Jaaroverzicht Nucleair Onderzoek

  • Kennis is de onmisbare basis voor besluitvorming kernenergie
  • Klimaatneutrale kernenergie
  • levert waardevolle bijdrage aan de CO2-vrije energiemix van morgen

Jaaroverzicht Nucleair onderzoek

Elke dag doet NRG onderzoek naar nieuwe innovatieve nucleaire technologieën. Denk aan de gesmolten zout-thoriumcyclus. Nieuwe veilige technologie die in de toekomst een waardevolle bijdrage kan leveren met klimaatneutrale energie en een efficiënter gebruik van grondstoffen. Uranium is nu al een bron voor vele honderden jaren klimaatneutrale energie, met de inzet van thorium wordt dat zelfs duizenden jaren. Kortom, kernenergie kan de overstap naar een CO2- vrije energiehuishouding in 2050 versnellen en vergemakkelijken.

Met het klimaatdebat volop in de schijnwerpers, groeit de maatschappelijke belangstelling voor ons nucleaire onderzoek. Bij NRG merken we dat aan de vragen die wij krijgen uit de politiek en de samenleving. Dit verslag geeft voorbeelden van de laatste ontwikkelingen op het gebied van nucleair onderzoek bij NRG. Het verslag is onderdeel van het onderzoeksprogramma dat NRG jaarlijks uitvoert in opdracht van het ministerie van Economische Zaken en Klimaat. Met het programma wordt een belangrijke bijdrage geleverd aan de verdere ontwikkeling van nucleaire kennis in Nederland. Kennis die nodig is voor het veilig bedrijven van nucleaire installaties en het veilig en verantwoord toepassen van ioniserende straling. Kennis die ook nodig is voor innovaties op het gebied van kernenergie, een onderwerp dat laatste jaren meer en meer aan actualiteit wint. Lees meer over ons onderzoek, over het gedrag van een radioactief medicijn zich in het lichaam tot aan modellering voor veiligheid van kerncentrales en de opslag van radioactief afval. Onze onderzoekers, jong en ouder met verschillende professionele achtergronden, vertellen je in dit verslag over hun bijdragen aan antwoorden op vragen en uitdagingen bij de verdere ontwikkeling van de nucleaire technologie.

Onze professionals zelf aan het woord

Hieronder introduceren onze professionals zelf hun onderzoek naar veilige toepassing van nucleaire technologie voor energie en gezondheid.

Het is de ideale reactor waarin je thorium als splijtstof kunt inzetten

Senior research consultant Ralph Hania houdt zich bij NRG bezig met de gesmolten zout reactor (molten salt reactor of MSR). “Het is de ideale reactor waarin je thorium als splijtstof kunt inzetten.” Het concept stamt uit de jaren ’50 en ‘60 van de vorige eeuw en trekt de laatste jaren weer veel aandacht vanwege de  mogelijkheden in kader van de energietransitie. “De kennis moet opnieuw worden opgebouwd."

Lees meer hierover op pagina 5, 6 en 7.

Deze modellen voorspellen wat er in het lichaam gebeurt tijdens een behandeling

Ramona Bouwman houdt zich vanuit een achtergrond in technische natuurkunde bezig
met bio-kinetisch modellen, het simuleren van het gedrag van radioactieve stoffen in het
menselijk lichaam. “Deze modellen voorspellen wat er in het lichaam gebeurt tijdens een
behandeling, houden rekening met de individuele kenmerken van een patiënt én de
eigenschappen van het medicijn.” Zo kan een arts de behandeling van bijvoorbeeld kanker
optimaliseren. Bijkomend voordeel: het computermodel kan mogelijk in de toekomst
dierproeven gedeeltelijk gaan vervangen.

Lees meer hierover op pagina 8 en 9.

