De Belgische onderzoeksreactoren

Belgian Reactor 1 (BR1) is een luchtgekoelde en grafietgemodereerde kernreactor met een vermogen van 4MWth. Deze eerste Belgische kernreactor (vandaar de naam) werd gebouwd als een proefreactor, met oog op het uitvoeren van wetenschappelijke experimenten. Hij werd in 1956 operationeel en was de eerste onderzoeksreactor op de site van het SCK CEN (Studiecentrum voor Kernenergie) in Mol.

De BR1 is een kritische reactor (gebruikelijk voor een kernreactor), wat wil zeggen dat een kettingreactie het splijtingsproces in gang houdt. Hij wordt veelvuldig gebruikt als neutronenbron voor activeringsanalyses, dosimetrische ijking, neutronenradiografie en referentie-reactorexperimenten. Tot 1964 werd hij ook gebruikt voor de productie van medische isotopen. Hij wordt ook gebruikt als trainings- en opleidingscentrum voor Belgische en buitenlandse universiteitsstudenten. Daarnaast is hij ook geschikt voor het doperen van silicium. Ondanks zijn mature leeftijd, denkt de BR1 nog lang niet aan stoppen. Er zijn geen budgettaire of veiligheidsissues die de toekomst van de BR1 in gevaar brengen: een team van 5 personen volstaat om alle onderzoeken verder te zetten en de reguliere veiligheidscontroles te doen. Door zijn lage vermogen (gemiddeld 700 kW, op piekmomenten 1 MW) verbruikt de BR1 nauwelijks elektriciteit of kernbrandstof. De huidige brandstofstaven zullen nog heel lang energie leveren.

De BR2 (Belgian Reactor 2) behoort tot de krachtigste en meest flexibele onderzoeksreactoren ter wereld. Hij staat eveneens op de terreinen van het SCK·CEN in Mol. De reactor werkt sinds de opstart in 1962 op uranium. Water onder druk dient als koelmiddel en moderator. BR2 onderging in 2015 en 2016 een grondige onderhouds- en moderniseringsoperatie, zodat hij ook de volgende jaren nog optimaal kan worden gebruikt als veelzijdige onderzoeksinfrastructuur, en als belangrijke leverancier van medische isotopen en gedopeerd silicium. Een kort overzicht van de kerntaken en essentiële rol van BR2 als wereldwijd erkende en relevante onderzoeksinfrastructuur:

• Splijtstoffen- en materialenonderzoek. BR2 speelt een belangrijke rol in het internationale onderzoek naar hoe materialen zich in een kernreactor gedragen. Zo bestralen we in BR2 allerlei splijtstoffen en structuur-materialen voor verschillende types reactoren en voor het Europese kernfusieprogramma. Dankzij de intense straling kunnen we de veroudering van deze bestraalde materialen bestuderen. BR2 draagt zo bij tot de veiligheid van bestaande maar ook nieuwe kernreactoren.
• Productie van radio-isotopen. De BR2 neemt 20 tot 25 % van de totale wereldproductie van de belangrijkste radio-isotopen op zich. Indien nodig kan de productie worden opgedreven tot tot 65 %. Deze radio-isotopen zijn onmisbaar in onder andere de diagnose en behandeling van kanker. Andere toepassingen vinden we terug in de industrie, zoals in systemen om lasnaden te controleren en de dichtheid en het vochtgehalte van stoffen te bepalen.
• Gedopeerd silicium. In de BR2 wordt silicium bestraald, en zo ontstaat gedopeerd silicium. Dit is een hoogwaardige halfgeleider. Voor bepaalde toepassingen is enkel silicium geschikt dat bestraald is in een kernreactor. Deze halfgeleiders vormen het basismateriaal voor de elektronische componenten van bijvoorbeeldsystemen voor zonne- en windenergie, hybride auto’s en hogesnelheidstreinen.
• Detectie van neutrino's. Een consortium van Belgische, Britse en Franse wetenschappers heeft succesvol een nieuwe soort neutrinodetector ontwikkeld en opgesteld binnen de onderzoeksreactor BR2. Dit ambitieuze project werd SoLid (“Search for oscillation with a Lithium-6 detector”) genoemd en heeft als doel een antwoord te geven op een essentiële vraag binnen deeltjesfysica die de wetenschappelijke wereld al jaren stimuleert: bestaan steriele neutrino’s? De ontdekking en fysieke waarneming van neutrino's zou een immense stap voorwaarts zijn voor de deeltjesfysica, en ons een stap dichter brengen bij het begrijpen van de essentiële deeltjes waaruit alles in het heelal is opgebouwd.

