SMR: Small Modular Reactor

Kernreactors in het klein? Welkom in de wereld van de SMR's.

SMR's (small modular reactors) zijn minireactoren die bestaan uit modules. Dankzij hun modulaire design zijn ze goedkoper dan klassieke centrales en kunnen ze makkelijk worden aangepast om energie te leveren aan bijvoorbeeld industriële sites of afgelegen zones. Van over de hele wereld is er toenemende interesse voor SMR's. In België nemen SCK•CEN en Tractebel het voortouw om deze innovatie verder te ontwikkelen.

Voor we dieper ingaan op de innovatieve oplossingen van SCK•CEN en Tractebel op het vlak van SMR's is het belangrijk dat we weten wat small modular reactors precies zijn en doen. SMR's zijn kleine kerncentrales met een capaciteit van 10 tot 300 MW (ter vergelijking: traditionele kerncentrales zoals Doel 4 of Tihange 3 hebben een capaciteit van 1000 MW).

Waarom zulke kleine units?

SMR's zijn flexibel en autonoom, waardoor ze de ideale oplossing vormen in situaties waar de vraag naar energie schommelt. Ze dienen niet als vervanging voor maar als aanvulling op de traditionele kerncentrales die continu koolstofarme energie produceren.

Zo zijn SMR's bijzonder nuttig in afgelegen regio's waar nog geen elektriciteitsnet aanwezig is of op industriële sites. Bovendien zijn ze in staat om drinkbaar water te 'produceren', zoals we later zullen zien.

Vandaag is het voor onze planeet belangrijk dat onze energie koolstofarm is. Hernieuwbare energie draagt daartoe bij, maar windmolens en zonnepanelen produceren soms wel en soms geen elektriciteit, afhankelijk van het weer. Kernenergie en SMR's daarentegen zijn veel stabielere oplossingen.

Over de hele wereld, vooral in de Verenigde Staten, China en Rusland, maar ook in het Verenigd Koninkrijk en België, lopen al diverse vergevorderde projecten met SMR's. Laten we even kijken wat de lopende onderzoeken in ons land al hebben opgeleverd.

Het Belgische Studiecentrum voor Kernenergie: grensverleggend onderzoek en een wereldprimeur

SCK•CEN (Studiecentrum voor Kernenergie) in Mol in de regio Antwerpen, test innoverende materialen voor de SMR's.

SCK•CEN doet onderzoek naar het gebruik van vloeibaar lood als koelvloeistof voor de kernbrandstof. Vloeibaar lood verhoogt de doeltreffendheid van splijtstoffen, wat de levensduur van de reactor ten goede komt. Met behulp van geavanceerde testinstallaties worden het gedrag van het materiaal en eventuele corrosie bestudeerd met als doel een zo efficiënt mogelijke SMR te ontwikkelen!

SCK•CEN bestudeert eveneens het gedrag van neutronen in het lood dat zich binnen in de reactor VENUS bevindt (project GUINEVERE). Dit grootschalige onderzoek naar de reactoren van de toekomst is een wereldprimeur: het is de eerste subkritische reactor met lood als vloeistof die wordt aangestuurd door een deeltjesversneller. Met het project GUINEVERE levert SCK•CEN een belangrijke bijdrage aan het onderzoek naar de ontwikkeling van dit soort van SMR. Een grote verdienste voor ons klein landje!

Tractebel: Belgische expertise ten dienste van innoverende SMR-projecten

Met meer dan 150 jaar ervaring op de teller geniet Tractebel wereldwijd aanzien als een van de grootste internationale experts op het vlak van consultancy en engineering. Hun doel is om de wereld van morgen mee vorm te geven. 

Al meer dan 60 jaar ontwikkelt Tractebel betrouwbare en innovatieve kerntechnologieën op maat. Als architect-ingenieur van de 7 Belgische kerncentrales vond Tractebel het logisch dat ze mee zouden werken aan de ontwikkeling van SMR's.

Tractebel beschikt namelijk over een unieke pool van ingenieurs met multidisciplinaire competenties die elk specialist zijn in hun respectieve vakgebieden.
 
Ze zijn een onmisbare schakel tussen het basisconcept en de concrete bouw van een SMR. De ingenieurs van Tractebel ontwikkelen het concept voor industrieel gebruik en/of beoordelen de financiële en technische haalbaarheid van het project, rekening houdend met criteria zoals veiligheid, operabiliteit en uitvoerbaarheid. Tractebel begeleidt de bedenkers, bouwers of operatoren tijdens hun projecten voor de ontwikkeling van innovatieve SMR's, vanaf de haalbaarheidsstudie tot het verkrijgen van de nodige licenties bij de bevoegde overheden en de uiteindelijke indienststelling.

