De strijd tegen klimaatverandering en de zoektocht naar duurzame energiebronnen zorgen ervoor dat kernenergie weer volop in de belangstelling staat. De nieuwe generatie kernreactoren beloven veilig en schoon te zijn. Anna Smith doet in Delft onderzoek naar die nieuwe technologieën. Eén daarvan is de gesmoltenzoutreactor. Deze wijkt erg af van de nu gebruikte techniek en is in potentie een methode met grote voordelen. Maar cruciale kennis over gesmolten zouten ontbreekt nog.
Terwijl huidige reactoren een splijtstof gebruiken van vaste keramische uranium oxide tabletten is de splijtstof in een gesmoltenzoutreactor vloeibaar. Dit biedt veel voordelen die te maken hebben met de aard van zout. Deze reactor kan werken zonder dat het koelmiddel onder hoge druk staat én kan een hogere temperatuur warmte produceren. Dat maakt de reactor efficiënter. Afhankelijk van het ontwerp, kan dit type reactor ook thorium, dat in grote mate beschikbaar is op aarde en minder langlevend radioactief afval produceert, of verbruikte splijtstof van bestaande reactoren als splijtstof gebruiken.
“Nieuwe typen kernreactoren, zoals de gesmoltenzoutreactor, zijn veelbelovend op het gebied van veiligheid en duurzaamheid”, vertelt Anna Smith. “Daarmee kunnen ze een belangrijke bijdrage leveren aan de energietransitie. Maar om deze technologie te kunnen toepassen, moeten we eerst begrijpen hoe de chemie en eigenschappen van gesmolten zout in een reactor (kunnen) veranderen in de tijd. Daarvoor bouwen wij computermodellen die dit kunnen voorspellen.”
Experimenten uitvoeren
“Dit werk is erg uitdagend. Het zout dat we gebruiken bevat uranium en thorium en is daardoor radioactief. Het is gevoelig voor lucht en is corrosief bij hoge temperaturen. In reactie op de splijting verandert de samenstelling van het zout tijdens het gebruik in de reactor. Dit alles maakt het complex om de eigenschappen ervan te leren kennen. Ook is er maar een beperkt aantal onderzoeken waarmee we kunnen benchmarken. Om onze modellen te bouwen moeten we dus zelf experimenten doen. We voeren deze experimenten uit om inzicht te krijgen in de eigenschappen van het zout op atomaire schaal en we koppelen deze aan belangrijke eigenschappen op macroscopische schaal, zoals warmtecapaciteit, dichtheid, viscositeit en thermische geleidbaarheid.”
"Met donaties van alumni kan ons team een nieuwe testinstallatie bouwen geschikt voor experimenten op atoomniveau."
Dr. Anna Smith, Associate Professor TU Delft
Ontwerpfase van een reactor
Het model dat de groep van Smith ontwikkelt kan straks worden gebruikt door bedrijven die een gesmoltenzoutreactor willen bouwen. “Zij kunnen dit gebruiken in de ontwerpfase van de reactor. Het model kan dan voorspellen of een ontwerp met een bepaalde samenstelling van gesmolten zout splijtstof veilig is en wat er in verschillende situaties kan gebeuren. Er zijn start-up bedrijven die hopen binnen tien jaar een eerste prototype reactor te bouwen. Om dit te halen hebben zij ons model hard nodig.”
Het belang van kernenergie
Bij de energietransitie kan kernenergie een belangrijke rol spelen. Hoe meer CO2-vrije bronnen we inzetten hoe beter we aan de toenemende elektriciteitsbehoefte kunnen voldoen. “In het kader van klimaatverandering is er grote behoefte aan groene energie. Ik denk dat we toe moeten naar een slim netwerk waaraan verschillende energiebronnen zijn gekoppeld. Nucleaire energie kan daarbinnen zorgen voor een basisvoorziening. Met dit project dragen we daaraan bij.”
Met bijdragen van alumni
Met donaties van alumni kan het team van Smith een nieuwe testinstallatie bouwen geschikt voor experimenten op atoomniveau. “Een keer per jaar doen we experimenten met een speciale hoge temperatuur opstelling in een synchrotron faciliteit in Duitsland of Frankrijk. Deze faciliteiten hebben een zeer sterke röntgenstraling en een hoge flux. Dit zijn uitdagende testen en we zijn een van de weinige onderzoeksgroepen in de wereld die deze uitvoeren. Met een verbeterde onderzoeksopstelling kunnen we veel meer data halen uit deze kostbare testweek en zo ons onderzoek versnellen.”
Doet u mee?
Met een gift helpt u onderzoek te versnellen, maakt u een pilot of extra testen mogelijk.
Welke Tech for Impact onderzoeker mag op uw steun rekenen?
-
Universiteitsfonds Delft gebruikt uw gegevens voor het uitvoeren en vastleggen van de donatie en om u te informeren over de activiteiten en het werk van het Universiteitsfonds. Uw gegevens worden vertrouwelijk behandeld volgens de Wet Registratie Persoonsgegevens en nooit aan derden verstrekt. Lees hier ons privacy statement
Onderzoekersprofiel
Naam: Anna Smith (35)
Geboren in: Limoges, Frankrijk
Expertise: fysisch chemicus en materiaalwetenschapper
Faculteit: Technische Natuurwetenschappen
Werkt aan: voorspellingsmodel van de eigenschappen van gesmolten zouten als nucleaire splijtstof
Potentiële toepassing: nieuwe generatie kernreactoren die uitblinken in veiligheid en duurzaamheid en bijdragen aan de energietransitie
Besteding donatie: nieuwe testopstelling voor onderzoek op atoomniveau
Waarom TU Delft
“TU Delft heeft een leidende positie in Europa op het gebied van onderzoek naar gesmolten zout en coördineert ook enkele Europese projecten. Onze afdeling heeft de faciliteiten en vergunningen om te werken met radioactief uranium en thorium. Het is de enige universiteit in Nederland waar dat mogelijk is. Toen ik kwam was de kennis over reactorfysica al zeer sterk aanwezig, ik heb daar mijn scheikundige expertise aan kunnen toevoegen. Daarnaast vind ik de dynamiek en de internationale omgeving van de universiteit erg aantrekkelijk.”
In het kader van klimaatverandering is er grote behoefte aan groene energie. We moeten toe naar een slim netwerk waaraan verschillende energiebronnen zijn gekoppeld. Nucleaire energie kan daarbinnen zorgen voor een basisvoorziening.