Reactor BR3 (Belgian Reactor 3) was als prototype drukwaterreactor operationeel van 1962 tot 1987. Dit reactortype komt wereldwijd het meest voor in kerncentrales. BR3 was in Europa de eerste in zijn soort, op wereldschaal zal hij over enkele jaren de eerste zijn die weer volledig verdwijnt.

Europa koos BR3 om in primeur een volledige reactorontmanteling uit te voeren en dit in al zijn facetten door het SCK CEN te laten bestuderen. Het SCK CEN ontwikkelde hiervoor in eigen huis nieuwe methodes om de veiligheid tijdens het volledige afbraakproces te garanderen. De verworven kennis op gebied van stralingsbescherming, radioactief afval en ontmantelingstechniekenlaat ons toe om de zorgvuldige afbraak van nucleaire installaties wereldwijd te garanderen. Die informatie biedt ook een uitstekende leidraad bij het ontwerpen van nieuwe installaties zodat deze later ook veilig en efficiënt kunnen ontmanteld worden.

De vierde en laatste onderzoeksreactor die op de terreinen van het SCK in Mol werd gebouwd, is de VENUS-reactor. VENUS staat voor Vulcan Experimental Nuclear Study, hij werkt sinds 1964. Deze flexibele installatie onderging al meerdere verbouwingen en moderniseringen. VENUS werd aanvankelijk ingezet om de optimale splijtstoffenconfiguratie te bestuderen voor diverse kernreactoren. Dankzij de flexibiliteit van VENUS konden onderzoekers verschillende samenstellingen simuleren.

In 2008 begon het SCK CEN met de volledige ombouw van VENUS voor het GUINEVERE-project wat staat voor Generator of Uninterrupted Intense NEutrons at the lead VEnus REactor. Het project ging van start in 2010 en sindsdien heet de reactor VENUS-F. GUINEVERE was een wereldprimeur: het is het eerste schaalmodel van een subkritische reactor met volledige loodkern die aangestuurd wordt door een deeltjesversneller.

GUINEVERE speelt een onmisbare rol in het onderzoek naar versneller aangedreven systemen of ADS'en, waarvan MYRRHA de eerste test- en onderzoeksreactor zal zijn. Met de constructie van GUINEVERE als schaalmodel is er een grote stap voorwaarts gezet in de ontwikkeling van MYRRHA. Op dit ogenblik voert het SCK CEN een experimenteel programma uit om de meetmethoden te valideren voor de bepaling van de subkriticiteit (dit is een belangrijke veiligheidsparameter van het systeem) in verschillende omstandigheden. De experimenten dragen bij tot de veiligheid van MYRRHA en toekomstige ADS'en. Deze systemen zullen onder meer in staat zijn tot transmutatie, een proces waarbij langlevend radioactief afval omgevormd wordt in afvalproducten die veel minder radiotoxisch zijn.

Het MYRRHA-project (Multi-purpose hYbrid Research Reactor for High-tech Applications) is een unicum. Het is de allereerste onderzoeksreactor ter wereld die door een deeltjesversneller zal worden aangedreven. Het project wordt geleid door het SCK CEN (Studiecentrum voor Kernenergie) te Mol. Een voorbeeld van de pioniersrol die België nog steeds speelt binnen de nucleaire sector.

Dit innovatieve Belgische project biedt opportuniteiten om onderzoek te doen naar duurzame elektriciteit, nieuwe types radio-isotopen om kanker te bestrijden, de veiligheid van reactoren, de vermindering van kernafval en nog veel meer. Niet verrassend dus dat het MYRRHA-project wetenschappers van over heel de wereld aantrekt.

Ontdek meer over het unieke MYRRHA-project

De Thetis-proefreactor was een onderzoeksreactor van het Instituut voor Nucleaire Wetenschappen van de Universiteit van Gent. De onderzoeksreactor werd in de jaren '60 gebouwd en vanaf 1965 gebruikt voor onderzoekswerken zoals radioactief verval, ten dienste van de vakgroep analytische chemie. Er werd nooit netto elektriciteit geproduceerd, daarvoor was de infrastructuur te klein.

De reactor werd eind 2003 stilgelegd en sindsdien ontmanteld. De laatste kernbrandstof werd ontladen in 2010 en door Belgoprocess verwerkt. De verdere ontmanteling van de site werd opgestart in 2013 en voltooid in 2015.