SMR 

Wow, kleinschalige kernenergie wordt populair! En dat terwijl er nog maar enkele van die dingen op de hele wereld operationeel zijn. Het is net alsof die ene rare trend die opeens opkomt en waarvan niemand begrijpt waarom het cool is.

Maar goed, er zijn dus voordelen en nadelen aan kleinschalige kernenergie. Het is goed voor het moderne Energiebeleid en het Klimaatbeleid, maar het produceert ook wel radioactief afval. 

Maar het lijkt erop dat niemand zich zorgen maakt over mogelijke kernincidenten of het fabriceren van kernwapens. 

Maar dan komt de grote vraag: als overheden en energiemaatschappijen zo enthousiast zijn over kleinschalige kernenergie, waarom zijn er dan maar zo weinig centrales in aanbouw? iedereen praat erover maar niemand lijkt er echt haast mee te hebben. Wat is hier aan de hand? Misschien hebben we toch nog niet alle risico's goed genoeg onderzocht.

1.Wat betekent SMR’s

SMR staat voor Small Modular Reactor en dit type reactor heeft verschillende kenmerken.
- deze centrales zijn kleiner dan traditionele PWR kerncentrales en ze produceren doorgaans tussen de 100 á 500 MWe (momenteel meestal rond de 300MWe)
.  ze zijn modulair opgebouwd, wat betekent dat ze in fabrieken kunnen worden geprefabriceerd. Standaardisatie en productie op grote schaal drukken de investeringskosten en maken de fabricage efficiënter.
- ze werken ofwel met verrijkt uranium en water onder druk, zoals bijna alle grote kernreactoren, of ofwel met verrijkt uranium of thorium met lood, helium of natrium koeling. 

SMR's zijn een interessante ontwikkeling binnen de nucleaire industrie omdat ze potentieel goedkoper en veiliger zouden zijn dan traditionele kerncentrales.

2 . Soorten SMR volgens koelmiddel

1. Light Water Reactors (LWRs), die gebruik maken van licht verrijkt U als brandstof en gewoon water als koelmiddel. Deze SMR's hebben meestal een vermogen van 300 MWe en zijn vergelijkbaar met de meeste grote kernreactoren die momenteel in bedrijf zijn.

2. High-Temperature Gas-Cooled Reactors (HTGRs), die gebruik maken van helium als koelmiddel en een hogere verbrandingstemperatuur hebben dan LWR's. Deze SMR's zijn perfect voor het produceren van H2 door middel van elektrolyse, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen zoals de productie van brandstofcellen.

3. Liquid Metal-cooled Reactors (LMRs) maken gebruik van vloeibare metalen zoals natrium of lood-bismut als koelmiddel. Ze hebben een hogere thermische efficiëntie dan LWR's en kunnen hogere temperaturen bereiken, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen zoals het produceren van H2.

4. Molten Salt Reactors (MSRs) maken gebruik van gesmolten NaCl als koelmiddel. Deze SMR's hebben het potentieel om veiliger en efficiënter te zijn dan LWR's, omdat het zout zelfsturend is en kan dienen als een soort 'vangnet' om radioactieve stoffen vast te houden in geval van een storing.

5. Thorium Reactors, die gebruik maken van Th als brandstof in plaats van U. Th is overvloediger en minder radioactief dan U, wat het aantrekkelijker maakt als brandstof. Deze SMR's kunnen ook gebruik maken van verschillende koelmiddelen zoals Pb, He of Na.

3. Soorten SMR volgens brandstof

1. Lichte verrijkte U (LEU) is de meest voorkomende brandstof die wordt gebruikt in SMR's zoals Light Water Reactors (LWR's). Het U wordt verrijkt tot ongeveer 5% U-235 en wordt gebruikt als splijtstof in de reactor. 

2. hoog verrijkt U (HEU), dan praten we over serieuze zaken. Met een hoger percentage U-235, tot 20%, wordt deze brandstof voornamelijk gebruikt voor militaire doeleinden, maar er wordt ook onderzoek gedaan naar civiel gebruik.

