Dankzij brandstofinnovatie kan onderzoeksreactor overstappen op HEU
Het Franse Framatome heeft de ontwikkeling van de belangrijkste component van innovatieve monolithische molybdeen-uranium (U-Mo) brandstof voor de FRM II-onderzoeksreactor van de Technische Universiteit van München (TUM) voltooid. Plaatselijke politici in Beieren hebben plannen goedgekeurd om de reactor om te bouwen en brandstof met een lagere uraniumverrijking te gebruiken.
De innovatieve U-Mo-splijtstof wordt ontwikkeld door Framatome's CERCA Research and Innovation Laboratory in Romans-sur-Isère in Frankrijk, in samenwerking met de universiteit, die Framatome in 2019 heeft gecontracteerd om de productietechniek voor U-Mo-folies te ontwikkelen ter ondersteuning van de bestaande technologie van ingebedde folies in een bekleding van aluminium. CERCA is de dochteronderneming van Framatome voor de fabricage van brandstofelementen voor onderzoeksreactoren. Het Franse bedrijf zei dat het nu de belangrijkste component van een hoogwaardige U-Mo-splijtstof heeft ontwikkeld, het prototype heeft vervaardigd, een kwalificatieprocedure heeft vastgesteld en een proeflijn heeft geïnstalleerd in een recordtijd en binnen het budget. De eerste U-Mo-folies zijn nu vervaardigd en de bestraling van het eerste prototype van een monolithische U-Mo-splijtstofplaat is gepland voor september. "Het produceren van innovaties voor een veilige en betrouwbare werking van onderzoeksreactoren is de kern van wat we elke dag doen", zegt François Gauché, vice-president van CERCA bij Framatome. "De ontwikkeling van deze geavanceerde brandstof en het creëren van kennis die nuttig is voor toekomstige productie was een belangrijke uitdaging."
Industrieel en wetenschappelijk onderzoek
De 20 MWt FRM II, die sinds 2005 in bedrijf is, is een van de meest effectieve en moderne bronnen van hoge-flux-neutronen ter wereld. De reactor wordt niet gebruikt om elektriciteit op te wekken, maar als neutronenbron voor industrieel en wetenschappelijk gebruik. De neutronen worden ook gebruikt voor de productie van medische radio-isotopen en voor het doteren van zeer zuiver silicium voor de halfgeleiderindustrie, en de reactor heeft een faciliteit voor teletherapie van kwaadaardige tumoren met behulp van snelle neutronen. FRM II gebruikt momenteel echter brandstof die tot meer dan 95% uranium-235 verrijkt is om zijn dichte neutronenstroom te genereren - en dergelijk hoogverrijkt uranium (HEU) wordt gezien als een nucleair proliferatierisico. De TUM is met de Bondsrepubliek Duitsland en de deelstaat Beieren - die de reactor financieren - overeengekomen te werken aan de omschakeling op brandstof met een lagere verrijking wanneer een geschikte brandstof beschikbaar is. Dit is ook een voorwaarde voor de exploitatievergunning van de reactor, die in 2003 is afgegeven. Monolithisch U-Mo is volgens de TUM de enige brandstof waarmee de reactor naar behoren kan functioneren bij een lage verrijking van minder dan 20% uranium-235. Dit is mogelijk door de hoge uraniumdichtheid in de brandstof, aldus Framatome. Onderzoekers van de TUM hebben in 2022 onafhankelijk gecontroleerde berekeningen voltooid om aan te tonen dat omschakeling van de reactor naar het gebruik van een dergelijke brandstof theoretisch mogelijk is, waarmee de basis is gelegd om te voldoen aan de wettelijke eisen van de staat om het toekomstige gebruik van HEU FRM II stop te zetten. Dit plan is nu goedgekeurd door het Beierse ministerie.
Meest geavanceerde laagverrijkte splijtstof
Volgens Markus Blume, de Beierse minister van Wetenschappen, zou de exploitatie van "de krachtigste onderzoeksreactor van Duitsland met de meest geavanceerde laagverrijkte splijtstof" de toekomstige mogelijkheden voor neutronenonderzoek veilig stellen. "Voor ons is het duidelijk: sterk onderzoek en openstaan voor technologie zonder ideologische oogkleppen zijn voorwaarden voor een goede en zekere toekomst," zei hij. TUM-voorzitter Thomas Hofmann zei dat de universiteit "blij was met deze positieve reactie van politici" en voegde eraan toe dat de onderzoeksreactor een "ongeëvenaard instrument" is voor de wetenschap. De exploitatie van FRM II wordt niet beïnvloed door het besluit van Duitsland om het commerciële gebruik van kernenergie voor de opwekking van elektriciteit eerder deze maand te beëindigen.
Foto: Framatome exploitant maakt UMO-platen bij CERCA (Afbeelding: Framatome).