Kerncentrales kunnen veel energie opwekken, maar produceren ook afval dat lang radioactief blijft. Promovendus Carlos Ceballos (32) van de faculteit Technische Natuurwetenschappen probeert aan dit langlevende afval wat te doen.
Waar voorstanders de toekomst van kernenergie rooskleurig zien, hebben tegenstanders op zijn zachtst gezegd hun twijfels. “De drie belangrijkste twijfels gaan over de veiligheid van de kerncentrales, het radioactieve kernafval dat overblijft en de mogelijkheid om met de grondstoffen kernwapens te maken”, somt Ceballos op.
De onderzoeker werkt aan een plan van de Italiaan Carlo Rubbia, Nobelprijswinnaar in de natuurkunde. Rubbia bedacht in 1995 een reactor die alle redenen om aan kernenergie te twijfelen moet wegnemen. Sindsdien zijn onderzoekers bezig dit concept uit te werken. Zo ook Ceballos. De Colombiaan doet onderzoek naar een nieuw soort reactor, dat het zo gevreesde radioactieve afval van andere kerncentrales verwerkt. “Langlevend afval is meer dan duizend jaar gevaarlijk. We kunnen er niets mee, maar moeten het wel veilig opbergen. In Nederland wordt het eerst in een gebouw in Vlissingen opgeslagen en later, zo is het plan, diep in de grond weggestopt. Als het afval verwerkt wordt in de reactor waaraan ik werk, is het nog honderd tot vijfhonderd jaar gevaarlijk. Relatief kort dus.”
Ceballos houdt zich bezig met de veiligheid van de afvalverwerkende reactor zoals die door Rubbia is voorgesteld. Het is niet, zoals de huidige energieopwekkende kerncentrales, een ‘kritische reactor’. Daarin wordt een natuurlijke kettingreactie in stand gehouden met een evenwicht tussen vorming van neutronen en het verdwijnen ervan.
Voor het omzetten van langlevend in kortlevend afval, is de nog theoretische ‘subkritische’ reactor geschikter. Hierin worden steeds minder neutronen gevormd dan er nodig zijn. Een deeltjesversneller voert neutronen aan om het proces in de reactor gaande te houden. De versneller schiet protonen op een doelwit en bij de botsingen komen neutronen vrij. Omdat dit met grote snelheid gebeurt, hebben de neutronen heel veel energie, en dat is nodig om het afval om te kunnen zetten.
Deeltjesversneller
Aan Ceballos de taak om te onderzoeken of de omzetting in de reactor inderdaad efficiënt en veilig gebeurt. De promovendus simuleerde in de computer de processen in de reactor. In zijn modellen ziet hij onder andere wat er gebeurt met de hoeveelheid neutronen en de temperatuur in ‘gewone’ situaties en wanneer iets mis gaat. “De subkritische reactor bleek in mijn onderzoek, zelfs bij incidenten, een veilig concept”, concludeert de promovendus.
Als in een reactor door welke oorzaak dan ook meer energie wordt geproduceerd dan wordt afgevoerd, loopt de temperatuur op. In een ‘gewone’ reactor dooft de reactie vanzelf uit, waarna de hitte nog moet worden afgevoerd. In de subkritische reactor wordt de deeltjesversneller uitgezet en neemt het aantal neutronen snel af. “In één of twee seconden neemt de energie in de reactor af naar 6 procent.” Minder energie dus om nog af te voeren. In bestaande reactoren wordt de hitte verdreven met actieve systemen: pompen gedreven door het elektriciteitsnet, door dieselmotoren of door batterijen. In de reactor van Ceballos wordt daarvoor een vloeibaar mengsel van de metalen lood en bismut gebruikt, dat door natuurlijke circulatie, zonder pompen, de warmte veilig afvoert. “Het voordeel is dat als je geen pomp hebt, hij ook niet kan stuk gaan.”
Een veilige kernreactor die radioactief afval veel minder gevaarlijk maakt. Het klinkt veelbelovend, maar voorlopig is het nog toekomstmuziek. De reactor levert veel winst op voor veiligheid en milieu. “Maar de industrie wil vooral geld verdienen en zal daarom niet snel investeren in deze dure technologie. De reactor komt er alleen als regeringen over de hele wereld ingrijpen”, meent Ceballos.
Niet alleen geld en politiek vormen een struikelblok, ook aan de techniek moet nog flink worden gesleuteld. Een deeltjesversneller wordt in dit geval gebruikt om een kerncentrale aan te drijven, maar hij is daar niet voor ontworpen. Voor zijn originele doel, het bestuderen van heel kleine deeltjes, is het niet zo’n probleem als hij even uitvalt. Maar in zijn nieuwe rol betekent zijn uitval dat de hele reactor stil ligt. De betrouwbaarheid van de deeltjesversneller moet daarom groter. “Veel groter. Maar ik wil mensen niet ontmoedigen verder naar de mogelijkheid van de subkritische reactor te kijken. Ik ben ervan overtuigd dat het een belangrijke en goede bijdrage kan leveren aan de maatschappij.”
