Kernenergie wordt door velen geassocieerd met grootschalige electriciteitsopwekking in basislastconfiguratie. De laatste jaren groeit het besef dat kernenergie ook bij kleinschalige toepassingen rendabel kan zijn. Sinds enkele jaren doet de TU-Delft onderzoek naar een kleine kerncentrale voor nichemarkten zoals scheepsvoortstuwing en warmtekrachtkoppeling in afgelegen gebieden. Een verkennende studie laat zien dat ook in dichtbevolkte landen als Nederland kleine kerncentrales zoals geschetst in figuur 1 rendabel kunnen worden ingezet voor decentrale productie van electriciteit en/of proceswarmte ten behoeve van grote energie-intensieve industrieën. Dit komt mede doordat bij decentrale productie de energietransportkosten kunnen worden bespaard.

Figuur 1: Impressie van een kleine kerncentrale (boven- en zijaanzicht) voor de decentrale productie van electriciteit en/of proceswarmte.

Uiteraard moeten ook kleine kerncentrales aan strenge technische en economische voorwaarden voldoen. Allereerst moet de veiligheid van de reactor zijn gewaarborgd. Dit betekent dat onder geen beding de splijtstof beschadigd kan raken. Dit is mogelijk door gebruik te maken van een inherent veilig splijtstofontwerp, dat is gebaseerd op TRISO deeltjes (zie figuur 2). De Hoge Temperatuur Reactoren past hetzelfde soort splijtstof toe. Verder moet de centrale zo weinig mogelijk onderhoud vergen. De procesbewaking is op afstand. Daarom is in het primaire koelcircuit van natuurlijke circulatie gebruik gemaakt en vindt automatische aanpassing van het reactorvermogen aan de energievraag plaats. Dit laatste vergt de juiste terugkoppelcoëfficiënten, zodat de reactorkern, door opwarming en afkoeling, het geproduceerde vermogen vanzelf reguleert. Voorts is de benodigde splijtstofwisselperioden beperkt tot eenmaal per tien jaar. Dit is de geschatte optimale termijn tussen de kosten van de splijtstofwissel en transporten enerzijds, en de splijtstofinvesteringskosten anderzijds.

Figuur2: Een opengewerkt TRISO deeltje (diameter 1 mm) bestaande uit een splijtstofkern, een bufferlaag en drie containerlaagjes.

Een goed technisch ontwerp van een kerncentrale is nog geen garantie voor succes. Een belangrijke rol spelen ook de diverse instanties op het gebied van vergunningverlening en financiering. Een potentiële klant koopt bij voorkeur geen kerncentrale, maar energie in de vorm van electriciteit en/of warmte. De vergunningsaanvraag moet daarom gekoppeld zijn aan het product, de kerncentrale, en niet aan de locatie van de klant. Bovendien moet de klant zekerheid hebben dat het reactorbedrijf en de productiekosten niet onderhevig zijn aan veranderende politieke inzichten. Dit vergt nauwe samenwerking tussen alle betrokken partijen. Als dit allemaal gebeurt, dan zou Nederland een belangrijke innovatieve rol spelen bij de revitalisering van kernenergie.

For more information, please contact j.l.kloosterman@tudelft.nl.