Zes keer hogere dosis dan gedacht

Artsen, laboranten en verpleegkundigen worden bij hun werk regelmatig blootgesteld aan radioactiviteit en straling. Denk aan het bereiden en toedienen van radioactieve stoffen bij kankerbestrijding of de bediening van een toestel (röntgen, PET-CT). Wie niet de juiste voorzorgen in acht neemt, wordt onnodig blootgesteld aan straling. Soms leidt dat tot gezondheidsrisico’s. NRG onderzoekt samen met het Europese dosimetrie-platform EURADOS en de Nederlandse Commissie voor Stralingsdosimetrie (NCS) best-practices rondom
extremiteitendosimetrie. Belangrijk om de blootstelling van de medewerker te beperken zijn de toepassing van afscherming, het nemen van afstand en het beperken van de blootstellingstijd.

Lees meer hierover op pagina 10 en 11

Praktijkkennis Ageing interessant voor nieuwbouw

Vanwege de energietransitie de belangstelling voor mogelijke nieuwbouw van kerncentrales ook in Nederland weer groeit, is het belangrijk dat ook wij hier actuele kennis van hebben. “Dat maakt ons als land onafhankelijker van de industrie en van expertise van buurlanden. Ook voor het langer in bedrijf houden van de Hoge Flux Reactor en de nieuw te bouwen PALLAS-reactor is deze kennis belangrijk.

Het atoomagentschap van de Verenigde Naties IAEA coördineert het langlopende programma International Generic Ageing Lessons Learned for Nuclear Power Plants (IGALL) waar ook NRG in deelneemt. “Landen delen in IGALL hun kennis en methoden over verouderingsbeheersing. Dat zal tot nieuwe internationale richtlijnen
leiden, relevant voor bestaande én nieuwe kerncentrales.

Lees meer hierover op pagina 12 en 13

Wat niet zichtbaar is kun je berekenen!

Edo Frederix is als numeriek wiskundige gespecialiseerd in modellering van meerfasestromingen. “Denk hierbij aan deeltjes die door de lucht zweven of bellen in een waterstroom.” Als je in staat bent om deze fenomenen goed te modelleren, kun je bepaalde omstandigheden nabootsen en zien wat er gebeurt. Maar niet alles wordt zichtbaar in gangbare modellen. Frederix rekent het onzichtbare uit en maakt het daarna alsnog zichtbaar. Je kunt er dus de veiligheid van kerncentrales mee aantonen en verbeteren.
“Je krijgt antwoorden op vragen als: wanneer ontstaan bellen in het koelwater? Waar? Hoeveel? Hoe groot? Hoe gedragen ze zich? Daarmee kun je veilige nieuwe kerncentrales ontwerpen en het gedrag van een bestaande kerncentrale tijdens een ongeval voorspellen.” Ook voor toekomstige kerncentrales is dat interessant. “In gesmolten zout reactoren wil je juist wél bellen in het koelmiddel (gesmolten zout). Daarmee kun je namelijk afvalstoffen wegfilteren uit het koelmiddel. Dat proces wil je natuurlijk zo efficiënt mogelijk ontwerpen.

Lees meer hierover op pagina 16 en 17

myMUSCLE: Spierbundel die nucleaire processen koppelt

Eenvoudig gezegd stopt NRG binnen dit programma stukjes kerncentrale in de computer. Daarmee loopt NRG mee met een wereldwijde trend. De droom van Roelofs is dat hij ooit een héle kernreactor tot in voldoende detail zal kunnen simuleren. Wat houdt hem tegen? “Rekenkracht.” Er zijn gewoon nog geen computers die dit aankunnen. “De vraag is zelfs of die er ooit komen.” Er moet dus een slimme oplossing komen. 

Omdat gedetailleerde totale simulatie van een kernreactor toekomstmuziek blijft, bedachten Roelofs en zijn collega’s een tussenoplossing: myMUSCLE. Een tool waarmee je meerdere stukjes van de reactorpuzzel met elkaar verbindt tot een groter, samenhangend geheel. “De tool verbindt als het ware ‘draadjes’ van  verschillende rekencodes aan elkaar en gebruikt daar verschillende soorten knopen voor. Je kunt dat  vergelijken met spieren die gesimuleerde deelprocessen met elkaar verbinden.

