China heeft een belangrijke doorbraak gerealiseerd in de ontwikkeling van thoriumkernreactoren. Deze bieden niet alleen veel meer veiligheid dan traditionele kernreactoren, maar hebben ook nog andere voordelen. Zo zou een schip met één lading thorium tien jaar kunnen varen.
China heeft recent een technologische doorbraak bereikt in de omzetting van thorium naar uranium op bruikbare schaal. Thorium kan op deze manier uranium uitsparen voor een kernreactor, wat veel voordelen oplevert.
Technische haalbaarheid van de technologie aangetoond
Op 1 november maakte de Chinese Academie van Wetenschappen bekend dat China voor het eerst thorium heeft omgezet naar uraniumbrandstof in een kernreactor met gesmolten zoutkoeling (TMSR) van 2 MW in Minqi in de provincie Gansu. Met deze première toont het aan dat het gebruik van thorium in met gesmolten zout gekoelde reactoren technisch haalbaar is.
Van schaarse naar overvloedige brandstof
Thorium zou kunnen gebruikt worden in Chinese kernreactoren van de vierde generatie, wat meteen een oplossing zou bieden voor de Chinese energetische afhankelijkheid van uranium, waarvan men 80% moet invoeren. Van thorium daarentegen heeft China de grootste reserves ter wereld (1,3 miljoen ton). Daarmee kan men heel China voor tienduizenden jaren van energie voorzien. Thorium kan worden gewonnen als bijproduct van zeldzame aardmetalen.
Hoe werkt het?
In een kerncentrale worden uraniumatomen gespleten. Thorium kan niet uit zichzelf splijten, maar als men het beschiet met neutronen kan het transformeren in uranium 233, dat wel geschiktheid is voor kernsplitsing.
Een klassieke kerncentrale gebruikt grote hoeveelheden koelwater om te beletten dat de kern smelt. Thoriumreactoren daarentegen maken gebruik van gesmolten zouten op 600 tot 700°C als koelmiddel in een gesloten kringloop gemengd met thorium. Er is geen waterkoeling nodig, waardoor een groot risico van klassieke centrales wegvalt.
Nog meer voordelen
Reactoren met thorium in gesmolten zout (TMSR) bieden belangrijke voordelen, zoals een betere passieve veiligheid, een hoge temperatuur voor elektriciteitsopwekking of proceswarmte, en veel minder langlevend kernafval in vergelijking met traditionele reactoren.
Reactoren die geen water nodig hebben kunnen in afgelegen woestijnachtige gebieden gebouwd worden.
De reactoren zijn compact en bezitten een hoge energiedichtheid. Het is mogelijk om modulaire eenheden te ontwikkelen voor diverse toepassingen. Zo zou een schip tien jaar kunnen varen op slechts één enkele thoriumlading. Ook poolonderzoeksstations, maanbasissen en zelfs vliegdekschepen zouden ihiervan kunnen profiteren.
Technologische doorbraak
Gedurende de koude oorlog gebeurde in de VS al onderzoek naar thoriumreactoren. Uiteindelijk gaf men die piste op omdat thorium in tegenstelling tot uranium niet bruikbaar is voor kernbommen.
Ook India en de Sovjet-Unie toonden interesse, maar haakten af vanwege technische problemen: corrosie van de reactor door gesmolten zout bij hoge temperaturen en de noodzaak om de gebruikte brandstof continu te scheiden van het gesmolten zout tijdens het functioneren van de reactor. Recentelijk hebben een aantal landen het onderzoek naar thoriumreactoren heropgestart.
In China werd thorium een strategisch project in 2011. Een twintigtal nationale onderzoeksinstellingen werken er samen aan.
Fluoridezouten op hoge temperatuur lossen praktisch alle metalen op. In de VS brak een experimentele reactor uiteen na drie maanden. China deed tienduizenden corrosietesten om uiteindelijk een bruikbare legering op basis van nikkel te vinden. Die heeft een levensduur van 10 jaar in de reactor.
Hoe moet het verder?
De eerste stap bestond uit de constructie van de experimentele reactor van 2MW. Die moet waardevolle informatie bieden voor de volgende twee stappen. De eerstvolgende stap is een modulair demonstratieproject van 10 MW tegen 2029. Dat project moet de commerciële haalbaarheid moet aantonen en een materiaaltoeleveringsketen vastleggen. Grote reactoren van 100 MW worden tegen 2035 in grotere aantallen voorzien, vooral in streken met veel thoriumvoorraden.
Ook nog kernfusie
Op 1 oktober is in Hefei met succes de kern van een experimenteel kernfusieproject geïnstalleerd. Tegen 2027 moet het project werken en aantonen dat men fusie-energie op industriële schaal kan produceren. Als alles volgens plan verloopt, zouden de eerste lampen op energie van kernfusie al in 2030 kunnen branden.
.Bron: Lianhe Zaobao (Chinese krant in Singapore)