3. thorium als brandstof. Thorium kan worden omgezet in U-233, dat vervolgens kan worden gebruikt als brandstof in zogenaamde Th-reactoren. Het enige probleem is dat thorium lastig te extraheren is, maar het is over de hele wereld aanwezig (ook in Europa) en biedt veelbelovende mogelijkheden.

4. Mixed Oxide Fuel (MOX), dat wordt gemaakt door Pu-239 te mengen met UO2. Dit type brandstof wordt momenteel gebruikt in sommige grote kernreactoren en wordt ook onderzocht voor gebruik in SMR's. 

5. kernafval als brandstof gebruiken! Deze ontwerpen worden onderzocht als een manier om kernafval te verminderen en de levensduur van de brandstof te verlengen.

Op dit moment zijn er slechts enkele commerciële U-opwerkingsfabrieken over de hele wereld (slechts één in Rusland). Dit betekent dat bestaande verrijkingsfabrieken moeten worden aangepast om het gebruik van hoogverrijkt uranium mogelijk te maken, wat een extra uitdaging met zich meebrengt voor SMR-ontwerpen die gebruik maken van dit type brandstof. Bovendien is er altijd het risico dat hoogverrijkt uranium wordt gebruikt voor militaire doeleinden, wat de veiligheidssituatie in de wereld kan verergeren.

In tegenstelling tot uranium is thorium over de hele wereld relatief veel voorkomend, maar de winning ervan is uitdagend voor het milieu. Er zijn nog geen commerciële thorium-reactoren, en dus is er nog geen thorium-brandstofcyclus opgezet op grote schaal. Hoewel het gebruik van thorium als brandstof voor SMR's aantrekkelijke voordelen biedt, zoals minder afhankelijkheid van uranium, kan het nog wel enige tijd duren voordat deze brandstof op grote schaal beschikbaar wordt en commercieel levensvatbaar is.

4.  Vestigingsplaatsen

1. Beschikbaarheid van water: De huidige grote kerncentrales moeten aan een rivier met groot koeldebiet of een meer of de zee liggen .Doordat de SMRs veel kleiner kunnen gebouwd worden zijn die gemakkelijker overal te bouwen.

2. Traditionele kerncentrales zijn meestal erg groot en hebben een hoog vermogen, wat betekent dat ze verder weg moeten worden gebouwd van stedelijke gebieden om veiligheidsredenen. Maar omdat SMR's kleiner zijn en minder vermogen hebben, kunnen ze dichter bij de plaats van gebruik worden gebouwd. Dit kan het energieverlies tijdens transport verminderen en het gebruik van afvalwarmte voor wijkverwarming of proceswarmte mogelijk maken. Hierdoor kunnen SMR's op meer locaties worden ingezet, waaronder stedelijke gebieden waar de vraag naar energie het hoogst is.
   
   Het verkrijgen van een omgevingsvergunning en het verkrijgen van het vertrouwen en de steun van de lokale gemeenschap is van vitaal belang voor het succesvol bouwen en exploiteren van een kerncentrale. Daarom is het belangrijk om de gemeenschap te betrekken bij het besluitvormingsproces en om open en transparant te zijn over de veiligheidsmaatregelen en de mogelijke impact op het milieu en de gezondheid. Het is ook belangrijk om rekening te houden met lokale culturele en economische factoren bij het kiezen van een locatie voor een kerncentrale.De vraag is natuurlijk welk gemeentebestuur akkoord zal zijn met een omgevingsvergunning voor er een kerncentrale in zijn dorp/stad.

5. Nucleair afvafval

Alle soorten kernreactoren, inclusief SMR's, produceren afval dat radioactief is en gevaarlijk kan zijn voor de gezondheid en het milieu als het niet op de juiste manier wordt beheerd.

Voor thoriumreactoren wordt beweerd dat het afval van kortere halveringstijd is en daarom sneller onschadelijk wordt. Bovendien zou het mogelijk zijn om een deel van het afval te recycleren en opnieuw te gebruiken als brandstof in de reactor, wat zou helpen om de hoeveelheid afval te verminderen.

