Kernsplijtingsonderzoek in Nederland

Het Nederlandse onderzoek aan kernreactoren, reactortechnologie en kernenergie is geconcentreerd bij het NRG in Petten en Arnhem en aan de Technische Universiteit Delft. Beide instituten voeren onderzoeksprogramma’s uit die aansluiten bij de internationale agenda voor nieuwe kernenergietechnologie, als opgenomen in het Generation IV project.

Bij het NRG ligt daarbij de nadruk op transmutatie van radioactief afval, Very High Temperature Reactoren voor waterstofproductie en snelle gasgekoelde reactoren (interne verbranding van afval). Ook bij de TU-Delft wordt gewerkt aan hoge temperatuur reactoren. Daarnaast wordt gekeken hoe het ontwerp van de huidige generatie kokendwaterreactoren kan worden verbeterd om op korte termijn een brug te vormen naar de 4^e generatie kernreactoren. Verder is er aandacht voor versnellergedreven systemen.

De twee Nederlandse onderzoekskernreactoren staan bij deze instituten. De straling uit de reactoren wordt ondermeer gebruikt om materialen te testen en te onderzoeken. Constructiematerialen en splijtstoffen voor kerncentrales worden in de HFR (Hoge Flux Reactor) in Petten getest. Ook vindt hier onderzoek plaats naar transmutatie van kernafval (verkorting van de levensduur). In Delft (Hoger Onderwijs Reactor – HOR) wordt de straling voor divers (fundamenteel) materialenonderzoek gebruikt, ondermeer voor de ontwikkeling van nieuwe zonnepanelen en batterijen. Door de lage stralingsniveaus is de reactor goed toegankelijk voor gastonderzoekers en studenten, en kan onderwijs verzorgd worden voor technici en reactoroperators. Ook krijgt gebruik van straling voor medische toepassingen (kankerbestrijding) veel aandacht. In Petten worden experimentele stralingsprogramma’s op patienten getest, en vindt productie van radioactieve stoffen plaats voor toepassing in ziekenhuizen.

Het mondiaal onderzoek aan kernreactortypen en aan de nucleaire splijtstofcyclus wordt in sterke mate bepaald door het zogenoemde Generation IV project, dat enkele jaren geleden door de Verenigde Staten is geïnitieerd. Het betreft een gecoördineerde samenwerking tussen diverse landen (Argentinië, Brazilië, Canada, Frankrijk, Japan, Zuid-Afrika, Zwitserland, Groot-Brittannië en de Verenigde Staten) naar een nieuwe ‘generatie’ kernreactoren met een verhoogde mate van duurzaamheid. Het oogmerk is reactoren te ontwikkelen met een verbeterde economie, betrouwbaarheid en veiligheid, met een sterke reductie van de productie van radioactief afval (gebruikmakend van een gesloten splijtstofcyclus). Deze reactoren zouden rond 2030 beschikbaar moeten zijn. De Europese Commissie heeft via haar 6^e Kaderprogramma aansluiting gevonden bij dit initiatief.

Binnen Gen-IV zijn 6 reactortypen geselecteerd vanuit de gedachte dat die gezamenlijk een duurzaam geheel vormen. Hierbij is nadrukkelijk aandacht voor snelle systemen.  (In gangbare reactoren worden de neutronen afgeremd om de splijting van ²³⁵U te bevorderen, in snelle reactoren gebeurt dit niet, omdat de snelle neutronen weer beter geschikt zijn om niet splijtbaar ²³⁸U om te zetten in splijtbaar PlutoniumSnelle reactoren maken door het kweken van splijtstof uit ²³⁸U een 100-voudig beter gebruik van het uraan en het vernietigen van radioactief afval mogelijk (door zogenoemde ‘transmutatie’).

Naast dit Gen-IV programma wordt internationaal gewerkt aan versneller-gedreven systemen (ADS). Dit zijn hybride systemen bestaande uit een subkritieke kernreactor, gevoed door een bundel hoog-energetische protonen. Deze combinatie maakt het reduceren van radioactief afval – geproduceerd in conventionele reactoren – mogelijk. In Europa wordt veel onderzoek uitgevoerd binnen het EU 5^e en 6^e Kaderprogramma.