Oak Ridge, Tenn. -Bijna tekenen die waarschuwen voor radioactief risico bij Oak Ridge National Laboratory, een half dozijn werknemers van de kernbedrijf X-Energy maken wat grijze biljartballen lijken te zijn. Binnen zijn ze boordevol duizenden kleine zwarte bollen die elk een stipje uranium bevatten dat verrijkt is dan de huidige energiecentrales.
De Verenigde Staten achtervolgen een nieuw tijdperk van kernenergie dat banken op de binnenlandse productie van reactorbrandstof zoals X-Energy maakt, en hoewel het werk in Oak Ridge zich ontvouwt over slechts 3000 vierkante voet, zijn X-Energy en anderen al op voor grote productie.
Aanbevolen video’s
President Donald Trump stelde het doel om binnen de komende 25 jaar de binnenlandse productie van kernenergie te verviervoudigen, waardoor executive orders in mei worden ondertekend om de ontwikkeling te versnellen. Een nieuwe golf van geavanceerde kernreactoren kan rond 2030 operationeel zijn.
Maar net zoals auto’s niet zonder gas rennen, lopen die planten niet zonder brandstof. Om de kernenergie op de lange termijn uit te breiden, moet de natie volgens Trump zijn nucleaire brandstofproductie maximaliseren.
In Oak Ridge heeft X-Energy de grond gebroken op een enorme, bijna $ 2 miljard campus voor een nieuwe brandstoffabricagefaciliteit, de eerste in de Verenigde Staten in meer dan een halve eeuw. De Nuclear Fuel Company Standard Nuclear, ook in Oak Ridge, is bedoeld om metrische tonnen brandstof te produceren voor geavanceerde reactoren. Een leverancier genaamd Orano wil eveneens een uraniumverrijkingsfaciliteit van miljoenen dollars bouwen in de buurt.
“Dit is een unieke tijd,” zei Tyler Gerczak, de belangrijkste onderzoeker van Oak Ridge National Laboratory voor de coöperatie met de dochteronderneming Triso-X van X-Energy. “Het momentum is ongelooflijk.”
Het maken van de ‘meest robuuste nucleaire brandstof’
X-Energy, een in Maryland gevestigd bedrijf, gebruikt uranium om zogenaamde Triso-brandstof te maken-binnen wat bekend staat als ‘Pebbles’. Dat zijn de biljartballen. De energieafdeling zegt dat het de meest robuuste nucleaire brandstof op aarde is omdat de deeltjes niet in een reactor kunnen smelten.
In het laboratorium is de eerste stap een uraniumcocktail maken die lijkt op donkergeel limonade.
Uraniumpoeder, in de vorm van triuranium octoxide, wordt toegevoegd aan salpeterzuur, zei Dan Brown, vice-president van brandstofontwikkeling voor Triso-X. Vervolgens worden koolstof en een organische oplossing toegevoegd. Ze hebben twee glazen containers opgezet – één draagt een verwarmde jas, die er bijna op een kleine trui lijkt, die het uranium helpt op te lossen in de zure oplossing. De tweede koelt de zuuroplossing terwijl de koolstofbron wordt toegevoegd, die het mix bijna zwart verandert, zei hij.
Op een ander station, in een lange heldere buis, stold de cocktail in kleine zwarte bollen met een jellybean-achtige consistentie. Die zwarte ballen, ongeveer de grootte van poppyseeds, reizen vervolgens door machines onder temperaturen tot 1.800 graden Celsius om beschermende koolstofcoatings te krijgen – zoals snoepdompeling – waardoor ze eruit zien als zeer kleine BBS.
X-Energy gebruikt grafiet en andere samenhangende materialen om 18.000 korrels samen te binden in een grotere bol. Dat wordt gecoat in een laatste laag grafiet om de uiteindelijke kiezelsteen af te dichten. Uiteindelijk is het sterk genoeg om het gewicht van een SUV te weerstaan.
De kiezelstenen zullen uiteindelijk hun energie opgeven in de hoog-temperatuur gasgekoelde kernreactor X-energie ontwikkelt zich, met ongeveer 220.000 kiezelstenen per reactor, zoals gumballs in een gumball-machine. Wanneer ze de bodem verlaten, als energie blijft, keren de kiezelstenen terug naar de bovenkant voor een andere pass. Elk kan ongeveer zes keer worden gebruikt. X-Energy is ook van plan om brandstofproducten te maken voor andere geavanceerde reactorontwerpen.
