BR2 stevent af op wereldprimeur
Veiligheidsdossier om naar laagverrijkt uranium om te schakelen, is ingediend bij FANC
SCK CEN wil zijn onderzoeksreactor BR2 op laagverrijkt uranium laten draaien. Door van splijtstof te wisselen, helpt het nucleaire onderzoekscentrum de potentiële verspreiding van hoogverrijkt uranium – een mogelijk bestanddeel van kernwapens – tegen te gaan. Na talrijke testen is de tijd rijp voor de omschakeling, maar eerst moet het Federaal Agentschap voor Nucleaire Controle (FANC) nog zijn akkoord geven. “Daarvoor hebben we vandaag een uitgebreid veiligheidsdossier bij hen ingediend”, aldus Steven Van Dyck, BR2-directeur. “Zodra het agentschap groen licht geeft, ligt de weg open naar een nieuwe wereldprimeur voor SCK CEN.”
Het nucleaire onderzoekscentrum SCK CEN plant om de splijtstof van zijn BR2-onderzoeksreactor te vervangen door een laagverrijkte variant. “Het Federaal Agentschap voor Nucleaire Controle (FANC) is de nucleaire, regelgevende autoriteit in België. We moeten aan hen bewijzen dat onze nieuw ontwikkelde splijtstof even veilig is”, klonk het bij een cruciale test in 2023. Bij die test draaiden drie laagverrijkte testsplijtstofelementen voor het eerst – net als hun hoogverrijkte broertjes – volwaardig mee in de reactorkern. “Intussen zijn alle kwalificatie- en validatietesten voltooid en is het veiligheidsdossier onderbouwd. Voor ons is de tijd rijp om om te schakelen, maar daarvoor moet het FANC eerst nog zijn zegen geven”, vervolgt Steven Van Dyck. En dat doet het op basis van een uitgebreid veiligheidsdossier. Dat dossier ligt sinds vandaag op tafel bij het FANC, dat dit project al sinds het prille begin nauw opvolgt.
Zegen voor wereldprimeur
Zodra die zegen in de bus valt, dan komt er een einde aan het tijdperk waarin België hoogverrijkt uranium voor de BR2-onderzoeksreactor moet importeren. Het nucleaire onderzoekscentrum SCK CEN helpt daardoor het risico op misbruik van dat materiaal te verminderen. Zo draagt het actief zijn steentje bij aan non-proliferatie en dus een meer kernveilige wereld. En die bijdrage is meteen een wereldprimeur van formaat. “Onze BR2-onderzoeksreactor zou dan ’s werelds eerste onderzoeksreactor met hoogperformante splijtstof zijn, gebaseerd op laagverrijkt uranium”, vertelt Steven Van Dyck enthousiast.
Samenwerking met Verenigde Staten
De BR2-onderzoeksreactor speelt een vitale rol in de wereldwijde levering van medische radio-isotopen, testen van materialen en het kwalificeren van nieuw ontwikkelde splijtstoffen. Het is van cruciaal belang dat BR2 zijn maatschappelijke missie kan blijven uitvoeren. En dat vereiste een knap staaltje ontwikkelingswerk. “In hoogverrijkt uranium kunnen we bijna alle uraniumatomen splijten. Bij laagverrijkt uranium is slechts één op de vijf atomen splijtbaar. Het is alsof een bestuurder de tank van zijn auto voor 20% met benzine en voor 80% met water vult, maar wel dezelfde afstand tegen dezelfde snelheid wil afleggen”, vergelijkt projectcoördinator Jared Wight (SCK CEN). Samen met U.S. Department of Energy’s National Nuclear Security Administration (DOE/NNSA) en Argonne National Laboratory wisten de experten van SCK CEN die technische uitdaging te overwinnen.
“Wanneer BR2 in 2027 als eerste hoogperformante onderzoeksreactor op laagverrijkt uranium overschakelt, bereiken we een historische mijlpaal in onze inspanningen naar wereldwijde non‑proliferatie”, verklaart Dr. Matthew Napoli, Deputy Administrator of Defense Nuclear Nonproliferation bij DOE/NNSA. “Dankzij deze uitstekende samenwerking tussen DOE/NNSA en SCK CEN staan we op het punt om een internationale doorbraak in het ontwerp van splijtstoffen te realiseren. Die doorbraak verhoogt de nucleaire veiligheid in zowel België als de Verenigde Staten.”
Geleidelijke overgang
Volgens de huidige planning zullen – mits de goedkeuring van FANC – de eerste, laagverrijkte splijtstofelementen in 2027 hun intrede in de reactorkern doen. “We spreken over de ‘eerste’ splijtstofelementen, omdat de omzetting geleidelijk zal verlopen”, duidt Steven Van Dyck. Elke reactorcyclus wordt slechts een deel van splijtstofelementen vernieuwd. “Het zal dus enkele jaren duren, vooraleer de reactorkern volledig geconverteerd is.”
Doorgedreven getest
De splijtstof doorliep een heel ontwikkeltraject, want BR2 moet ook met laagverrijkt uranium dezelfde technische prestaties leveren. “Eerst verwerkten we de splijtstof tot afzonderlijk platen. Deze testten we onder gematigde omstandigheden”, licht Jared Wight toe. “In die fase hielden we zowel het vermogen van de reactor als de versplijtingsgraad – de mate waarin de splijtstof opgebrand is – bewust laag.” Daarna volgde de tweede testfase waarin die splijtstofplaten aan een hoger vermogen en een hogere splijtingsgraad werden blootgesteld. Pas in de derde fase verwerkten de experten de platen tot drie testsplijtstofelementen, zoals ze in de reactor zouden dienstdoen. “Twee daarvan bestraalden we in normale operationale omstandigheden. Eén hebben we tot boven de gebruikelijke limieten belast, zelfs meer dan internationale richtlijnen voor de kwalificatie van splijtstoffen voorschrijven”, vervolgt hij. Na elke bestraling volgde een grondige, visuele inspectie en een lektest.
Na die visuele inspectie richtten de experten zich op de onderliggende structuren. “Elk element bestaat uit achttien individuele splijtstofplaten. Uit twee elementen – die elk een ander vermogen ondergingen – haalden we zes platen om deze onder de loep te nemen. Doel is om eventuele microscopische afwijkingen en dieper liggende onregelmatigheden op te sporen. Door al die analyses samen te leggen, krijgen we een totaalbeeld van het gedrag van de nieuwe splijtstof. En dat beeld bevestigt nu duidelijk dat de splijtstof doorheen alle demonstratiefasen stabiel bleef, veilig en voorspelbaar functioneert en dezelfde technische prestatie levert als zijn hoogverrijkte variant,” besluit Jared Wight.