Goed om te weten: drinkbaar water dankzij SMR's!

SMR's kunnen meer dan alleen elektriciteit produceren. Sommige types SMR's zijn ook ontworpen om stoom of warm water te produceren via cogeneratie. 

Sterker nog, SMR's blijken bijzonder doeltreffend om drinkbaar water te produceren via ontzilting.

De productie van drinkwater is een energierovend proces. Sommige gebieden in Azië en Afrika kunnen zich niet op een duurzame manier ontwikkelen door het tekort aan drinkwater. Doordat SMR's autonoom functioneren kunnen ze een oplossing bieden voor dat probleem.

SMR's van dichterbij bekeken

Waarin verschilt de werking van een SMR van die van een traditionele kerncentrale?

Op dit moment worden verschillende types SMR's bestudeerd of gebouwd.

Voor sommige SMR's worden dezelfde materialen gebruikt als voor klassieke kerncentrales: uranium als spijtstof en water als koelvloeistof. Hier bestaat de innovatie in de flexibiliteit van de SMR.

Maar sommige SMR-projecten gaan verder. Het gaat om concepten waarbij gebruik wordt gemaakt van nieuwe (gerecycleerde) splijtstoffen en nieuwe koelmethoden. Deze SMR's zijn doeltreffender en gaan nog langer mee.

Een model voor passieve veiligheid

De meeste SMR's gebruiken passieve koeling. Concreet betekent dit dat de SMR's geen externe bronnen (zoals elektriciteit of dieselgeneratoren) meer nodig hebben om de reactor na gebruik af te koelen. Die innovatie zorgt ervoor dat de installaties nog veiliger worden.

Voordelen van een modulair systeem

Flexibiliteit, kostenefficiëntie en snelheid zijn de belangrijkste troeven. Doordat ze modulair zijn opgevat, kunnen de verschillende modules van een SMR afzonderlijk worden geactiveerd afhankelijk van de vraag naar elektriciteit. Dat betekent dat in enkele minuten tijd bepaalde modules kunnen uit- of aangeschakeld worden wanneer de behoefte aan elektriciteit af- of toeneemt. Heel wat bedrijven in de nucleaire sector zijn bijzonder geïnteresseerd in dit aspect van SMR's.

De verschillende modules kunnen per vrachtwagen getransporteerd en ter plaatse geïnstalleerd worden. Dit impliceert een daling van kost en fabricagetijd.

De fabrikanten van SMR's produceren kleine reactoren die universeel ingezet kunnen worden in eender welk land dat daar interesse in heeft. Die aanpak maakt massaproductie mogelijk tegen concurrentiële prijzen. Doordat die SMR's bovendien uit modules zijn samengesteld, kunnen ze makkelijk 'in afzonderlijke delen' worden vervoerd en ter plaatse worden geassembleerd. Daardoor kan het bouwproces verkort worden tot twee jaar.

In afgelegen zones of gebieden met weinig infrastructuur kunnen de SMR's volledig geassembleerd worden geleverd, hetzij per schip, hetzij over de weg. De meest innoverende types SMR's kunnen gedurende 5 jaar elektriciteit leveren zonder dat de splijtstof vervangen hoeft te worden. SMR's vragen trouwens maar een minimum aan onderhoud, wat bijzonder praktisch is in die regio's.

Tot slot kunnen SMR's rechtstreeks koolstofarme en efficiënte energie leveren aan bepaalde industrieën tegen een scherpe prijs.

SMR's ten dienste van een koolstofvrije energiemix

Aangezien de CO2-uitstoot van SMR's vergelijkbaar is met die van traditionele energieën, kunnen SMR's een belangrijke rol spelen in de koolstofvrije energiemix die onze planeet zo broodnodig heeft. Doordat ze zo flexibel zijn, vormen ze een perfecte aanvulling op de fluctuerende opbrengst van hernieuwbare energiebronnen. 

Dit kan u ook interesseren…

Nucleair Forum: wie zijn wij?

Het Nucleair Forum verenigt het merendeel van de ondernemingen en instellingen die actief zijn in de toepassingen van kerntechnologie. Het Nucleair Forum wil de referentie bij uitstek zijn over kerntechnologie, zowel voor de pers, voor de beleidsverantwoordelijken als voor het grote publiek. Ontdek meer