Stel je voor: een reactor die in 1965 in de Verenigde Staten werd gebouwd, vier jaar lang vlekkeloos draaide, en vervolgens werd afgeschaft. Niet omdat hij niet werkte, maar omdat hij het verkeerde ding deed: hij produceerde geen plutonium voor kernbommen. Zestig jaar later draait die technologie in de Chinese Gobiwoestijn, en heeft China als eerste land ter wereld bewezen dat je thorium kunt omzetten in bruikbaar splijtstof. Europa en Amerika kijken toe. En beginnen te begrijpen wat ze hebben laten liggen.
Samenvatting
- Het Molten Salt Reactor Experiment van 1965 werkte perfect, tot de VS het afbrak voor politieke redenen
- China pakte de verlaten Amerikaanse onderzoeken op en slaagde als eerste ter wereld in thorium-conversie in een gesmolten-zoutreactor
- Deze technologie produceert minder kernafval, werkt zonder water, en kan in woestijnen staan—maar Europa hinkt nog achter
Een geniaal idee dat sneuvelde door de Koude Oorlog
Het Molten Salt Reactor Experiment (MSRE) van Oak Ridge, in Tennessee, draaide van 1965 tot 1969 en accumuleerde meer dan 13.000 uur op vol vermogen. Een technisch succes. Alvin Weinberg, toenmalig directeur van het laboratorium, was een fervent voorstander van deze aanpak. Maar het Amerikaanse programma verdween niet na een technische mislukking. De industriële en strategische keuzes gaven de voorkeur aan waterreactoren, die al compatibel waren met de uraniumketen.
De eigenlijke reden voor de stopzetting was simpeler en grimmiger. Uraniumreactoren produceerden plutonium, een onmisbaar element voor de ontwikkeling van kernwapenarsenalen tijdens de Koude Oorlog. Thorium liet die dubbele militair-civiele toepassing niet toe. Weinberg werd ontslagen door de Nixon-administratie, naar verluidt omdat hij pleitte voor een veiliger civiel gebruik van gesmolten-zoutreactoren. De onderzoeksdocumenten werden openbaar gemaakt, het laboratorium werd gesloten, en de technologie verdween decennialang van de radar.
China pikt de draad op waar Amerika die liet vallen
Het Chinese TMSR-programma werd officieel gelanceerd in 2011, waarbij grote vooruitgang werd geboekt van laboratoriumonderzoek tot engineeringvalidatie van kernmaterialen, apparatuur en technologieën. China wist te profiteren van het Amerikaanse onderzoek, voerde de experimenten opnieuw uit en ontwikkelde de technologie verder dan aanvankelijk verwacht. “We beheersen elke techniek die beschikbaar was in de documenten, en zijn daarna verder gegaan,” aldus de projectleider.
De TMSR-LF1 is een prototype gesmolten-zoutreactor van 2 MWt die opereert in het noordwesten van China. Het vloeibare-brandstofontwerp is rechtstreeks gebaseerd op het MSRE-experiment uit de jaren zestig. Wat begon als een herschrijving van decennia oud Amerikaans onderzoek, groeide uit tot iets ongeziens: op 11 oktober 2023 werd voor het eerst criticiteit bereikt, en op 17 juni 2024 werd vol vermogen (2 MWt) bereikt.
Maar de echt historische mijlpaal volgde daarna. China slaagde erin voor het eerst ooit thorium om te zetten in uranium in een gesmolten-zoutreactor, en verkreeg geldige experimentele gegevens na het laden van thoriumsplijtstof, waarmee de technische haalbaarheid van thoriumgebruik in een gesmolten-zoutreactorsysteem werd bevestigd, aldus het Shanghai Institute of Applied Physics van de Chinese Academie van Wetenschappen. Dit maakt de TMSR “de enige operationele gesmolten-zoutreactor ter wereld die met succes thoriumsplijtstof heeft opgenomen”.
Wat maakt deze reactor zo anders?
