Breederreactoren

Breederreactoren zijn een soort kernreactor die, in tegenstelling tot conventionele thermische reactoren, is ontworpen om meer fissiel materiaal te produceren dan hij verbruikt. Door neutronen in een brandstofkringloop te gebruiken kan onbruikbaar uranium of thorium worden omgezet in fissiele isotopen zoals plutonium-239 uit uranium-238 of uranium-233 uit thorium-232, waardoor de brandstof langer meegaat. Het kernprincipe is een breeding ratio groter dan één.

Werkingsprincipe: Breederreactoren opereren doorgaans met een snelle neutronenstroom en gebruiken vaak geen moderator of slechts een minimale hoeveelheid, zodat de neutronen sneller blijven en omzettingen efficiënter verlopen. Veel gebruikte koelmiddelen zijn natrium, lood of een gas, die geschikt zijn voor snelle neutronen. Om de geproduceerde fissiele stoffen terug te winnen en te hergebruiken in de brandstof, worden brandstof en circulaire verwerking vaak in een gesloten brandstofcyclus opgenomen.

Voordelen en uitdagingen: Het grootste voordeel is een efficiënter gebruik van beschikbare kernbrandstoffen en de mogelijkheid om grotere delen van het uranium- of thoriumvoorraad te benutten. Dit kan leiden tot minder behoefte aan opslag van fers fissiel materiaal en een langere beschikbaarheid van brandstof. Nadelen zijn onder meer veiligheids- en proliferatierisico’s door plutoniumproductie, technologische complexiteit, hoge kosten en uitdagingen rond de verwerking van gebruikte brandstof en koelmiddelen.

Historische context en status: In Frankrijk, Rusland en Japan is intensief onderzoek gedaan en zijn enkele reactoren gebouwd die tot het fast-breederschap behoren. Veel projecten zijn echter stopgezet of beperkt vanwege economische en veiligheidszorgen. Inmiddels blijven onderzoek en prototypes bestaan binnen Gen IV-ontwikkelingen, met het doel veiligere en efficiëntere fast reactors te realiseren.