Hermes (voorheen KP-FHR)
Type: SMR zoutgekoelde HTR – VS
Onderstaand zijn de nieuwsberichten vermeld, die op de Hrmesreactor betrekking hebben.
Achtergrondinformatie:
Kairos Power ontwikkelt een SMR, een kleine modulaire reactor. Het betreft een zoutgekoelde kogelbedreactor. De reactor heet Hermes. Tot voor kort heette hij KP–FHR. Dat staat voor: Kairos Power Fluoride Salt-cooled High-temperature Reactor. De reactor is dus een Hoge Temperatuur Reactor, waarbij de koeling niet met helium, maar met gesmolten zout plaatsvindt. Het heet FLiBe en het is een mengsel van een tweetal zouten. Dat zijn berylliumfluoride (BeF2) en lithiumfluoride (LiF). Het laatstgenoemde zout is hoogverrijkt in de isotoop Li-7, dat geen neutronen absorbeert. Zulks in tegenstelling tot de andere stabiele isotoop Li-6. Het LiF is moeilijk te maken vanwege de noodzakelijke isotopenscheiding. Voorts is BeF2 een uiterst giftig zout en daarmee FLiBe dus ook. Tevens is FLiBe moderator. Dat is de remstof, die de snelle neutronen afremt tot ze thermisch zijn. FLiBe is doorzichtig, heeft een lage dampdruk en een hoge kooktemperatuur van 1430 Celsius.
Een kogelbedreactor heeft bolvormige splijtstofelementen ter grootte van een tennisbal, die los, dus ongeordend gestapeld zijn in een reactorvat, dat aan de binnenzijde is bekleed met een dikke laag grafiet. Tot nu toe is dit type reactor gekoeld met het edelgas helium. Het Amerikaanse bedrijf Kairos Power is op de gedachte gekomen om een fluoridezout als koelmiddel toe te passen. Dat zout heeft voordelen ten opzichte van helium. Om goed te koelen moet het helium onder een druk staan van minimaal 40 bar. Het probleem is, dat helium bij die druk gemakkelijk uit het primaire systeem lekt. Dat probleem doet zich bij FLiBe niet voor, omdat het onder atmosferische druk staat.
Bij kogelbedreactoren vindt het wisselen van de splijtstof tijdens normaal bedrijf plaats. Dat heeft het voordeel, dat er bijna geen overreactiviteit is. Wat er niet is, hoef je ook niet te beheersen. Vanwege de natuurlijke remmen, die aanwezig zijn, kan het kernsplijtingsproces onmogelijk uit de hand lopen. De reactor is in hoge mate inherent veilig. Temeer, omdat de splijtstofelementen uit grafiet bestaan, dat een matrix vormt voor de geavanceerde splijtstof in de vorm van kleine gecoate bolletjes ofwel coated particles. De splijtstofbolletjes houden de kernsplijtingsproducten vast tot hoge opbrand en hoge temperatuur. Deze splijtstof staat bekend onder het acroniem TRISO. TRISO is een samenvoeging van tristructural isotropic, ofwel drie structuurmaterialen. Gaande van binnen naar buiten is er eerst het splijtstofbolletje van uraniumoxicarbide, een mengsel van uraniumdioxide (UO2) en uraniumcarbide (UC), met een diameter van 0,5 millimeter, dan een poreuze koolstoflaag, een dichte koolstoflaag, een laag van siliciumcarbide (SiC) en tenslotte nog een laag van koolstof. De buitendiameter is 0,92 millimeter. De coatings, de buitenste lagen, werken als insluiting. Dat wil zeggen, dat de kernsplijtingsproducten er tot een temperatuur van 1600 Celsius niet uit kunnen lekken. Omdat de heetste plaats in de reactorkern die temperatuur nooit kan bereiken is een veiligheidsomhulling in de vorm van een dubbel gebunkerd reactorgebouw is niet nodig uit oogpunt van interne veiligheid. De reactor is zo ontworpen, dat na afschakelen er geen externe koeling nodig is om de vervalwarmte af te voeren. De natuurlijke warmtestroom door de vatwand volstaat.
De heliumgekoelde kogelbedreactor is ontwikkeld in Duitsland, waar er twee in bedrijf zijn geweest. De AVR (13 MWe) in Jülich van 1966 tot 1988. Hij was redelijk succesvol. De THTR (300 MWe) in Schmehausen draaide maar twee jaar, was een mislukking en sloot in 1989 vanwege de materiaalproblemen, die optraden bij de hoge temperatuur van 900 Celsius. China adopteerde de Duitse technologie en nam in 2003 de HTR-10 in bedrijf. Voorts heeft China sinds december 2012 een tweelingreactor, de HTR-PM (210MWe) in aanbouw. Deze centrale is bijna af.
Het primair systeem van Hermesreactor heeft een drietal koelcircuits. Het heeft een temperatuur aan de reactoruitgang van 650 Celsius. De verrijkingsgraad is bijna 20%. Een koelmiddelpomp stuwt het FLiBe door de kern en vervolgens door een tussenwarmtewisselaar. Het secundaire systeem is de schakel tussen de tussenwarmtewisselaar en de stoomgenerator. Het bevat een gesmolten zout, waarmee veel ervaring is opgedaan met zonne-energiecentrales op basis van geconcentreerde zonne-energie (CSP) in de vorm van een nitraat (60% NaNO3 en 40% KNO3). In het tertiaire systeem is de turbine opgenomen, die de generator aandrijft.