De meeste kernreactoren die vandaag draaien, werken met vaste brandstofstaven, werken onder enorme druk, en moeten periodiek worden stilgelegd om te worden bijgetankt. De TMSR-LF1 doet geen van die dingen. Gedurende de werking vangt thorium-232 voortdurend neutronen op en transformeert het in uranium-233, dat vervolgens energie vrijmaakt via kernsplijting in een zichzelf in stand houdende “brand terwijl je kweekt”-cyclus, een van de meest onderscheidende voordelen van de technologie.
Gesmolten-zoutreactoren zijn vierde-generatie geavanceerde kernenergiesystemen die hoogtemperatuur gesmolten zout gebruiken als koelmiddel. Ze hebben inherente veiligheidseigenschappen, koelen zonder water, en draaien op atmosferische druk. Dat laatste is geen klein detail: in tegenstelling tot conventionele kerncentrales die door hun enorme koelbehoefte nabij kusten moeten worden gebouwd, zijn TMSR’s inzetbaar in droge of binnenlandse regio’s. De Gobiwoestijn als locatie is dus geen toeval, maar een strategische keuze.
En het afvalprobleem, dat voor kernenergie altijd een politiek struikelblok blijft? De thoriumcyclus produceert veel minder plutonium en langlevende actiniden, wat resulteert in minder langlevend radioactief afval. Bovendien kunnen afvalstoffen van traditionele uraniumreactoren worden “gerecycled” in een thoriumreactor, waardoor de radioactieve erfenis van vorige generaties wordt verkleind.
Europa beweegt, maar op een ander tempo
Terwijl China zijn volgende stap al berekent, staat Europa op een kruispunt. Nederland is actief betrokken bij de ontwikkeling van MSR’s via verschillende initiatieven. Onderzoekers aan de TU Delft werken aan thoriumgebaseerde MSR’s. De Nuclear Research and Consultancy Group (NRG) voert uitgebreid onderzoek uit naar MSR’s, inclusief bestralingtests en studies naar constructiematerialen. THORIZON, een spin-off van NRG, ontwikkelt de Thorizon One-reactor, een MSR van 250 MWt/100 MWe, met plannen om operationeel te zijn in 2032.
Vanuit Denemarken klinkt een ambitieus geluid. Copenhagen Atomics ontwikkelt zijn gesmolten-zoutreactortechnologie al bijna een decennium en heeft de technologie nu zo ver ontwikkeld dat kritische experimenten met thorium nodig zijn. Het bedrijf produceert en test al full-scale testprototypes op zijn hoofdkwartier in Kopenhagen. Copenhagen Atomics ontving financiering van het European Innovation Council accelerator-programma om de ontwikkeling van zijn thorium-gesmolten-zoutreactoren te bevorderen.
Toch blijft er een merkbaar gat tussen de Europese ambities en de Chinese realiteit. Het uiteindelijke doel van China is een demonstratieproject van 100 megawatt te bouwen en operationeel te maken tegen 2035. Commerciële thorium-MSR’s worden voorzien rond 2040 voor toepassingen in koolstofvrije warmte en waterstofproductie. Europa debatteert nog over vergunningseisen en normering, terwijl de reactor in de Gobiwoestijn al draait en data verzamelt die elders niet bestaan.
De paradox is schrijnend: de VS heeft de technologie uitgevonden, Europa heeft ze decennialang bestudeerd in academische rapporten, en China heeft haar gebouwd. De TMSR-faciliteit groeide uit de gezamenlijke inspanningen van “bijna 100 binnenlandse onderzoeksinstellingen, universiteiten en industriële bedrijven” en is nu “het enige onderzoeksplatform ter wereld gewijd aan gesmolten-zoutreactoren en thorium-uranium-brandstofcyclusstudies”. Het verschil zit hem niet in de kennis, maar in de bereidheid om vijftien jaar lang obstinaat aan één ding te werken. Of Europa die les ook ter harte neemt voordat de volgende demonstratiereactor wordt opgeleverd, zal de komende jaren blijken.