'Brandstoffen vormen het hart van een kernreactor'

Duitsland wil uiterlijk in 2022 zijn laatste kerncentrale sluiten. In juni vormden vijftigduizend demonstranten in België een menselijke keten tegen kernenergie. En ook Frankrijk kondigde aan minder afhankelijk te willen zijn van kernenergie. Ondanks de dreigende energiecrisis lijkt kernenergie niet echt een populaire optie. En dat terwijl duizenden onderzoekers van over de hele wereld hard werken aan veilige en duurzamere kernreactoren. Zo ook Anna Louise Smith, universitair docent Nucleaire Chemie aan de TU Delft.

Smith komt oorspronkelijk uit Frankrijk, waar ze zich specialiseerde in de chemie van nucleaire materialen. Ze is naar Nederland gekomen omdat de TU Delft haar de kans bood onderzoek te komen doen naar nucleaire brandstoffen. Een unieke kans, want het meest nucleaire onderzoek vindt plaats op grote onderzoeksinstellingen. Universiteiten hebben vaak niet de goede installaties om zulk onderzoek te doen.

Met haar onderzoek hoopt Smith vooral veiligere nucleaire reactoren te maken. Maar ze is niet alleen geïnteresseerd in onderzoek. Niet voor niets stond ze vorig jaar in de Forbes’ 30 under 30 Europe – een lijst met de 300 meest invloedrijke Europeanen onder de 30 jaar – en was ze genomineerd voor het New Scientist Wetenschapstalent van 2017. NEMO Kennislink sprak haar over deze nominaties en het belang van haar onderzoek.

Denk je zelf ook dat je een invloedrijke wetenschapper bent?

“De benoeming tot een van de Forbes’ 30 under 30 kwam echt als een verrassing, want nucleaire wetenschap wordt vaak overgeslagen in dit soort lijsten. Maar ik denk wel dat ik het publiek kan beïnvloeden als ik goed blijf communiceren. In onze groep proberen we zo veel mogelijk over ons onderzoek te praten, zodat mensen weten dat we aan nieuwe reactoren werken. En dit soort nominaties helpen mij om een publiek te bereiken, omdat de media mij dan makkelijker weten te vinden.”

Aan wat voor reactoren werken jullie?

“Momenteel wekken kerncentrales voornamelijk energie op met de zogenoemde tweedegeneratiereactoren. Dit zijn lichtwaterreactoren die draaien op verrijkt uranium. Een internationaal comité heeft zes ontwerpen uitgekozen die volgens hen over enkele tot tientallen jaren de huidige installaties kunnen vervangen. Ik werk in Delft aan twee van deze ontwerpen, de gesmoltenzoutreactoren en de natriumgekoelde reactoren. Deze ontwerpen zijn volgens ons veel veiliger en efficiënter dan wat centrales nu gebruiken.”

Welke rol speel jij in dit onderzoek?

“Ik kijk vooral naar de nucleaire brandstoffen die de reactoren gebruiken. Deze brandstoffen vormen het hart van de energieproductie, dus je moet zeker weten dat ze goed en veilig worden gebruikt. Daarom kijk ik naar de interactie van de chemicaliën met de reactor zelf, hoe ze met het koelingsmateriaal reageren en of ze veranderen door de straling. Met al deze factoren samen kan ik inschatten of de reactor veilig genoeg is.”

Wat is volgens jou de beste brandstof?

“Het ligt natuurlijk aan de installatie. Een natriumgekoelde reactor moet nog steeds een vaste brandstof gebruiken. Deze vaste brandstof zet uit en scheurt tijdens het proces en kan een mechanische interactie aangaan met de reactor. Hier moet je rekening mee houden bij het ontwerp. Daarom vind ik de vloeibare brandstof in de gesmoltenzoutreactor innovatiever. Al werken we nu wel aan een systeem waarmee we de actiniden die je overhoudt na de nucleaire reactie weer verder omzetten naar minder schadelijke stoffen. Het duurt nu soms nog honderden jaren voor deze stoffen uit zichzelf minder radioactief worden, dus proberen we dat proces te versnellen. We plaatsen ze in de reactoren en zetten ze onder invloed van de energie die daar vrijkomt om naar stabiele of minder lang levende producten. Dit proces zou wel goed kunnen werken in natriumgekoelde reactoren.

Het grootste voordeel van een gesmolten zout reactor is dat je de samenstelling van je vloeistof online kunt veranderen en heel gemakkelijk ongewenste stralingsproducten uit de oplossing kunt halen. Voor deze reactoren gebruik je Thorium, een element dat veel minder zeldzaam is dan Uranium en Plutonium. Ik ben groot fan van Thorium, omdat je het makkelijk aan kunt passen en het genereert veel minder radioactief afval.”

Klinkt goed! Gaan we deze vloeibare brandstof snel gebruiken?

“Helaas duurt het nog wel even voor de gesmoltenzoutreactor zo ver is. Tot nu toe werken veel kerncentrales met vaste brandstoffen, dus moeten we nog veel vragen beantwoorden voor we overstappen naar vloeibaar. Het is een kwestie van veel testen en de risico’s zo klein mogelijk maken. De natriumgekoelde reactor wordt al wel in de praktijk getest; waarschijnlijk is die rond 2030 in de eerste centrales te vinden.”