Waar gaat het over?
De energietransitie vraagt om een open blik op alle CO2-vrije energiebronnen. Traditionele kernenergie staat ter discussie vanwege langlevend afval en veiligheidsrisico’s. Tsjernobyl en Fukushima lieten zien wat er mis kan gaan bij een instabiel ontwerp of bij veiligheid die afhangt van actieve systemen zoals koelpompen.
Tegelijk is er in Europa hernieuwde interesse in kleine modulaire reactoren (SMR’s) en in thorium als brandstof. Een gesmoltenzoutreactor op thorium belooft inherente, passieve veiligheid: als hij te warm wordt, stopt de reactie vanzelf. Bovendien levert hij veel minder langlevend afval op. Ook maritieme bedrijven onderzoeken deze technologie als compacte energiebron.
Wat doe je?
Je ontwerpt met je groep een functionele thoriumcyclus en verantwoordt het systeem op basis van chemie, energietechniek, regeltechniek en veiligheid. De groepen worden door de docenten bewust gemengd: werktuigbouwkunde, elektrotechniek en chemische technologie in één team.
Elke groep werkt een van drie cases uit:
- Industriële SMR. Een kleine modulaire reactor van 100 MW thermisch die warmte en elektriciteit levert aan een chemisch cluster. De nadruk ligt op flexibele regeling bij een wisselende stoomvraag.
- Maritiem werkplatform. Een ultracompacte, schokbestendige reactor voor een offshore constructie- en hefschip. De nadruk ligt op passieve veiligheid bij hellingshoeken en op corrosiebestendigheid.
- Stadswarmte. Een reactor gekoppeld aan een stedelijk warmtenet en het elektriciteitsnet. De nadruk ligt op een geoptimaliseerde stoomcyclus (warmtekrachtkoppeling) en een sluitend veiligheidsplan in dichtbevolkt gebied.
Lesprogramma
| Les | Onderwerp |
|---|---|
| 1 | Introductie en geschiedenis: uranium versus thorium, de thoriumcyclus, actieve versus passieve veiligheid |
| 2 | Chemie van de brandstofketen: splijtingsproducten, zoutchemie en de opzet van het processchema (PFD) |
| 3 | Regeltechniek: dynamica van de reactor, instrumentatie en stabiele regellussen |
| 4 | Thermodynamisch ontwerp: warmtewisselaars, de secundaire stoomcyclus, pompen en leidingen |
| 5 | Systeemveiligheid: HAZOP-analyse, industriële veiligheidsnormen en redundantie |
| 6 | Risicobeheersing: een functioneel veiligheidsplan, inclusief het scenario van een meltdown |
Na dit vak kun je
- de omzetting van thorium-232 naar uranium-233 verklaren en de verschillen met de uraniumcyclus benoemen;
- actieve en passieve veiligheidssystemen analyseren en vergelijken;
- een processchema van een gesmoltenzoutreactor opstellen, met primaire en secundaire lus;
- warmtewisselaars, pompen en leidingen dimensioneren voor extreme procescondities;
- regellussen ontwerpen voor debiet, druk en temperatuur;
- een HAZOP uitvoeren en je ontwerp toetsen aan veiligheidsnormen.
Toetsing
- Ontwerpverslag (groep, 70%): chemie en technologie, thermodynamisch ontwerp, regeltechniek, veiligheidsanalyse en professionaliteit.
- Eindpresentatie met verdediging (30%): inhoud, presentatie en de vragenronde.
Voor beide onderdelen heb je minimaal een 5,5 nodig.