In de Verenigde Staten is in de periode tussen 1965 en 1969 ervaring opgedaan met een prototype gesmoltenzoutreactor. Dat was MSRE, ofwel Molten Salt Reactor Experiment. Het koelmiddel van deze reactor bestond eveneens uit een FLiBe. In de MSRE was de splijtstof opgelost in het gesmolten zout. Bij de Hermesreactor is dat dus niet het geval.
Stand van de ontwikkeling:
Kairos Power kreeg een overheidssubsidie van 303 miljoen dollar van het Amerikaanse energieministerie Department of Energy voor de ontwikkeling van de Hermesreactor, alsook om de vergunningverlening te versnellen. Het is een van de twee Amerikaanse bedrijven, die sinds 2019 overheidssubsidie ontvangt voor de ontwikkeling van een SMR.
Voor de ontwikkeling van zo’n nieuw type reactor is het belangrijk, dat de eigenschappen van de splijtstof vooraf grondig zijn onderzocht. NRG Pallas deed voor Kairos Power al jarenlang bestralingsonderzoek en heeft in maart 2025 een aanvullende overeenkomst afgesloten. Op grond daarvan zal NRG Pallas de in de Hermesreactor gebruikte materialen en splijtstofelementen nader onderzoeken door ze te bestralen in de Hoge Flux Reactor (HFR). De uitkomsten van dit onderzoek zijn nodig om de ontwerp– en vergunningstrajecten te ondersteunen. Kairos Power kreeg weliswaar de bouwvergunningen van vergunningverlener NRC, maar nog geen bedrijfsvergunningen. NRG PALLAS heeft meer dan 50 jaar ervaring in splijtstofonderzoek. Met behulp van de HFR simuleert NRG PALLAS verouderingsprocessen op een versnelde manier. Door het uitvoeren van metingen in zijn speciale laboratoria bevestigt NRG Pallas het veilige gebruik van materialen en splijtstoffen in de Hermesreactoren. De nieuw te bouwen PALLAS-reactor zet dit werk voort en zorgt voor continuïteit op de lange termijn.
Eind mei 2020 ging Kairos Power een strategische samenwerking aan met het eveneens Amerikaanse bedrijf Materion Corporation voor de levering tegen aanvaardbare kosten van het koelmiddel, inclusief het Be2F-zout. Materion Corporation is een bedrijf, dat is gespecialiseerd in de productie van geavanceerde materialen, inclusief berylliumhoudende materialen. Beryllium is berucht vanwege zijn grote giftigheid. Daarnaast levert Materion Corporation technisch advies en ondersteuning.
Begin mei 2021 volgde een samenwerking met Tennessee Valley Authority (TVA). Dat is Amerika’s grootste elektriciteitsbedrijf, dat 40% van zijn stroom met kernenergie opwekt. TVA brengt zijn kennis in op het gebied van de SMR en is ook betrokken bij de vergunningaanvrage.
TVA en Kairos Power gaan een klein prototype van de zoutgekoelde kogelbedreactor bouwen in Oak Ridge, vlakbij het kernenergieonderzoekcentrum. De Amerikaanse vergunningverlener Nuclear Regulatory Commission keurde de bouw van een kleine proefreactor goed. De feitelijke bouw is op 1 mei 2025 op deze vestigingsplaats gestart met het storten van beton en het aanbrengen van geboorde betonnen funderingspalen. Ontwikkelaar en leverancier Kairos Power heeft de proefreactor de naam Hermes 1 gegeven. Deze reactor heeft een vermogen van 35 MWth en zal nog geen elektriciteit produceren. Zijn opvolger, Hermes 2, doet dat wel. Het zijn twinreactoren met een vermogen van tweemaal 35 MWth. Die reactoren zullen samen 20 MWe gaan produceren. Hermes 2 kreeg van NRC ook al een bouwvergunning.
Google sloot in het najaar van 2024 een overeenkomst met het bedrijf Kairos Power voor de bouw van een aantal Hermesreactoren, die in totaal een vermogen krijgen van 500 MWe. De eerste komt al in 2030 in bedrijf. De planning is er op gericht, dat Google in 2035 over een aantal Hermesreactoren met het overeengekomen vermogen van 500 MWe kan beschikken. De uiteindelijke commerciële Hermesreactor moet 140 MWe gaan leveren en krijgt een omzettingsrendement van 45%. Het reactortype is inherent veilig.
Referenties
De volgende nieuwsberichten hebben betrekking op de Hermesreactor. U kunt ze lezen door op de desbetreffende titel te klikken.
- “Gesmoltenzoutreactor krijgt zout dankzij samenwerking” van 2 juni 2020
- “Amerikaans elektriciteitsbedrijf bouwt prototype zoutgekoelde kogelbedreactor” van 1 juni 2021
- “Amazon, Google en Microsoft hebben straks hun eigen kernenergie” van 28 oktober 2024.
- "Bouw eerste gesmolten zout SMR in VS gestart en NRG Pallas helpt met onderzoek" van 26 mei 2025