Aan de andere kant beweren sommige experts dat de hoeveelheid afval bij thoriumreactoren groter kan zijn dan bij traditionele reactoren, omdat er meer splijtingsproducten worden geproduceerd. Dit is echter nog steeds een onderwerp van onderzoek en debat, en er zijn nog geen duidelijke conclusies getrokken.

Het is belangrijk op te merken dat er nog steeds geen definitieve oplossing is voor het nucleaire afvalprobleem (ook niet voor de bestaande kerncentrales). Sommige landen slaan het afval op in geologische formaties die diep onder de grond liggen, terwijl anderen werken aan het ontwikkelen van nieuwe technologieën om het afval te verminderen en te recyclen. Het onderzoek dat wordt uitgevoerd door SCK Mol en andere organisaties is daarom van groot belang om dit probleem op te lossen en de veiligheid van de nucleaire industrie te waarborgen. Subsidie van 100 milj/j voor studies in Mol.

6. Kapitaalvriendelijk 

De bouw van traditionele kerncentrales is vaak zeer kapitaalintensief. De nieuwe huidige derde generatie reactoren (vb de 3 Franse EPRs in constructie zijn onbetaalbaar geworden voor de privé. Ze kunnen alleen nog worden gefinancierd door grote staatsbedrijven of  communistische  regimes. Ook min 10 jaar om te bouwen. Dus enorme intercallaire interesten. De bouw van SMR's kan echter aanzienlijk goedkoper zijn, waardoor ze meer toegankelijk worden voor private investeerders en kleinere bedrijven. Bovendien kunnen SMR's in een kortere tijd worden gebouwd, waardoor de intercalaire interesten lager zullen zijn in vergelijking met traditionele kerncentrales. Dit maakt SMR's aantrekkelijker voor investeerders die op zoek zijn naar kapitaalvriendelijke opties.
De kleine SMR zijn eventueel betaalbaar.

7. Publieke aanvaarding

Het is moeilijk te voorspellen hoeveel kernenergie er nodig zal zijn om de klimaatdoelstellingen voor 2050 te halen, aangezien dit afhangt van verschillende factoren, zoals de snelheid van de technologische ontwikkeling, de beschikbaarheid van hernieuwbare energiebronnen en de publieke aanvaarding van kernenergie. Het is echter wel duidelijk dat kernenergie een belangrijke rol kan spelen in de overgang naar een koolstofarme energievoorziening, naast andere vormen van schone energie. Het is daarom van belang dat er voldoende aandacht wordt besteed aan de veiligheid en het afvalbeheer van kernenergie om de publieke aanvaarding te vergroten.

8. Demonstratie installaties inclusief "4de Generatie"  Wikipedia>>>

1. VS:- NuScale Power: Het bedrijf werkt in Idaho aan de bouw van een PWR-SMR met een modulair vermogen van 77  megawatt (MW) genaamd de NuScale Power Module. Het project wordt gesteund door de Amerikaanse overheid. Operationeel in 2030? Data sheet>>>
   -Holtec International: Het bedrijf werkt aan de ontwikkeling van een SMR met een vermogen van 160 MW genaamd de Holtec SMR-160. Het project wordt ook gesteund door de Amerikaanse overheid
   -Westinghouse Electric Company: Het bedrijf werkte aan de ontwikkeling van een SMR met een vermogen van 225 MW genaamd de eVinci Micro Reactor (zou gestopt zijn?)
   - GE Hitachi Nuclear Energy: Het bedrijf werkt aan de ontwikkeling van een SMR met een vermogen van 300 MW genaamd de BWRX-300. Het project wordt gesteund door de Amerikaanse overheid.

2. Canada: Canadian Nuclear Laboratories (CNL) werkt aan verschillende SMR-technologieën, waaronder de Small Modular Reactor (SMR) en de Advanced Fuel CANDU Reactor (AFCR). De SMR-technologie van CNL heet de "Accelerated Site Technology Deployment Integrated Nuclear" (ASTRID) en is een modulair ontwerp dat geschikt is voor zowel on-grid als off-grid toepassingen. Het bedrijf werkt momenteel aan de ontwikkeling van prototypes en verwacht de eerste commerciële implementatie van de technologie in de jaren 2020-2030. De AFCR-technologie is gebaseerd op de bestaande CANDU-reactortechnologie, die in Canada al vele jaren wordt gebruikt. De AFCR-technologie maakt gebruik van geavanceerde brandstofcycli en verwerkingstechnologie om de brandstofefficiëntie te verbeteren en het afvalvolume te verminderen.

