SALIENT-01

In 2015 begon NRG samen met de zout-experts van het Europese Joint Research Centre (JRC) in Karlsruhe aan een serie splijtstofbestralingen voor gesmolten zout reactoren. Zulke experimenten zijn sinds eind jaren ‘60 al niet meer gedaan, toen een grootschalig onderzoek bij Oak Ridge National Lab in de VS werd gekort en uiteindelijk gestopt.

Het eerste experiment met de naam SALIENT (SALt Irradiation ExperimeNT) is tussen augustus 2017 en augustus 2019 in de HFR-kern bestraald, en is na een koeltijd van een maand getransporteerd naar het Hot Cell Lab op hetzelfde terrein in Petten. SALIENT-01 richt zich op de interactie tussen splijtstofzout en grafiet, en op de verspreiding van splijtingsproducten binnen de reactor. Maar het experiment is vooral ook bedoeld om ‘hands-on’ ervaring op te doen met splijtstofzout.

SALIENT-01 bestaat uit een dichtgelaste, gasdichte stalen monsterhouder met een diameter van 3 cm en lengte 60 cm, met daarin vier kleine zoutmonsters (elk kleiner dan 1.5 cm³) in open grafieten bakjes; deze zoutmonsters zelf zijn mengsels van LiF en ThF₄ met een smeltpunt van 568 ^oC.

De monsters zijn gedurende 18 HFR-cycli van ongeveer 30 dagen blootgesteld aan een sterk neutronenveld bij een temperatuur van rond de 600 ^oC. Tijdens bestraling vangt het aanwezige ²³²Th een neutron in, waarna het via ²³³Pa vervalt naar ²³³U, dat splijtbaar is. De splijting van ²³³U wekt energie op in de zoutmonsters in de vorm van warmte. Tegelijkertijd zorgt die splijting voor een toenemende vervuiling van het zout met radioactieve splijtingsproducten.

In de Hot Cell Labs worden metingen en inspecties uitgevoerd om het lot van de splijtingsproducten te achterhalen: analyse van de gammastraling die van het experiment komt, van de samenstelling van het plenum gas, en microscopie op plakjes van het zout en grafiet. De voornaamste vragen zijn daarbij:

• Zijn er splijtingsproductverbindingen aan het zout ontsnapt, en waar zijn ze terechtgekomen?
• Een aantal splijtingsproducten vormt een metaal. Hoe groot zijn de gevormde metaaldeeltjes, en slaan die deeltjes liever neer op metaal dan op grafiet?
• Is er een waarneembare chemische reactie opgetreden tussen zout en grafiet?

Monsters van het bestraalde zout worden teruggestuurd naar het Europese onderzoekscentrum (JRC) in Karlsruhe. Daar wordt de temperatuur langzaam opgevoerd totdat het gehele monster is verdampt. Van elke zoutcomponent wordt de temperatuur gemeten waarbij het vrijkomt. Data van dit soort experimenten wordt gebruikt voor analyse van ongevallen waarbij verspreiding van activiteit zou kunnen optreden.