Jaarverslag 2010 - NRG

Kwaliteit HTR-brandstof
aangetoond
De kernbrandstof voor de HTR, de pebble bed reactor, staat goed
bekend. Lange tijd golden de grafietballen met daarin de gecoate
uranium particles als onverwoestbaar. Dat klopt ook voor de normale
praktijkomstandigheden. Neemt niet weg dat NRG heeft onderzocht
waar de grens ligt van wat deze brandstofballen aankunnen.
“De uitkomsten geven zekerheid voor bedrijvers van de HTR.
En we hebben essentiële kennis vergaard van het gedrag van
silicium-carbide coating.”
Sander de Groot leidt het NRG-onderzoek naar de HTR-brandstof. De heliumgekoelde
hoge temperatuur reactor geldt als een uiterst veilig ontwerp. In
tegenstelling tot wat de naam doet vermoeden, lopen de temperaturen in de
reactor namelijk nooit zo hoog op dat smelt dreigt. Het splijtingsproces stopt
vanzelf als de temperatuur te hoog wordt. De reactor gaat dan ‘uit’.
“Daarom is waarschijnlijk ook nooit gekeken naar de temperatuurgrens waarna
deze brandstof kapot gaat.” We weten al tientallen jaren dat de HTR brandstof
uitstekend tegen de HTR-bedrijfstemperaturen tussen de 700 en 900 graden
Celsius kan. Waarom zou je verder kijken als je weet dat de maximum bedrijfstemperaturen
nooit hoger worden dan 1.000 graden?
Maar omdat er in de toekomst mogelijk vergelijkbare reactoren komen die wel
met nog hogere temperaturen werken (very high temperatur reactor), wordt die
vraag toch interessant. “Ook verlangen toezichthouders meer zekerheden nu de
economische exploitatie van de HTR in het vizier komt.”
De Groot analyseerde de resultaten van eerder uitgevoerde bestralingsexperimenten
in de HFR. Hij ontdekte dat er een vrij abrupte overgang is in temperatuur
waarboven de brandstof niet langer dicht is voor bepaalde splijtingsproducten.
“Boven die grens kunnen radioactieve stoffen door de brandstofcoatings
heenkomen.”
De gehanteerde methode is bijzonder. “Wij deden de grafietballen in een
omhulsel dat eveneens van grafiet is. Wij hebben in het nabestralingsonderzoek
vastgesteld dat de radioactieve stoffen in dat omhulsel terechtkomen, temperatuurafhankelijk
en uniform. Dat was een aanwijzing dat de coatings doorlaatbaar
worden als ze voor lange tijd bij hoge temperaturen worden bestraald.
Daarna hebben we met de Scaning Electron Microscope op micro-schaal ‘in’ de
ballen gekeken en vastgesteld dat daar gelijkmatig verdeelde concentraties
radioactieve stoffen in zitten, wat ons vermoeden bevestigde.”
De conclusie is dat de grenswaarde van de coatings om de uranium particles
in de ballen wordt bereikt bij ongeveer 1.150 graden. Daarboven worden de
coatings doorlaatbaar voor bepaalde vluchtige spijtingsproducten. “Op het
tweejaarlijkse HTR-congres in Praag afgelopen najaar was hiervoor wereldwijde
belangstelling. HTR-bedrijvers kunnen nu keihard de veiligheid aantonen omdat
de reactor niet op die temperatuur wordt bedreven.” Overigens is het niet zo
dat er bij 1.150 graden meteen splijtstofschade optreedt. “Dat gebeurt alleen bij
zeer langdurige blootstelling. Maar voor de VHTR, waar dergelijke temperaturen
onder normaal bedrijf misschien gewenst zijn, zullen we toch echt nieuwe
brandstof moeten ontwikkelen,” aldus De Groot.
Sander de Groot, Business Manager Nucleaire Industrie
T 0224 - 56 43 38, E s.degroot@nrg.eu
19