Het nationale laboratorium geeft X-Energy zijn expertise, onderzoek en hightech-apparatuur voor analyse en zal monsters evalueren, net als sommige universiteiten. Andere monsters zijn gearchiveerd. Idaho National Laboratory ontving een batch voor zijn geavanceerde testreactor, zei Brown.
Critici van het bouwen van meer kernreactoren zeggen dat ze te duur en riskanter zijn dan andere koolstofarme energiebronnen.
“Zonder een substantiële daling van de bouwkosten is het de vermeden broeikasgasemissies niet waard”, aldus David Kemp, een beleidsanalist van Cato Institute.
Kemp zei dat het 25-jarige verviervoudige doel van Trump onrealistisch is omdat het zou betekenen dat het sneller dan ooit nucleaire reactoren zou bouwen. De Verenigde Staten misten reactoren van de volgende generatie die commercieel werken en slechts twee nieuwe grote reactoren zijn in bijna 50 jaar helemaal opnieuw gebouwd. Die twee, in een kerncentrale in Georgië, werden jaren te laat voltooid en ten minste $ 17 miljard over budget.
Werken aan ‘versterking’ van de productie van binnenlandse nucleaire brandstofproductie
Veel reactoren van de volgende generatie zullen een hoog-assay laag verrijkt uranium gebruiken. Het is brandstof dat is verrijkt tot een hoger niveau dan traditionele gebruik van grote kernreactoren, waardoor de nieuwere reactoren langer en efficiënter kunnen lopen, op kleinere voetafdrukken kunnen zitten en minder afval produceren, volgens het ministerie van Energie.
Er is momenteel weinig van gemaakt in de Verenigde Staten.
Alleen Rusland en China hebben momenteel de infrastructuur om grote hoeveelheden high-assay laag verrijkt uranium te maken. In de Verenigde Staten produceerde Centrus Energy de eerste 20 kilogram high-assay laag verrijkt uranium in meer dan 70 jaar eind 2023 om aan te tonen dat het beperkte hoeveelheden voor commerciële reactoren kan opleveren.
Een grote afhaalmaaltijd van de uitvoerende bevelen van Trump is de noodzaak om de binnenlandse productie van nucleaire brandstof te ‘versterken’ om de afhankelijkheid van buitenlandse bronnen te verminderen en in de langdurige uitbreiding van de Amerikaanse kernenergie mogelijk te maken, volgens de energieafdeling.
Bij de Nuclear Energy Institute Trade Association zei Benjamin Holtzman, directeur van New Nuclear, dat hij denkt dat de brandstof klaar zal zijn voor een nieuwe generatie Amerikaanse kernreactoren die nodig is om te voldoen aan de groeiende vraag naar elektriciteit – als de juiste acties nu worden ondernomen.
X-Energy CEO J. Clay Sell zei dat hij hoopt het brandstofprobleem op te lossen, zodat het geen nieuwe reactorontwikkeling tegenhoudt. De energieafdeling heeft financiering toegekend aan X-Energy. Amazon heeft ook geïnvesteerd in X-Energy en ze werken samen om meer dan 5 gigawatt van nieuwe US Power Projects online tegen 2039 te brengen.
X-Energy is de enige met een aanvraag voor de Amerikaanse nucleaire regulerende commissie om een nieuwe fabricagefaciliteit te vergunning om verrijkt uranium te transformeren in brandstofproducten voor kernreactoren. Een andere aanvrager heeft gevraagd om een bestaande licentie te wijzigen om brandstof te maken voor geavanceerde reactoren, volgens de NRC. Ongeveer vijf extra bedrijven hebben de NRC verteld dat ze geïnteresseerd zijn in het maken van brandstof voor geavanceerde reactoren.
X-Energy’s Pilot Lab in het National Laboratory begon in 2016. Het bedrijf heeft nu 100 hectare in Oak Ridge en groeit voor zijn nucleaire brandstofproductiecomplex.
De eerste fabriek zou eind 2027 of begin 2028 operationeel kunnen zijn, in staat om voldoende brandstofbollen te monteren om 11 van zijn nieuwe reactoren van de new-age te monteren; Een seconde eind 2029, met een capaciteit vier keer groter, zei Triso-X president Joel Duling.
“Ik heb twee of drie nucleaire renaissances meegemaakt”, zei Duling. “Dit is geen renaissance. Dit is een game-wisselaar.”
McDermott meldde van Providence, Rhode Island.