Waar voorstanders de toekomst van kernenergie rooskleurig zien, hebben tegenstanders op zijn zachtst gezegd hun twijfels. “De drie belangrijkste twijfels gaan over de veiligheid van de kerncentrales, het radioactieve kernafval dat overblijft en de mogelijkheid om met de grondstoffen kernwapens te maken”, somt Ceballos op.
De onderzoeker werkt aan een plan van de Italiaan Carlo Rubbia, Nobelprijswinnaar in de natuurkunde. Rubbia bedacht in 1995 een reactor die alle redenen om aan kernenergie te twijfelen moet wegnemen. Sindsdien zijn onderzoekers bezig dit concept uit te werken. Zo ook Ceballos. De Colombiaan doet onderzoek naar een nieuw soort reactor, dat het zo gevreesde radioactieve afval van andere kerncentrales verwerkt. “Langlevend afval is meer dan duizend jaar gevaarlijk. We kunnen er niets mee, maar moeten het wel veilig opbergen. In Nederland wordt het eerst in een gebouw in Vlissingen opgeslagen en later, zo is het plan, diep in de grond weggestopt. Als het afval verwerkt wordt in de reactor waaraan ik werk, is het nog honderd tot vijfhonderd jaar gevaarlijk. Relatief kort dus.”
Ceballos houdt zich bezig met de veiligheid van de afvalverwerkende reactor zoals die door Rubbia is voorgesteld. Het is niet, zoals de huidige energieopwekkende kerncentrales, een ‘kritische reactor’. Daarin wordt een natuurlijke kettingreactie in stand gehouden met een evenwicht tussen vorming van neutronen en het verdwijnen ervan.
Voor het omzetten van langlevend in kortlevend afval, is de nog theoretische ‘subkritische’ reactor geschikter. Hierin worden steeds minder neutronen gevormd dan er nodig zijn. Een deeltjesversneller voert neutronen aan om het proces in de reactor gaande te houden. De versneller schiet protonen op een doelwit en bij de botsingen komen neutronen vrij. Omdat dit met grote snelheid gebeurt, hebben de neutronen heel veel energie, en dat is nodig om het afval om te kunnen zetten.
Deeltjesversneller
Aan Ceballos de taak om te onderzoeken of de omzetting in de reactor inderdaad efficiënt en veilig gebeurt. De promovendus simuleerde in de computer de processen in de reactor. In zijn modellen ziet hij onder andere wat er gebeurt met de hoeveelheid neutronen en de temperatuur in ‘gewone’ situaties en wanneer iets mis gaat. “De subkritische reactor bleek in mijn onderzoek, zelfs bij incidenten, een veilig concept”, concludeert de promovendus.
Als in een reactor door welke oorzaak dan ook meer energie wordt geproduceerd dan wordt afgevoerd, loopt de temperatuur op. In een ‘gewone’ reactor dooft de reactie vanzelf uit, waarna de hitte nog moet worden afgevoerd. In de subkritische reactor wordt de deeltjesversneller uitgezet en neemt het aantal neutronen snel af. “In één of twee seconden neemt de energie in de reactor af naar 6 procent.” Minder energie dus om nog af te voeren. In bestaande reactoren wordt de hitte verdreven met actieve systemen: pompen gedreven door het elektriciteitsnet, door dieselmotoren of door batterijen. In de reactor van Ceballos wordt daarvoor een vloeibaar mengsel van de metalen lood en bismut gebruikt, dat door natuurlijke circulatie, zonder pompen, de warmte veilig afvoert. “Het voordeel is dat als je geen pomp hebt, hij ook niet kan stuk gaan.”
Een veilige kernreactor die radioactief afval veel minder gevaarlijk maakt. Het klinkt veelbelovend, maar voorlopig is het nog toekomstmuziek. De reactor levert veel winst op voor veiligheid en milieu. “Maar de industrie wil vooral geld verdienen en zal daarom niet snel investeren in deze dure technologie. De reactor komt er alleen als regeringen over de hele wereld ingrijpen”, meent Ceballos.
Niet alleen geld en politiek vormen een struikelblok, ook aan de techniek moet nog flink worden gesleuteld. Een deeltjesversneller wordt in dit geval gebruikt om een kerncentrale aan te drijven, maar hij is daar niet voor ontworpen. Voor zijn originele doel, het bestuderen van heel kleine deeltjes, is het niet zo’n probleem als hij even uitvalt. Maar in zijn nieuwe rol betekent zijn uitval dat de hele reactor stil ligt. De betrouwbaarheid van de deeltjesversneller moet daarom groter. “Veel groter. Maar ik wil mensen niet ontmoedigen verder naar de mogelijkheid van de subkritische reactor te kijken. Ik ben ervan overtuigd dat het een belangrijke en goede bijdrage kan leveren aan de maatschappij.”
Comments are closed.