Jaaroverzicht Nucleair Onderzoek 2022
- Kennis is de onmisbare basis voor besluitvorming kernenergie
- Klimaatneutrale kernenergie
- Levert waardevolle bijdrage aan de CO2-vrije energiemix van morgen
Jaaroverzicht Nucleair onderzoek 2022
Momenteel gaat er bijna geen dag voorbij zonder aandacht voor kernenergie. En niet zonder reden: we moeten alle opties beschouwen om ervoor te zorgen dat we in 2050 de klimaatdoelen van Parijs gehaald hebben. De hernieuwde interesse in kernenergie doet daarmee een beroep op de kennisdragers in de samenleving. De plannen van de overheid voor de bouw van nieuwe kerncentrales vragen om de ontwikkeling van nieuwe kennis om de plannen te kunnen realiseren. Het NRG|PALLAS onderzoeksprogramma, dat gesubsidieerd wordt door het Ministerie van Economische Zaken en Klimaat, vormt een belangrijk onderdeel in het kennislandschap van Nederland.
Al sinds de jaren ’60 van de vorige eeuw ontwikkelt NRG nucleaire kennis voor de overheid en de nucleaire sector. Kennis die nodig is voor een veilige toepassing van nucleaire technologie. Kennis en expertise zijn ook nodig om te kunnen werken aan nieuwe toepassingen van kernenergie. Een goed voorbeeld is de ontwikkeling van Small Modular Reactors (SMR’s), relatief kleine kernreactoren die in de toekomst mogelijk een bijdrage gaan leveren aan het klimaat-neutraal maken van niet alleen de elektriciteitsproductie maar ook bijvoorbeeld energie-intensieve industrieën. En wat zijn de mogelijkheden voor de productie van waterstof met gebruikmaking van kernenergie?
In dit jaarverslag vertellen onze onderzoekers over hun bijdrage aan de ontwikkeling van nucleaire kennis en expertise. Het verslag laat zien hoe breed en gevarieerd het nucleaire onderzoek is waarin, net als in andere sectoren, onderwerpen als kunstmatige intelligentie, machine learning en 3D printing steeds belangrijker worden.
Meer weten
Contact
Geert-Jan de Haas
Programma-manager Nucleair Onderzoek
Onze professionals zelf aan het woord
Hieronder onze onderzoekers, oud én jong, zelf aan het woord. Zij vertellen over hun onderzoek, waarom zij het belangrijk vinden en hoe zij door hun werk bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe kennis voor de
samenleving op het gebied van veilige toepassing van nucleaire technologie voor energie en gezondheid.
Blijft bij een kernongeluk de gesmolten kern in het reactorvat?
Daniele Dovizio is specialist stromingsleer. Hij simuleerde bij NRG op hoge resolutie een kernsmeltongeluk waarbij de inventaris op de bodem van een reactorvat terechtkomt. Met de data uit deze complexe simulatie kan vervolgens het minder complexe ‘handgereedschap’ van de ontwerper worden gevalideerd.
Voorspellen en voorkomen van vervuiling met natuurlijke radioactiviteit
Met aardwarmte kun je gebouwen en tuinbouwkassen duurzaam verwarmen. Daarom stimuleert het ministerie van EZK het gebruik van aardwarmte met subsidies. De verwachting is dat de toepassing daardoor sterk toeneemt. NRG ontwikkelde een rekenmodel dat voorspelt óf en hóeveel natuurlijke radioactiviteit uit de diepe aarde met de aardwarmte mee naar boven komt. Govert de With van NRG: “Ook hebben wij laten zien dat kunststofbuizen minder gevoelig zijn voor radioactieve vervuiling dan stalen pijpen.”
NRG werkt aan een betere voorspelbaarheid van trillingen
De wisselwerking tussen (koel)vloeistof en reactorcomponenten is een bekend probleem in kerncentrales. Fluid-Structure Interaction (FSI) is wereldwijd één van de belangrijkste veroorzakers van schade in kerncentrales. “Als we trillingen goed kunnen voorspellen, kan ongeplande stilstand worden voorkomen." Kevin Zwijsen is FSI-specialist bij NRG en houdt zich bezig met de ontwikkeling van modellen die dit soort vibraties kunnen voorspellen.
Hoe kan kernenergie bijdragen aan de energietransitie?
NRG en TNO onderzoeken samen de mogelijke scenario’s waarin kernenergie gaat helpen om het klimaatdoel in 2050 te halen: een volledig CO2-vrije energiehuishouding. Gilliam van Oudenaren en Jelle Oving zijn twee NRG-natuurkundigen (twintigers) die overtuigd zijn van de noodzaak om kernenergie te gaan inzetten. Van Oudenaren: “We hebben in Nederland niet de luxe om bepaalde technologieën uit te sluiten.” Oving: “Mijn inschatting is dat in het licht van de klimaatverandering de voordelen van kernenergie ruimschoots opwegen tegen de nadelen.” Waarop Van Oudenaren filosofisch toevoegt: “Het beste moment om een boom te planten is twintig jaar geleden. Het op één na beste moment is vandaag.”
Grote belangstelling voor Small Modular Reactors
Begin 2023 publiceerde NRG haar White Paper over kleine modulaire kernreactoren. In het Engels: Small Modular Reactors, oftewel SMR’s. Ze zijn nog niet commercieel in gebruik, maar kunnen in de komende 10 jaar beschikbaar komen. NRG zette alle belangrijke aspecten en de huidige stand van de techniek op een rij. Paul Breijder studeerde Nuclear Energy Engineering in Stockholm en is nu SMR-specialist bij NRG. “De belangstelling is nieuw en toch beschrijven we hier ook reactorconcepten die we eigenlijk al decennialang kennen”.
