In een boeiend interview met de Nederlandse kernreactorfysicus Jan Leen Kloosterman peilden we naar de toekomstmogelijkheden van kernenergie.
Het minste wat je dezer dagen kunt zeggen van de Nederlandse natuurkundigen is dat ze van zich laten spreken.
Zo is er de theoretisch natuurkundige Robbert Dijkgraaf, hoogleraar theoretische fysica aan de Universiteit van Amsterdam, die vanaf 1 juli 2012 directeur wordt van het Institute for Advanced Study te Princeton. Hij zal leiding hebben over het wetenschappelijk Walhalla waar ook Albert Einstein zich thuis voelde.
En wat denkt u van Erik Verlinde, eveneens hoogleraar theoretische fysica aan de Universiteit van Amsterdam? Een paar jaar geleden gooide hij alle kennis over de zwaartekracht overhoop en nu gaat hij frontaal in de aanval tegen de tot nog toe algemeen aanvaarde oerknaltheorie.
Niet alleen op theoretisch, ook op praktisch vlak laten de Nederlandse natuurkundigen van zich spreken. Want zoals we al meldden wordt meer dan waarschijnlijk de basis voor de supercomputer gelegd aan de Technische Universiteit Delft en wel door de ploeg onder leiding van Leo Kouwenhoven, die het bestaan van een heel bijzonder elementair deeltje bewezen hebben.
Aan diezelfde Technische Universiteit wordt aan het Reactor Instituut Delft onderzoek verricht aan nieuwe generaties kerncentrales. Het team dat zich daarmee bezighoudt vormt de sectie PNR (Physics of Nuclear Reactors) en staat onder de leiding van Associate Professor Jan Leen Kloosterman. Sinds 1988 zijn er een
143-tal publicaties van zijn hand over het thema kernenergie en verschenen.
Daarom zijn we voor een vraaggesprek professor Kloosterman gaan opzoeken in het Reactor Instituut te Delft. Het werd een verhelderend en boeiend onderhoud.
USMarkets: professor, had u van meet af aan interesse voor kernreactoren?
Prof. Kloosterman: als studierichting koos ik voor technische fysica en voor mijn doctoraalthesis koos ik voor kernreactorfysica. Later heb ik me verder in deze richting gespecialiseerd. U kunt dus stellen, dat de interesse voor nucleaire energieproductie tijdens mijn studies ontstaan is.
USMarkets: u geeft leiding aan de onderzoeksgroep Physics of Nuclear Reactors bij het Reactor Instituut Delft aan de Technische Universiteit Delft. Welk soort werk gebeurt hier?
Prof. Kloosterman: met een 2 megawatt onderzoeksreactor wordt medisch en materiaalonderzoek met behulp van neutronen en andere straling bestudeerd. Daarmee bestrijken we een hebben we een breed toepassingsgebied, van kankerbestrijding, gedrag van voedsel bij bewaring, nieuwe materialen voor zonnecellen, verbeteren van legeringen tot het ontleden van pigmenten van schilderijen om te peilen naar hun authenticiteit. Zoals het schema toont, worden de tijdens de kernsplijting vrijgemaakte neutronen eerst afgeremd en dan naar de diverse onderzoeksopstellingen geleid.
Dan is er een onderzoeksteam Physics of Nuclear Reactors, dat onder mijn leiding onderzoek verricht naar nieuwe types kerncentrales.
USMarkets: gaat het om praktijkonderzoek?
Prof. Kloosterman: niet in de betekenis dat we hier onderzoek zouden uitvoeren met de reactor. Wel beschikken we over een aantal experimentele opstellingen, waarmee we de veiligheid en stabiliteit van bepaalde typen kerncentrales kunnen onderzoeken. We bestuderen de diverse meetresultaten en doen analyses van de veiligheid, stabiliteit en duurzaamheid van deze kernreactoren. Verder doen we theoretisch onderzoek naar betere rekentechnieken en nieuwe toepassingen.
USMarkets: hoe is het werk georganiseerd?
Prof. Kloosterman: het team te Delft bestaat uit een twintigtal personen, maar erg belangrijk zijn ook de vele interdisciplinaire contacten in binnen- en buitenland. Zo hebben we geregeld uitwisseling van ideeën met vrijwel alle buitenlandse studiecentra in Europa waaronder ook het SCK (Studiecentrum voor Kernenergie) te Mol, België.
