Nieuwe 'vloeibare' splijtstof haalt meer energie uit uranium en kan klassieke brandstof vervangen
In dit artikel:
Oak Ridge National Laboratory (ORNL) heeft een licentieovereenkomst gesloten met de Australische investeerder Out The Back Ventures om een nieuw type kernbrandstof naar de markt te brengen: ULIMES (Uranium Dioxide Liquid Metal Suspension). In plaats van de gebruikelijke vaste UO₂-pellets bestaat ULIMES uit microscopische UO₂-deeltjes die in een vloeibare metaalmatrix circuleren door de kern van een reactor. De wetenschappelijke onderbouwing verscheen eerder in een peer-reviewed artikel van Ian Greenquist en ligt nu ten grondslag aan commerciële ontwikkeling.
Het belangrijkste voordeel van de stromende suspensie is thermisch: vloeibaar metaal voert warmte veel efficiënter af dan keramisch UO₂, waardoor piektemperaturen dalen en lokale hotspots verminderen. Door de beweging van de brandstof wordt burn-up egaler, wat theoretisch leidt tot hogere benutting van uranium, langere brandstofcycli en mogelijke verhoging van het vermogen per volume-eenheid. De vloeibare matrix zou ook deels “zelfherstellend” zijn tegen stralingsschade en de omgang met splijtingsgassen vergemakkelijken.
Strategisch is ULIMES aantrekkelijk omdat het ontworpen is om compatibel te blijven met de bestaande lichtwaterreactor‑(LWR)architectuur. Dat kan de invoering versnellen ten opzichte van volledig nieuwe reactortypes, omdat veel bestaande kwalificatie- en materiaalvragen blijven gelden. Bovendien kan de hogere uraniumconcentratie ULIMES relevant maken voor compacte SMR‑ontwerpen.
Belangrijke technische en regelgevende obstakels blijven echter bestaan. In de ontwikkeling moet worden aangetoond dat de juiste dichtheid en viscositeit van de suspensie haalbaar zijn, dat UO₂-deeltjes niet gaan sedimenteren, en of natuurlijke circulatie volstaat of mechanische menging nodig is. Regulators moeten bovendien beoordelen hoe stromende brandstof past binnen de bestaande veiligheidskaders van LWR’s. De stap van simulaties en laboratoriumonderzoek naar commerciële inzet is omvangrijk.
Als de praktische problemen worden opgelost, kan ULIMES een “incrementele disruptie” worden: geen nieuw reactorconcept maar een brandstofinnovatie die efficiëntie, veiligheid en levensduur van de huidige reactorvloot verbetert, mogelijk de kosten per MWh verlaagt en de overgang naar nieuwe reactoren vereenvoudigt.