Fire-PSA: verbetermogelijkheden brandpreventie inventariseren en waarderen
NRG heeft een goede naam voor het uitvoeren van probabilistische veiligheidsanalyses. Die worden gebruikt om te onderzoeken of een installatie met grote risico’s (zoals een kerncentrale) aan wet- en regelgeving voldoet. Tegenwoordig wordt de methode steeds meer gebruikt om ook tijdens de exploitatie te onderzoeken of een installatie nóg veiliger kan worden gemaakt. Jacoline Hanekom en Rolf Langius zijn risicoanalist bij NRG. “Een Probabilistic Safety Analysis (PSA) gebruik je om de waarschijnlijkheid te bepalen van het optreden van ongewenste gebeurtenissen,” legt Rolf Langius uit.
Proeven van nucleaire energie én nucleaire geneeskunde
Sem Leftin is nu process engineer bij de medische startup Fieldlab. Een baan die het resultaat is van zijn traineeship bij NRG. “Wat een ongelofelijke luxe was dat. Ik mocht gewoon tien banen uitproberen en er vervolgens eentje uitkiezen.” Sem studeerde scheikunde aan de VU en de UVA, maar had toen hij klaar was ‘nucleair’ nog niet zo op zijn netvlies staan. “Totdat ik een beetje ging rondvragen en een medestudent heel enthousiast vertelde hoeveel chemie er komt kijken bij nucleaire processen.”
NRG combineert vloeistofdynamica met breukmechanica
Stel dat een kerncentrale zijn koelwater verliest. Het is één van de vele scenario’s waar een kerncentrale op ontworpen is. Via tal van voorzieningen wordt dan reservekoelwater in de reactor gebracht. Toch is ook de plotselinge injectie van noodkoelwater niet zonder risico. Dit wordt Pressurized Thermal Shock genoemd (PTS). De wand van het reactorvat dient ertegen bestand te zijn. Francesco Brigante is nuclear engineer en consultant en bij NRG. Hij doet onderzoek naar de mogelijkheden om PTS in een reactorvat te modelleren zodat er faalkansvoorspellingen mee kunnen worden gedaan.
Real time inzicht én voorspellen van conditie radioactief afval
NRG werkt aan het digitaal ‘klonen’ van vaten met laag- en midden radioactief afval. Via sensoren op het ‘echte’ vat, wordt de ‘digitale tweeling’ gevoed met actuele informatie. “Daardoor heeft de beheerder van het afval altijd real time inzicht in de werkelijke conditie van de verpakking van het radioactief afval. Én kan hij voorspellingen doen over de conditie in de toekomst. Hans Meeussen en Bas Janssen zijn NRG-consultants voor het beheer van radioactief afval. “Dat moet gegarandeerd voor een lange periode buiten het milieu gehouden worden.”
Onderzoek naar zout en legeringen Thorium-gesmoltenzoutreactoren
Thorium-gesmoltenzoutreactoren zijn wellicht de kerncentrales van de toekomst. Ze zijn efficiënt, heel veilig en maken maar weinig (probleem)afval. Er moet echter nog veel worden uitgezocht voor ze beschikbaar komen. NRG doet er met de Hoge Flux Reactor veel onderzoek naar. Konstantin Kottrup werkt sinds 2018 als (elektro)-chemicus bij NRG: “Ik houd me bezig met de relatie tussen elektrische stromen en
chemische veranderingen. Denk aan elektrolyse – waarin ik gespecialiseerd ben – of in dit specifieke geval: corrosie.” Dit aspect speelt een belangrijke rol in de ontwikkeling van materialen voor thorium-gesmoltenzout kerncentrales.
Nucleaire technologie heeft de wind in de zeilen en dat is terecht. Niet omdat nucleaire technologie een wondermiddel is, wèl omdat nucleaire technologie bijdraagt aan een betere wereld.
Met dit onderzoeksprogramma legt NRG|PALLAS een fundament voor kennis en expertise en draagt NRG|PALLAS bij aan een weloverwogen afweging van keuzes op basis van goed onderbouwde analyses.
De vraag naar elektriciteit zal de komende jaren sterk groeien en de industrie staat pas aan het begin van de energietransitie. Alle mogelijke CO2-vrije technieken moeten onderzocht worden, waaronder kernenergie. Er is besloten tot de bouw van twee nieuwe kerncentrales. Er wordt steeds meer gekeken naar nieuwe reactorconcepten, zoals Small Modular Reactors. Niet alleen voor de productie van elektriciteit, maar ook voor het gebruik van warmte voor stadsverwarming en industrie. Dat alles vraagt om onderzoek.
Het NRG onderzoeksprogramma is al decennia een belangrijk element van de Nederlandse nucleaire kennisbasis. Mede dankzij deze overheidsgefinancierde nucleaire kennis heeft Nederland een goede reputatie opgebouwd bij het bouwen en bedrijven van de kernreactoren. In dit verslag blikken wij terug op ons onderzoek in 2022.
Lees het onderzoeksjaarverslag 2022
Jaarverslag onderzoeksprogramma 2022Laatste nieuws
In Petten produceert NRG PALLAS de basis voor onder andere twee belangrijke medische isotopen: technetium-99m (Tc-99m) en lutetium-177 (Lu-177). Deze stoffen worden wereldwijd gebruikt om patiënten te helpen, maar hun toepassingen zijn heel verschillend.
In een gezamenlijk project hebben TNO en NRG PALLAS de mogelijke rol van Small Modular Reactors (SMR’s) in het Nederlandse energiesysteem onderzocht.