Een nieuwe mijlpaal werd overschreden in de op thorium gebaseerde gesmolten zoutkernreactor.

Door Hua Bin.

Vertaling: Rudi Creemers.

Nikolai Kardashev, de beroemde Sovjet-astrofysicus, definieerde de beschaving van type 1 als een samenleving die volledige controle en beheersing heeft bereikt over alle energiebronnen van haar thuisplaneet.

Zo’n beschaving kan zonne-, wind-, geothermische en getijdenenergie benutten en zou aan de vooravond staan van multiplanetair worden.

Volgens de interpolatie van de Kardashev-schaal door natuurkundige Carl Sagan wordt de mensheid momenteel geschat op een type 0,73-beschaving, die slechts een fractie van de totale energie die op aarde beschikbaar is, verbruikt.

China heeft zojuist een belangrijke mijlpaal bereikt in het aanboren van het energiepotentieel van onze planeet en kan de mensheid een stap dichter bij het worden van een type 1-beschaving brengen.

Ik schreef over de vooruitgang van China in het benutten van op thorium gebaseerde kernenergie een paar maanden geleden toen wetenschappers in april met succes verse brandstof aan een operationele thorium gesmolten zoutreactor toevoegden (https://huabinoliver.substack.com/p/what-is-really-going-to-change-the).

De ontwikkelingen zijn snel gegaan. Vorige maand nog werd er weer een mijlpaal overschreden. De experimentele reactor gebouwd in de Gobi-woestijn door het Shanghai Institute of Nuclear Applied Physics (SINAP) van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft een thorium-naar-uranium brandstofconversie bereikt, waardoor we een stap dichterbij komen voor een bijna eindeloze beschikbaarheid van kernenergie.

Deze prestatie maakt de 2-megawatt vloeibare-brandstof thorium-gebaseerde gesmolten zoutreactor (TMSR) de enige operationele demonstratie in de wereld van deze 4de generatie nucleaire technologie die met succes thorium heeft geladen en gebruikt als brandstof.

Het is de eerste keer dat wetenschappers experimentele gegevens over thoriumoperaties kunnen verwerven vanuit een gesmolten zoutreactor, een innovatie die klaar is om de toekomst van schone duurzame kernenergie opnieuw vorm te geven.

Zoals ik in het eerdere essay schreef, is thorium veel overvloediger en toegankelijker dan uranium in de aardkorst en genereert het veel minder radioactief afval.

Thorium wordt beschouwd als de heilige graal van kernsplijtingsenergie, onmiddellijk na kernfusie – de ultieme kroon van kernenergie.

Een enkele mijn in Binnen-Mongolië, de Bayan Obo-mijn, zal naar schatting genoeg thorium hebben om China de komende 20.000 jaar van stroom te voorzien.

De kern van de doorbraak is een proces dat bekend staat als in-core thorium-naar-uraniumconversie (omzetting van thorium naar uranium) dat het natuurlijk voorkomende thorium-232 transformeert in uranium-233 – een splijtbare isotoop die in staat is om nucleaire kettingreacties te ondersteunen.

Deze transformatie vindt plaats door een precieze opeenvolging van nucleaire reacties. Het thorium-232 absorbeert een neutron om thorium-233 te worden, dat vervalt in protactinium-233 en vervolgens verder vervalt in het eindproduct – een krachtige nucleaire brandstof.

Kritisch is dat het hele proces plaatsvindt in de kern van de reactor, waardoor de noodzaak van externe brandstoffabricage vervalt.

Thorium wordt opgelost in een fluoridezout in een gesmolten mengsel op hoge temperatuur dat zowel als brandstof als koelmiddel dient. Neutronen uit een kleine initiële lading van splijtbaar materiaal, zoals verrijkt uranium-235 of plutonium-239, initiëren de kettingreactie.

Gedurende de hele operatie vangt thorium-232 continu neutronen op en transformeert in uranium-233, dat vervolgens energie vrijgeeft door middel van kernsplijting om een zelfvoorzienende “verbranding tijdens het kweken” cyclus te creëren – een van de bepalende voordelen van de technologie.

In tegenstelling tot conventionele waterreactoren onder druk, die periodiek moeten worden uitgeschakeld om het drukvat te openen en vaste brandstofstaven te vervangen, circuleert de vloeibare brandstof van de TMSR – een homogeen mengsel van splijtbaar materiaal opgelost in gesmolten zout – continu, waardoor on-the-fly tanken mogelijk is zonder de operaties te onderbreken.

Een ander voordeel van de TMSR is dat het helemaal geen water nodig heeft, in scherp contrast met conventionele kerncentrales die meestal in de buurt van kustlijnen worden gebouwd vanwege hun enorme koelbehoeften.

Deze koelbehoefte heeft een beperkte inzet van kernreactoren in droge of binnenlandse regio’s als gevolg, maar is geen belemmering voor een TMSR-systeem dat gesmolten fluoridezouten op hoge temperatuur gebruikt in plaats van water, zowel als brandstofdrager als als koelvloeistof.