Lees meer hierover op pagina 18 en 19

Computersimulaties benaderen de werkelijkheid

Computersimulaties worden gebruikt om processen in installaties zoals kerncentrales na te bootsen en te voorspellen. Dat moet natuurlijk zo precies mogelijk, maar door onzekerheden in de invoer zal er altijd ook een zekere mate van onzekerheid zijn in de uitvoer. “Wij zoeken naar methodes waarmee we de onzekerheid in de uitkomst kunnen kwantificeren."

Uncertainty Quantification (UQ), het bepalen van de onzekerheid, is de sleutel die realistisch modelleren mogelijk maakt. “Dat doen we op wiskundige manier. Eigenlijk komt het erop neer dat we alle mogelijke toleranties als input meegeven en daarna alle variaties doorrekenen. En van al die rekensommen kunnen we dan de gemiddelde uitkomst en de onzekerheid rond dit gemiddelde bepalen.”

Lees meer hierover op pagina 20 en 21.

Een nieuwe kernreactor wordt digitaal beveiligd

Hans Brinkman is risicoanalist en rekent met de Probabilistische VeiligheidsAnalyse (PSA) de kans op een ongeval met kernreactoren uit. Voor klassieke ‘hard wired’ (analoge) kerncentrales is daarmee veel  ervaring. Voor nieuwe kerncentrales met digitale beveiliging nog niet. Gecoördineerd door het de risicowerkgroep (WGRisk) van OECD-NEA zocht NRG met vijf andere internationaal gerenommeerde organisaties naar de beste manier om de faalkans van digitale beveiliging (computers en software) van kerncentrale te modelleren.

 

Lees meer hierover op pagina 22 en 23.

Voorspellen hoe en waarheen radionucliden reizen

Hans Meeussen is geochemicus, specialist in chemische processen die zich in de bodem afspelen. “En dan met name in de mobiliteit van stoffen; hun reisgedrag door de bodem.” Om dit soort complexe processen beter te snappen is het heel nuttig om deze op een computer na te bootsen. Voor dit doel heeft hij het computermodel ORCHESTRA ontwikkeld. Met deze tool kan over een periode van vele duizenden jaren nauwkeurig worden voorspeld waar een (radioactieve) stof blijft die je vandaag in de bodem stopt. En hoe die stof er dan uitziet.


Lees meer hierover op pagina 24 en 25

Problematisch radioactief afval omzetten in minder lastige stoffen

Sander van Til is natuurkundige richt zich op het oplossen van de achilleshiel
van kernenergie: het radioactief afvalvraagstuk.

Als een uraniumatoom in de reactor in aanraking komt met vrije neutronen, kunnen er twee dingen gebeuren. Het atoom splijt, waarbij er veel warmte wordt geproduceerd. Als restant zijn er twee brokstukken: splijtingsproducten. Het tweede proces is dat het uranium het neutron invangt, maar níet splijt. Het invangen van neutronen zorgt ervoor dat het uranium verandert in zwaardere actiniden. Plutonium bijvoorbeeld. Of americium.

De splijtingsproducten blijven relatief kort radioactief, maar een aantal actiniden juist heel lang. “Verreweg het grootste deel van die actiniden is plutonium. Gelukkig is dat in veel gevallen goed te gebruiken als  splijtstof in een reactor. Americium is dat niet, maar kan onder de juiste omstandigheden in een reactor weer worden omgezet in splijtbaar.”
Hoewel de hoeveelheid americium gering is, heeft het lastige eigenschappen voor de eindberging; zo produceert het nog veel warmte. “Ons transmutatieonderzoek bekijkt of het technisch mogelijk is deze actiniden om te zetten in stoffen die minder problematisch zijn.”

Het goede nieuws: dat kan. Lees meer hierover op pagina 26 en 27.

