VERVANGING EN OPWERKING VAN SPLIJTSTOF IN DE SUSPENSIEREACTOR WAS NIET NODIG

Suspensie-project werd in 1977 stopgezet. De mislukking van de KEMA kernreactor

 Binnen de Nederlandse politiek en de elektriciteitswereld groeide in de jaren vijftig de verwachting dat kernenergie de toekomst had. Al sinds 1951 exploiteerde de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) samen met een Noorse zusterorganisatie een onderzoeksreactor in het Noorse Kjeller. Het bleek echter nog een hele stap om tot een energie leverende reactor te komen. KEMA opperde in dit kader het idee om een ‘suspensiereactor’ te bouwen.

In 1955 richtte de Nederlandse staat met steun van industrieën en KEMA het Reactor Centrum Nederland (RCN) op, dat hèt nationale centrum voor kernenergie moest worden. Tijdens onderhandelingen over de oprichting van het centrum, dat tegenwoordig Energieonderzoek Centrum Nederland heet, werd besloten dat bij KEMA in opdracht van RCN het onderzoek aan de suspensiereactor zou plaatsvinden. De reactor waarmee het RCN ging werken, werd in de Verenigde Staten besteld.

In 1957 publiceerde het ministerie van Economische Zaken een nota, waarin ze de verwachting uitsprak dat in 1975 eenderde van de electriciteitsbehoefte door kernenergie gedekt zou worden. De elektriciteitsproducenten, verenigd in de SEP, verrichtten in dezelfde periode studies naar buitenlandse energie leverende reactoren. Het resultaat van hun inspanningen was de aanschaf van een reactor, waarvan General Electric de reactorkern fabriceerde. In 1969 werd deze 50 MW-kerncentraIe in Dodewaard in gebruik genomen. De PZEM gaf in datzelfde jaar de Duitse Siemens-AEG-combinatie de opdracht voor de bouw van een 450 MW kerncentrale in Borssele, die in 1973 kritisch werd. Onderwijl werkte KEMA aan de ontwikkeling van een suspensiereactor.

Eigen type

Toen in 1952 J.J. Went, de net aangetreden onderzoeksdirecteur van KEMA, met het idee kwam een suspensiereactor te ontwikkelen, waren de Nederlandse deskundigen enthousiast. Samen met de in 1946 opgerichte FOM, die tot dan toe het kernfysische en kernenergetische onderzoek onder haar hoede had, begon KEMA met de benodigde proefnemingen.

De experimenten van de initiatiefnemers waren gericht op de ontwikkeling van een eigen type reactor. In tegenstelling tot de gebruikelijke reactortypen waarin de splijtstof zich in avste staven bevindt. Zou de splijtstof in de vorm van kleine bolletjes (met een diameter van plusminus 0,005 mm) worden gebruikt. KEMA en FOM kozen vooreen alternatieve methode, omdat tijdens het gebruikelijke procédé zich in staven splijtingsproducten ophopen, die door neutronenvangst het reactieproces bemoeilijken. Daarom moet jaarlijks ongeveer een derde van de staven worden vervangen door nieuwe. Het bijzondere van de suspensiereactor school in de manier waarop splijtstof werd gebruikt: als kleine uraniumbolletjes die met water een suspensie vormen. Het idee was dat de bij splijting van uranium ontstane splijtingsproducten uit de bolletjes in het omringende water zouden schieten, waaruit ze vervolgens gemakkelijk verwijderd konden worden. Vervanging en opwerking van splijtstof was op deze manier niet nodig. Het moest mogelijk zijn om de splijtstof volledig te versplijten.

Daarnaast was het de bedoeling in de bolletjes nieuwe splijtstof aan te maken of te kweken’. Daartoe werden de bolletjes samengesteld uit een mengsel van uraniumoxide en thoriumoxide. Uit thorium zou het splijtbare isotoop 233U worden gevormd: nieuwe splijtstof. De waterige suspensie was vloeibaar en moest in de reactor worden rondgepompt. Kettingreacties zouden de suspensie in het reactorvat, die de grootte van een voetbal had, opwarmen. Deze warmte zou in een warmtewisselaar worden afgestaan en de splijtingsproducten zouden uit de suspensie moeten worden verwijderd. Daarna zou de suspensie weer naar het reactorvat worden gepompt.

Harwell

Aanvankelijk betrok KEMA de benodigde kennis en grondstoffen (verrijkt uranium) uit bet Engelse onderzoekscentrum in Harwell. Maar toen de Engelsen begin 1958 besloten niet het voortouw te nemen bij de studie naar suspensiereactoren in OESO-verband, ging KEMA zelf verder. Dit was mogelijk omdat het eenvoudiger werd om uit de Verenigde Staten kennis en materiaal te verkrijgen.

Het onderzoek richtte zich allereerst op prepareren van de suspensie en daarna op het gedrag van de suspensie onder verschillende omstandigheden. Toen in 1960 suspensies in een kernreactor aan neutronenstraling werden blootgesteld, bleek er echter een ernstig probleem te zijn: de bolletjes met splijtstof werden aangetast. Ondanks deze tegenslag volhardde KEMA in het bestuderen van het gedrag van suspensies. Vanaf 1959 werd de onderzoeksinstelling financieel gesteund door Euratom; bovendien kwamen vanaf 1960 regelmatig medewerkers van het Oak Ridge National Laboratory uit de Verenigde Staten over, waar aan een soortgelijk reactortype werd gewerkt, om advies te geven.