Omdat de zouten efficiënt warmte overbrengen bij atmosferische druk en extreme temperaturen, opent de technologie de deur naar veilige, efficiënte kerncentrales diep in het binnenland – en zelfs op mobiele platforms zoals grote schepen, een applicatie die Chinese scheepsbouwers al aan het verkennen zijn.

Als het lukt, zal China het volgende generatie emissievrije oceaantransport van de wereld bouwen. Natuurlijk is het potentieel voor marinetoepassingen ook uitgebreid.

De Chinese Academie van Wetenschappen lanceerde het TMSR-kernenergiesysteem in 2011 als een strategisch prioritair onderzoeksprogramma gericht op het aanpakken van nationale doelen op het gebied van duurzame energie en koolstofreductie.

Na bijna 15 jaar onderzoek en ontwikkeling overwon een team onder leiding van Xu Hongjie, voormalig directeur van het Shanghai-instituut, talloze uitdagingen puur door hard te werken.

Hun werk culmineerde op 11 oktober 2023, toen de 2MW vloeistofaangedreven TMSR de eerste kritiek tests doorstond. Op 17 juni 2024 werd opnieuw een mijlpaal bereikt toen de TMSR volledige stroomopwekking opleverde.

In april 2025 voerde het team het eerste experiment ter wereld uit waarbij thorium werd toegevoegd aan een werkende gesmolten zoutreactor.

De prestatie van Xu en zijn collega’s betekent dat China de thuisbasis is van de enige operationele thorium-gesmolten zoutreactor ter wereld.

Als een 4de generatie geavanceerde reactor, beschikt de thorium gesmolten zout reactor over inherente veiligheidskenmerken als het systeem werkt bij atmosferische druk : het elimineren van het risico van hogedruk explosies.

Het is ondergronds gebouwd met volledige stralingsafscherming en de chemisch stabiele gesmolten zouten kunnen ook effectief radioactieve materialen opvangen.

In het onwaarschijnlijke geval van een lek, zou het gesmolten zout in een passieve veiligheidsafvoertank stromen, stollend terwijl het afkoelt en elke lekkage zou effectief opgevangen worden.

Een compleet industrieel ecosysteem voor TMSR-technologie krijgt vorm in China, met bijna 100 onderzoeksinstellingen en commerciële ondernemingen die samenwerken aan reactorontwerp, materiaalwetenschap en andere belangrijke uitdagingen.

Cruciaal is dat alle kerncomponenten van de experimentele reactor 100% in eigen land worden geproduceerd, waardoor volledige autonomie van de toeleveringsketen en technologische zelfredzaamheid worden gegarandeerd.

China bouwt een 100MW-reactor in de Gobi-woestijn met als doel de levensvatbaarheid van de technologie voor grootschalige commerciële inzet rond 2035 te bewijzen, volgens de laatste officiële tijdlijn.


Terwijl het land deze opmerkelijke prestatie viert, nemen de Chinezen triest afscheid van Mr. Xu Hongjie, de kernfysicus en vader van het thoriumreactorprogramma van China.

Xu, de voormalige directeur van SINAP, overleed op 70-jarige leeftijd in Shanghai op 14 september, net voor de laatste mijlpaal.

Xu stierf na middernacht tijdens het thuiswerken, volgens het ministerie van Wetenschap en Technologie.

In de nieuwsberichten werd beschreven dat hij voor zijn computer werd gevonden. “Boeken waren opengespreid op het bureau en de computermuis was op de vloer gevallen. Op het scherm bleven de lezingslides voor ‘Introduction to Nuclear Science and Technology’ onaf”, aldus het gedenkschrift.

Xu, geboren in 1955, studeerde af aan de Fudan University met een doctoraat in nucleaire fysica en nucleaire technologie in 1989.

Datzelfde jaar trad hij in dienst bij SINAP als postdoctoraal fellow en werd hij in 1991 gepromoveerd tot associate researcher en adjunct-directeur in 1995. Van 2001 tot 2009 was hij directeur van het instituut.

In 1995 besloten CAS en de gemeentelijke overheid van Shanghai om de Shanghai Synchrotron Radiation Facility te bouwen en gaven Xu de opdracht om het project te leiden.

Onder leiding van Xu bouwde het projectteam een wereldwijd toonaangevende synchrotronstralingslichtbron van de derde generatie, een geavanceerde faciliteit die is ontworpen om lichtbundels met hoge helderheid te produceren.


In 2009, na de voltooiing van de faciliteit, werd Xu belast met het leiden van een thorium reactor project om de technologie te realiseren, wat leidde tot de lancering van het TMSR-programma in 2011.

Wetenschappers als Xu Hongjie en Xu Guangxian, de “vader van China’s zeldzame aardchemie” die in 2015 overleed, zijn de oerkracht die de vooruitgang en ontwikkeling van het land aandrijft.

Het zijn de nationale schatten die China weer groot hebben gemaakt. Groet aan de helden.

***

Bron hier.

***