Werken aan de ‘workforce’ van de toekomst

Met het traineeprogramma werken we aan “de nucleaire workforce van de toekomst.” Zo’n vijfentwintig jonge academici met een bèta-achtergrond werden in de afgelopen jaren geïntroduceerd in het brede nucleaire werkveld van NRG. “Zij maken bij NRG carrière in de nucleaire technologie van morgen.

Met de toegenomen belangstelling voor klimaatneutrale kernenergie maar ook de grote ontwikkelingen op het gebied van medische isotopen is het belangrijk om nú te investeren in talent. Daarmee verzekert ons land zich van de kennis en kunde om later nucleaire technologie in te kunnen zetten. Die technologie is vooralsnog onmisbaar om onze energiehuishouding in 2050 volledig CO2-neutraal te maken.”

Lees meer hierover op pagina 28 en 29.

Uitbreiding lab-methoden voor de radiochemische karakterisatie van radioactief afval

Omdat radioactief afval voor duizenden jaren veilig moet worden opgeslagen, wil de overheid de exacte  inventaris weten voor ze het afval accepteert. De radiochemici Tanja Tomasberger en Patrick Haaβ  ontwikkelen bij NRG methoden voor het radiochemisch karakteriseren van radioactief afval. “Als die bekend is, kunnen we precies voorspellen hoe de langzaam veranderende inventaris zich gedraagt in de tijd.” Je kunt dan voor de eindberging de juiste maatregelen nemen tegen (bijvoorbeeld) corrosie en zo voorkomen dat probleemstoffen in het milieu komen.

Overal in de wereld ontstaat radioactief afval. Bij ziekenhuizen, de industrie onderzoeksinstellingen en kerncentrales. We kunnen dat alleen veilig opslaan als we precies weten hoe dit afval is samengesteld.” Soms kun je de inventaris berekenen. Maar als niet precies bekend is waaruit dit afval bestaat, is dat niet goed mogelijk. Dan zal de overheid voor de zekerheid altijd vragen om de samenstelling met een analyse aan te tonen. Pas als de inventaris met zekerheid vaststaat, wordt radioactief afval voor opslag geaccepteerd.

Lees meer hierover op pagina 12 en 13

Nederland beschikt over zowel de infrastructuur als de kennis, de vaardigheden én de ervaring om met kernenergie een volledig CO2-vrije elektriciteitsvoorziening dichterbij te brengen.

Kernenergie kan ons helpen om klimaatdoelen te halen

In 2020 werd de mens met zijn neus op de feiten gedrukt. Enorme bosbranden op meerdere continenten, ontdooiende permafrostbodems in de noordelijke gebieden en steeds sneller smeltende ijskappen. De bron van de problemen is menselijk handelen, het aandeel door de mens veroorzaakte CO2 in de atmosfeer is aantoonbaar. En daar ligt ook de oplossing: verminder de CO2 uitstoot en doe dat snel.

Nederland beschikt nu kernenergie weer actueel wordt over een zeer vitale internationaal gewaardeerde nucleaire sector. Mede dankzij deze overheidsgefinancierde nucleaire kennis heeft Nederland een goede reputatie opgebouwd bij het bouwen en bedrijven van de kerncentrales. In dit verslag blikken wij terug op ons onderzoek in 2020.

Lees het onderzoeksjaarverslag 2020

Jaarverslag onderzoeksprogramma 2020

Laatste nieuws

20 september 2022

Minister Kuipers van Volksgezondheid, Welzijn en Sport heeft vandaag bekend gemaakt, dat er de komende jaren geld is gereserveerd voor de bouw van de PALLAS-reactor in het Noord-Hollandse Petten. Het ministerie reserveert voor het project dit jaar 30 miljoen euro en vanaf volgend jaar 129 miljoen euro per jaar.

13 september 2022

NRG-onderzoeksjaarverslag presenteert de laatste ontwikkelingen op het gebied van nucleaire veiligheid, nieuwbouw, radioactief afval en stralingsbescherming