaire brandstof (SNF) van de huidige energiereactoren te verbranden, waardoor de hoeveelheid radioactief afval die moet worden opgeslagen, voegde hij eraan toe.

het MSR-concept is niet nieuw. Oak Ridge National Laboratory (ORNL) in de Verenigde Staten exploiteerde een experimentele 7,34 MW (th) MSR van 1965 tot 1969, in een proef bekend als de Molten-Salt Reactor Experiment (MSRE). Dit heeft de haalbaarheid aangetoond van reactoren met vloeibare brandstof die zijn gekoeld met gesmolten zouten en heeft geholpen problemen te identificeren en later op te lossen, zoals de behoefte aan vloeibare chemische extractiemethoden voor de verwerking van gesmolten zout.

hoewel de werkzaamheden met betrekking tot MSR ‘ s de afgelopen decennia in verschillende landen zijn Voortgezet, zijn commerciële implementaties buiten bereik gebleven. Dit is te wijten aan een reeks problemen, waaronder uitdagingen op het gebied van regelgeving, zoals het ontbreken van MSR-licentiestandaarden en problemen in de toeleveringsketen bij het inkopen van gespecialiseerde componenten.

nu zijn verschillende MSR-ontwerpen bijna klaar voor gebruik in verschillende landen, waaronder de VS en Canada en op thorium gebaseerde MSR ‘ s in China. Deze laatste maken gebruik van splijtstof die bestaat uit een mengsel van thorium en uranium, met als doel splijtbaar uranium-233 uit het thorium in de reactorkern te verkrijgen. Dit getransmuteerd uranium-233 wordt vervolgens verbrand als brandstof. Sommige MSR ‘ s kunnen worden gevoed met plutonium van reactorkwaliteit dat wordt gerecycleerd uit SNF-voorraden, wat de last die gepaard gaat met de opslag van SNF, waarvan sommige duizenden jaren radioactief blijven, aanzienlijk kan verminderen.

IAEA-ondersteuning

de IAEA ondersteunt de ontwikkeling van MSR ‘ s door middel van een verscheidenheid aan kennisuitwisselingsinitiatieven, waaronder een virtuele consultancyvergadering die vorige maand werd gehouden en waaraan 21 deskundigen uit 13 landen deelnamen. Zij werkten aan het opstellen van een IAEA-publicatie over de status van MSR-technologie, met inbegrip van R&D-activiteiten en inzetuitdagingen, alsmede een taxonomie voor het classificeren van de belangrijkste typen MSR ‘ s. De publicatie wordt verwacht in 2021. Er zijn momenteel 10 MSR-ontwerpen in de categorie small modular reactor (SMR) opgenomen in een IAEA-publicatie die in September zal worden gepubliceerd als aanvulling op de database van het Advanced Reactors Information System (ARIS) van de IAEA.

de komende webinar over MSRs, onderdeel van de Webinarserie over doorbraken in nucleaire technologie voor de 21e eeuw, zal sprekers bevatten van organisaties in Frankrijk en de Verenigde Staten die betrokken zijn bij de ontwikkeling van de technologie.”US MSR development activities omvatten een breed scala van coöperatieve particuliere industrie en overheid activiteiten, variërend van fundamentele wetenschap, technologie ontwikkeling en het regelgevingskader definitie,” zei David Holcomb, distinguished member of the technical staff bij ORNL, die deelnam aan de consultancy meeting en zal spreken op het webinar. “Deze activiteiten omvatten het ontwikkelen van modelleringsinstrumenten voor radionuclide tracking bij MSR-installaties en het meten van de thermofysische en thermochemische eigenschappen van brandstofzouten.”

De us Nuclear Regulatory Commission streeft naar het ontwikkelen van een effectief vergunningsproces voor MSR ‘s, en meerdere in de VS gevestigde, private sector MSR-ontwikkelaars hebben aangegeven van plan te zijn om MSR’ s in de komende tien jaar in te zetten, voegde hij eraan toe.in Frankrijk zijn studies aan de gang om de haalbaarheid van een MSR-concept met snelle neutronen te bevestigen, met mogelijke inzet in de komende 10 tot 20 jaar, aldus Elsa Merle, professor aan het Franse Instituut voor Technologie Grenoble en CNRS/IN2P3, die ook aan de consultancy meeting deelnam en tijdens het webinar zal spreken.

“het gebruik van een mengsel van vloeibare brandstof en koelmiddel in MSR’ s helpt de intrinsieke stabiliteit van de reactorkern te ondersteunen, wat een eenvoudige werking bij verminderd vermogen mogelijk maakt, terwijl de veiligheid wordt gehandhaafd,” zei Merle. “Dergelijke reactoren kunnen de balancering van het elektriciteitsnet ondersteunen, wat essentieel is om het stijgende aandeel van hernieuwbare energie te ondersteunen. Zij kunnen ook worden gebruikt om het afval te verminderen dat wordt geproduceerd door reactoren die momenteel in bedrijf zijn.”

Veiligheidsrelais zijn een van de zes reactor technologieën geselecteerd door het Generatie IV Forum (GIF), een initiatief waaraan 13 landen gericht op de volgende generatie nucleaire energie technologieën, voor verdere R&D. Bij een jaarlijkse bijeenkomst in juli, het IAEA en GIF genoemd voor een grotere inspanningen om het begin van de implementatie van innovatieve reactor systemen om klimaatverandering aan te pakken.

MSRs en andere geavanceerde en innovatieve reactoren zullen volgende maand aan de orde komen op het wetenschappelijk Forum, dat zich zal richten op de vraag hoe de op wetenschap gebaseerde oplossingen van kernenergie de overgang naar schone energiesystemen kunnen helpen stimuleren.