NRG en Polen werken samen aan veiligere kernreactoren

Printvriendelijke versie

Onderzoekers van het Nederlandse NRG gaan samenwerken met het National Centre for Nuclear Research (NCBJ) in Polen om de veiligheid van kernreactoren te verbeteren. Beide instituten hebben daarvoor een driejarige overeenkomst gesloten.

De Polen stellen de rekenkracht en dataopslagcapaciteit van hun computercentrum beschikbaar voor het simuleren van processen in de kern en in het reactorvat waarbij veel hitte vrijkomt. Die kunnen in bepaalde ongevalssituaties grote spanningen, instabiliteit en zelfs scheurtjes in de wanden veroorzaken. Meer kennis over dat soort processen kan wereldwijd de veiligheid van kernreactoren verbeteren. De simulatie van de stromingen van warmte en vloeistoffen gebeurt via Computational Fluid Dynamics (CFD). Om de bijna ontelbare berekeningen uit te voeren die nodig zijn om interacties van vloeistoffen en gassen onderling en hun interacties met de kern en het reactorvat te simuleren is heel veel computercapaciteit nodig.

Pools computercentrum

In het Poolse Świerk is met steun van de EU een groot computercentrum gebouwd, speciaal gericht op nucleair onderzoek en het opslaan van data. Onderzoekers van NRG’s afdeling Research and Innovation gaan de computerfaciliteiten gebruiken voor high fidelity CFD simulaties op twee gebieden: warmteafvoer bij oververhitting van splijtstofstaven in de kern en de thermische belasting van koelwater op het reactordrukvat. "Dit fundamentele onderzoek dat wij uitvoeren binnen het onderzoeksprogramma dat gefinancierd wordt door het ministerie van Economische Zaken helpt ons in de toekomst bij het opstellen van veiligheidseisen en protocollen voor kernreactoren,” zeggen Afaque Shams en Ferry Roelofs van NRG. Voor het afvoeren van de hitte van splijtstofstaven in de kern is veel koelmiddel (water) nodig. Te hoge temperatuurstijging is daarbij ongewenst, want dan kunnen de staven smelten. Via CFD-simulaties wordt onderzocht hoe de hitteoverdracht zich ontwikkelt en het beste is af te voeren.

Pressurized Thermal Shock

Door de injectie van koud noodkoelwater in het primaire koelsysteem van het reactorvat ontstaan enorme temperatuurverschillen op de wand. Die thermische belasting, ook wel Pressurized Thermal Shock (PTS) genoemd, kan leiden tot zeer grote spanningen en instabiliteit van de wand van het reactorvat en kan op de lange termijn scheurtjes veroorzaken. Door deze processen te simuleren en de resultaten daarna te valideren kan de levensduur van een reactorvat nauwkeuriger bepaald worden en kunnen effectieve maatregelen gevonden worden. NRG exploiteert de Hoge Flux Reactor in Petten en is wereldmarktleider in de levering van medische isotopen. NCBJ is het grootste nucleaire onderzoeksinstituut van Polen en exploiteert onderzoeksreactor Maria. Beide instituten werkten al incidenteel samen. Die samenwerking wordt nu verder uitgebreid in een drie jaar durend programma. ,,Beide landen profiteren van deze samenwerking. Polen heeft de enorme computercapaciteit die wij nodig hebben. NRG is een wereldspeler in nucleaire toepassing van CFD, waar onze partners in Polen weer van kunnen leren,” aldus Shams en Roelofs.