3. China: De ACP100 is een SMR met een capaciteit van 100 MWe en wordt momenteel gebouwd in de provincie Hainan in China. Het is ontworpen om veilig, efficiënt en betrouwbaar te zijn en heeft verschillende passieve veiligheidsfuncties ingebouwd. De Linglong One is een ander SMR-ontwerp van CNNC en heeft een capaciteit van 125 MWe. Het is ontworpen om eenvoudig te bouwen en te onderhouden en heeft ook een hoge mate van passieve veiligheid. De HTR-PM (High Temperature Gas-cooled Reactor - Pebble-bed Module) is een modulaire reactor met een capaciteit van 210 MWe en maakt gebruik van een innovatieve pebble-bed brandstoftechnologie. Het is momenteel in aanbouw in Shidao Bay, Shandong Province, China.

4. Rusland: Rosatom is een Russisch staatsbedrijf dat verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van kernenergieprojecten in Rusland en daarbuiten. Rosatom werkt aan verschillende soorten SMR-ontwerpen, waaronder de RITM-200 en de BREST-OD-300.
   De RITM-200 (wat staat voor "reactor met in water gekookt thermisch medium") is een SMR-ontwerp dat is gebaseerd op de technologie die wordt gebruikt in de ijsbrekers van Rosatom. Het ontwerp heeft een vermogen van 200 MW en kan worden gebruikt voor zowel stroomopwekking als warmteproductie.
   De BREST-OD-300 (wat staat voor "ballistische reactor met externe warmteproductie en een gesmolten zoutkoelmiddel") is een SMR-ontwerp dat gebruik maakt van een gesmolten zout als koelmiddel en brandstof. Het ontwerp heeft een vermogen van 300 MW en kan worden gebruikt voor zowel stroomopwekking als warmteproductie.

5. Verenigd Koninkrijk: Rolls-Royce werkt aan de ontwikkeling van de Small Modular Reactor (SMR), die naar verwachting in de jaren 2030 operationeel zal zijn. Het bedrijf heeft al verschillende partnerschappen gesloten om de technologie te ontwikkelen en te implementeren.
   Daarnaast beheert het Britse overheidsbedrijf UK Research and Innovation (UKRI) het Advanced Modular Reactor (AMR) -programma. Dit programma heeft als doel om de ontwikkeling van verschillende SMR-technologieën te ondersteunen en te versnellen, met als doel om in de toekomst betaalbare, veilige en duurzame energie te leveren.

9. Concurrentie met Herbnieuwbare Energie,

De huidige grote kerncentrales zijn financieel en door hun technischconcept  gedoemd om als basislast uitgebaat te worden en kunnen niet gemoduleerd worden om in te spelen op de fluctuaties in de vraag naar energie. Alleen Doel 4 en Tihange 3 kunnen zeer beperkt gemoduleerd worden. 

Wind en zonne-energie is juist omgekeerd zodat dus steeds andere productieeenheden moeten klaar kunnen staan als back-up: via lange HS lijnen, via pompcentrales, via grote batterijen, enz.... Ze hebben het voordeel dat ze kunnen worden geïntegreerd in een gedecentraliseerd energiesysteem, waarin verschillende productie-eenheden elkaar aanvullen.
De opslag van energie in de vorm van waterstof of ammoniak is een veelbelovende optie voor het oplossen van de opslag- en transportproblemen van hernieuwbare energiebronnen. Het is belangrijk op te merken dat deze oplossingen nog in ontwikkeling zijn en dat er verdere investeringen en technologische ontwikkelingen nodig zijn om ze op grote schaal in te zetten.
Veruit de enige oplossing is bij overproductie groene E is deze te gebruiken om H2 of NH3 te fabriceren. (Opgepast meer dan 50% energieverlies bij electrolyse van H2O. Deze kunnen gestockeerd en vervoerd worden en opnieuw E leveren bij tekorten.