USMarkets: u hebt een eigen website met niet alleen informatie over uw onderzoek, maar ook uw commentaren via radio en tv. Hieruit blijkt dat het onderzoek zich toespitst op een zestal nieuwe types van reactoren. Zou u deze even willen becommentariëren?
Prof. Kloosterman: eerst even dit. Onze interesse gaat vooral uit naar nieuwe, inherent veilige reactortypes. Dat is de rode draad door gans ons onderzoekswerk. Daarnaast besteden we ook veel aandacht aan de problematiek van het opslaan van langlevend radioactief afval.
Eerst hebben we de Zeer Hoge Temperatuur Reactor (VHTR). Zoals de naam het zegt, is de bedrijfstemperatuur hoog, nl. ca 1.000°C.
Hij bevat honderdduizenden grafiet bollen (zie foto, reële grafietbol zonder splijtstof) waarin ongeveer 15.000 korrels splijtingsmateriaal ingebed zijn. Tijdens het splijtingsproces verhitten de grafietbollen tot 1.000°C en die warmte wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken of waterstofgas te produceren. Als splijtstof kan klassiek verrijkt uraniumoxide gebruikt worden, maar ook thoriumoxide komt in aanmerking. Op thorium komen we later terug.
Verder hebben we de Gasgekoelde Snelle Reactor. Hij werkt met een gesloten splijtstofcyclus, waarbij indien gewenst meer splijtstof kan worden geproduceerd dan er aanvankelijk werd ingestoken. In deze reactor kan dus splijtbaar plutonium gevormd worden uit uranium-238. Het rendement voor is hoog, ca 50%.
De U‑Batterij is een kleine, inherent veilige kernreactor met een vermogen van 5 tot 10 megawatt. Hij kan nagenoeg zelfstandig, d.w.z. met een minimale bezetting van de onderhoudsploeg, werken gedurende zeker 5 jaar. Eigenlijk zou op elke industriële site zulke U‑Batterij kunnen staan. Door zijn basisconcept is hij niet geschikt voor proliferatie (aanmaken van bommenmateriaal). Wel zal er extra aandacht moeten zijn voor de beveiliging van de reactor.
De Natuurlijke-Circulatie Kokend-Water Reactor (Economic Simplified Boiling Water Reactor, ESBWR) is het onderzoeksgebied van collega
Dr Martin Rohde. Dit type reactor is een generatie III-reactor die uitblinkt in veiligheid. Problemen met falende circulatiepompen bestaan niet, omdat er simpelweg geen pompen aan te pas komen omdat de circulatie van het primaire koelwater in het reactorvat plaatsvindt, op natuurlijke wijze aangedreven door de zwaartekracht.
Het onderzoek is met succes afgerond in samenwerking met General Electric. Momenteel buigt de US Nuclear Regulatory Commission zich over het concept en mits groen licht kunnen tegen 2015 gaan dergelijke reactoren toepassing vinden voor industriële stroomproductie.
Deze reactor (Super-Critical Water Reactor, SCWCR) is door het Generation IV International Forum uitgeroepen tot één van de meest innovatieve en kansrijke kernreactoren van de nieuwe generatie. Doordat hij zg. superkritisch water (water boven 374°C en onder een hogere druk dan 220 bar) bevat, verloopt de warmte-uitwisseling efficiënter, bijna 10% beter dan bij conventionele reactoren.
Tot hier het eerste deel van het interview met de Nederlandse kernreactorfysicus professor Jan Leen Kloosterman. In een volgend artikel zal de professor de zesde in de rij, nl. de Gesmolten Zout Reactor beschrijven. Dit is een buitenbeentje in de zin, dat hij draait op thorium, dat heel andere eigenschappen heeft dan uranium.
Over dit type reactor hadden we het eerder en onze artikels bleven niet zonder respons. Professor Kloosterman zal de vele door de lezers van USMarkets.nl gestelde vragen beantwoorden en tenslotte zal hij zijn standpunt tegenover thoriumcentrales toelichten.
Jan Van Besauw
Publicist voor USMarkets.nl