In de jaren zestig bouwde KEMA ondanks de ondervonden problemen de KEMA Suspensie Test Reactor (KSTR). Zowel bij Euratom als bij het RCN stuitte dit op onbegrip.Voor deze organisaties was het duidelijk dat de aantasting van de bolletjes een hardnekkig probleem was, dat eerst diende te worden opgelost voordat een reactor gebouwd kon worden. KEMA bleef echter hardnekkig haar eigen koers varen.

Deze KSTR was bedoeld om de suspensie reactorcondities te beproeven en was niet een prototype vooreen energie leverende reactor. De reactor leek op een chemische fabriek met een ingewikkeld reinigingssysteem dat nodig was om de splijtingsproducten te verwijderen. De financiering kwam voornamelijk van de elektriciteitsproducenten, die hiertoe de prijs van de elektriciteit met ongeveer 1 % verhoogden. De KEMA Suspensie Test Reactor is tussen 1974 en 1977 gebruikt voor proefnemingen. Ti jdens deze proeven bleek het lastig om het vermogen constant te houden.

Werkspoor

Het RCN kritiseerde de manier waarop KEMA onderzoek verrichtte; een onderzoek dat plaats leek te vinden zonder dat KEMA een idee had waar men uit zou komen. Terwiji KEMA naar eigen zeggen veel leerde van het verrichte onderzoek, streek zij tegen de haren van de Nederlandse industrie in. Deze wilde zo snel mogelijk een reactor volgens het suspensie-concept bouwen. Het in 1957 voor dit doel opgericht consortium Insustor, met als deelnemers de Nederlandse ondernemingen Stork, Werkspoor, De Schelde en machinefabriek Breda, kreeg echter bij KEMA geen voet aan de grond. De Arnhemse instelling wilde zelf het tempo en de richting van het onderzoek bepalen en vond de plannen van Insustor prematuur. In de jaren zestig verminderde daarop de belangstelling van de Nederlandse industrie voor het project en de zeer specifieke wensen van KEMA.

De suspensiereactor-onderzoekers richtten zich op de lange termijn. Zij beschouwden onderzoek aan de suspensiereactor in het licht van de elektriciteitsvoorziening in een verder weg liggende toekomst. KEMA hield rekening met de eindigheid van de voorraden fossiele brandstoffen en voorzag dat uranium geen onbeperkt beschikbare bron van energie zou zijn. J.C. van Staveren, directeur van KEMA, verklaarde in 1964: ‘Zolang wij ons moeten bepalen tot reactortypen, waarin slechts 0,5 % a 1 % van de in natuurlijk uranium aanwezige splijtingsenergie nuttig kan worden gebruikt, zal bereids na enkele decennia van de bouw van kernenergiecentrales moeten worden afgezien.’

Voor dat ‘efficiënte gebruik’ was ‘kweken’, het aanmaken van nieuw splijtbaar materiaal, een noodzaak. In de jaren zestig was internationaal de inspanning gericht op de ontwikkeling van snelle kweekreactoren, reactoren met splijtstofstaven, waarin door snelle neutronen ult 238U het splijtbare plutonium werd gevormd. De Nederlandse industrie raakte vanaf 1967 met overheidssteun betrokken bij de bouwvan een prototype van een snelle kweekreactor bij Kalkar. De Nederlandse elektriciteitsproducenten vormden samen met Belgische en Westduitse partners een maatschappij voor de bedrijfsvoering. Dc reactor is echter nooit in bedrijf genomen; de benodigde vergunning bleef uit.

De suspensic-reactor was bedoeld als thermische kweekreactor, waarin uit thorium het splijtbare isotoop 233U zou worden gevormd. Volgens KEMA-directeur Went kon het energieprobleem tot in de verre toekomst worden opgelost door gebruik van thorium, dat in ruimere mate dan uranium op aarde aanwezig is en makkelijker winbaar. Als het nucleaire tij niet afgaand was geweest, had dit project wellicht een vervolg gekregen. De beriodigde bedragen, die alleen in internationaal verband koriden worden opgebracht, waren echter veel te hoog.

Sol-gel procédé

In de jaren zestig was het suspensie-onderzoek één van de grootste onderzoeksprojecten in Nederland;tussen 1960 en 1975 bood het project werk aan honderd mensen. Het sol-gel procédé dat KEMA had ontwikkeld om de splijtstofbolletjes te produceren is van 1972 tot 1975 gebruikt bij bet produceren van splijtstofstaven door het niet levensvatbaar gebleken consortium Interfuel, een samenwerkingsverband van RCN, Shell, RSV, Comprimo en GKN. Het blijft enigszins onduidelijk wat het suspensiereactorproject uiteindelijk opgeleverd heeft, al vermeldt het eindverslag uit 1982 dat het sol-gel procédé toepassing vond bij de bereiding van kunstkaviaar. Het suspensie-project werd in 1977 gestopt, nadat de vergunning was verlopen.

Dat KEMA ondanks kritiek van industrie, RCN en Euratom haar eigen gang kon gaan, was een weerspiegeling van de institutionele verhoudingen. KEMA en de elektriciteitsproducenten waren tot op grote hoogte autonoom in hun beslissingen over kernenergie. Pas na 1974 kwam de beslissingsbevoegdheid over de bouw van kemenergiecentrales bij regering en parlement te liggen en volgden maatschappelijk debat en grote controversen. •
 

Literatuur::

A. Lagaaij en G. Verbong: Kernenergie in Nederland, 1945-1974, uitgegeven door de KJvI-afdeling Kerniechniek en de Stichtfng Historie der Techniek, ISBN 90-73331-19-6