De Zuid-Afrikaanse PBMR moest een kleinschalige hogetemperatuur-reactor worden die gebruik maakt van met grafiet beklede sferische uraniumoxycarbide tristructurele isotrope (TRISO) brandstof, met helium als koelmiddel. Deze kan zowel proceswarmte kan leveren als elektriciteit kan opwekken. Met name de aard van de brandstof geeft de reactor een hoge mate van passieve veiligheid, waarbij gebruik wordt gemaakt van inherente veiligheidskenmerken die afhankelijk zijn van de fysieke eigenschappen van het systeem zonder dat interventie nodig is.
Binnen 5 jaar fabriek
Zuid-Afrika werkte sinds 1993 aan het PBMR-project op basis van beproefde Duitse technologie, maar in 2010 kondigde de regering formeel haar besluit aan om niet langer te investeren in het project, dat vervolgens onder ‘zorg en onderhoud’ werd geplaatst om het intellectuele eigendom en de activa te beschermen. Kelvin Kemm, voorzitter en CEO van Stratek Global en voormalig voorzitter van de South African Nuclear Energy Corporation, zei dat het in Pretoria gevestigde bedrijf met de ervaring en nalatenschap van het PBMR-programma – dat aan het begin stond van de proeffase toen het werd gepauzeerd en 2000 mensen in dienst had – hoopt dat de geavanceerde ontwerpen betekenen dat er binnen vijf jaar een HTMR-100-fabriek van de eerste orde kan worden gebouwd, eraan toevoegend dat het land ook de TRISO-splijtstof heeft geproduceerd die zou worden gebruikt. Hij zei dat het relatief kleine formaat van de 35 MWe reactor – hij neemt een gebied in beslag dat kleiner is dan een voetbalveld – betekent dat hij op veel verschillende locaties kan worden gebruikt, waaronder voor industriële en andere toepassingen zoals proceswarmte of ontzilting. De TRISO-kiezelbrandstof is ook “zeer robuust en kan zonder problemen op een betonnen vloer worden gegooid. Daarom kan hij gemakkelijk over lange afstanden en over ruwe wegen worden vervoerd”. Tijdens een bezoek aan Londen, waar hij potentiële financiers ontmoette, zei Kemm dat het ontwerp bijzonder geschikt was voor Afrika, omdat er weinig koelwater nodig is en omdat het bijvoorbeeld een afgelegen mijn en gemeenschap van stroom kan voorzien zonder dat er langeafstandsleidingen voor het stroomdistributienetwerk nodig zijn. Er was ook interesse vanuit andere landen, waaronder landen waar de installatie in sneeuw- of woestijnomstandigheden zou worden geplaatst. Kemm noemde als initiële doelmarkt het Afrikaanse continent is, maar ook verder weg in de Pacific en Azië. Een belangrijk aandachtspunt is het komende programma van Zuid-Afrika om 2500 MW aan nieuwe kernenergie te ontwikkelen, waaronder 100 MW van een SMR.
Betaalbaar en concurrerend
Het bedrijf zegt dat er twee belangrijke verschillen zijn tussen de PBMR en de HTMR-100: “Het eerste is dat de gasuitlaattemperatuur werd verlaagd van 940°C naar 750°C. Dit is gedaan om een aantal ontwerpvereisten te verlagen om de reactor betaalbaarder en concurrerender te maken om te bouwen. Het tweede grote verschil is dat de PBMR een directe heliumcyclus door de reactor en naar de turbines gebruikte. De HTMR-100 neemt in plaats daarvan de warmte mee naar een waterwarmtewisselaar of stoomgenerator, die stoom produceert voor conventionele stoomturbines of proceswarmte. Het belangrijke punt van deze beslissing is dat alle apparatuur stroomafwaarts van de warmtewisselaar kant-en-klaar kan worden aangeschaft. Dit vermindert de ontwerpontwikkelingstijd en de kosten voor de secundaire apparatuur aanzienlijk.”
Meer dan 50 SMR’s in ontwikkeling
De Koeberg-centrale met twee eenheden van Eskom is de enige kerncentrale in Afrika en produceert volgens de World Nuclear Association ongeveer 5% van de elektriciteit in Zuid-Afrika. De twee 900 MWe drukwaterreactoreenheden van de centrale werden in 1984 (eenheid 1) en 1985 (eenheid 2) op het elektriciteitsnet aangesloten en hadden oorspronkelijk een exploitatievergunning voor 40 jaar. Eskom heeft bij de National Nuclear Regulator van het land een aanvraag ingediend om de operationele levensduur van de centrale met 20 jaar te verlengen, tot 2045. De Zuid-Afrikaanse minister van Minerale Hulpbronnen en Energie, Gwede Mantashe, vertelde de Nationale Raad van Provincies – het hogerhuis van het Zuid-Afrikaanse parlement – vorige maand dat de regering van plan is om in het vierde kwartaal van dit jaar een verzoek tot het indienen van voorstellen uit te schrijven voor de aankoop van 2500 MW aan kernenergie als onderdeel van haar plannen voor de aankoop van elektriciteit. Er zijn meer dan 50 verschillende kleine modulaire reactoren in ontwerp of ontwikkeling over de hele wereld, die een grote verscheidenheid aan concepten omvatten, waaronder China’s demonstratie HTR-PM (High Temperature Gas-Cooled Reactor-Pebble-bed Module) op de Shidaowan site in de provincie Shandong, die in december 2022 zijn eerste volledige vermogen bereikte.
