Fusie-energie is het doel waarvoor SHINE is opgezet. Om dat doel te bereiken is meer nodig dan alleen een reactie die werkt. Een fusie-energiecentrale moet betrouwbaar worden gebouwd, veilig worden geëxploiteerd, decennialang worden onderhouden en tegen redelijke kosten worden geleverd.
Elke technologie krijgt te maken met dezelfde vragen zodra ze in de praktijk wordt toegepast: Kun je de technologie betrouwbaar produceren? Kun je het onderhoud ervan verzorgen? Kun je voldoen aan de wettelijke normen? Kun je de kosten onder controle houden? Kun je problemen oplossen als er iets niet volgens plan verloopt?
We hebben 16 jaar lang die vragen beantwoord door technologie in te zetten voor echte klanten, van testsystemen op basis van fusie-energie tot medische isotopen. Elk systeem dat we in gebruik nemen, bouwt voort op wat we in het laboratorium hebben geleerd, en elke les nemen we mee op weg naar fusie-energie.
De werkelijkheid verandert het probleem
Wanneer technologie in een commerciële omgeving wordt ingezet, komen er zaken aan het licht die je tijdens de ontwikkeling niet altijd ziet. Apparatuur heeft onderhoud nodig. Wat eenmaal werkt, moet keer op keer blijven werken. De documentatie moet de toets der kritiek doorstaan. De kosten worden tastbaar. Klanten verwachten resultaten.
Dit geldt voor elke sector, maar in de nucleaire sector komt daar nog een extra dimensie bij: al die uitdagingen moeten worden aangepakt met inachtneming van de effecten van straling en volgens veiligheidsnormen die – terecht – tot de strengste ter wereld behoren.
Wat er in de praktijk gebeurt, vindt ook weer zijn weg terug naar de technologie. Een onderhoudsprobleem kan van invloed zijn op het volgende ontwerp. Een knelpunt in de productie kan aan het licht brengen waar iets moet veranderen. Een klantvereiste kan een probleem blootleggen dat ingenieurs moeten oplossen. De technologie wordt beter omdat teams uit eerste hand zien wat er gebeurt wanneer deze in aanraking komt met de praktijk.
In de meeste sectoren wordt dit proces als vanzelfsprekend beschouwd en wordt het tijdens de daadwerkelijke productie herhaald. In de nucleaire sector komt deze werkwijze veel minder vaak voor.
Betrouwbaarheid: we komen onze beloften na wanneer klanten op ons rekenen
Onze testsystemen zetten geavanceerde fusietechnologie in ten behoeve van klanten die antwoorden nodig hebben. Met behulp van radiografie kunnen zij de binnenkant van onderdelen bekijken zonder deze te beschadigen. Tests naar de effecten van straling laten zien hoe technologieën zich houden in veeleisende stralingsomgevingen.
In beide gevallen vertrouwen klanten op de resultaten. Apparatuur moet beschikbaar zijn, tests moeten consequent worden uitgevoerd en problemen moeten worden opgelost zodra ze zich voordoen. Jarenlange ervaring hiermee heeft bepaald hoe onze teams apparatuur ontwerpen, systemen onderhouden en reageren wanneer iets niet volgens plan verloopt.
Dat werk heeft ons iets geleerd wat ontwikkeling alleen niet kan: wat er nodig is om geavanceerde technologie draaiende te houden wanneer klanten erop rekenen. Een fusie-energiecentrale zal elke dag met diezelfde verwachting te maken krijgen.
Kwaliteit en regelgeving: ‘bijna goed genoeg’ bestaat niet
De productie van medische isotopen bracht een reeks andere eisen met zich mee, omdat het materiaal dat wij produceren uiteindelijk ten dienste staat van patiënten. Ons lutetium-177 zonder toegevoegde drager (n.c.a. Lu-177) en technetium-99 (Tc-99m) worden geproduceerd binnen strenge kwaliteits-, productie- en regelgevingskaders en ondersteunen behandelingen die artsen helpen bij het opsporen en behandelen van kanker.
Materialen moeten aan de specificaties voldoen, de productie moet streng worden gecontroleerd en de bijbehorende documentatie moet een controle kunnen doorstaan. ‘Bijna goed genoeg’ bestaat niet. Vormen van Lu-177 met een drager bevatten onzuiverheden die zich minder efficiënt aan tumoren binden, waardoor er meer restisotopen achterblijven en het risico op bijwerkingen toeneemt. De vorm zonder drager die wij produceren voorkomt dat, en het verschil zit hem in de manier waarop het materiaal wordt vervaardigd.
Door ons werk in de nucleaire geneeskunde zijn we ertoe aangezet om vakgebieden te ontwikkelen die veel verder reiken dan de onderliggende wetenschap. Dit houdt in dat we systemen rondom de technologie moeten opzetten die ervoor zorgen dat deze op een consistente en verantwoorde manier kan worden geproduceerd.
Bij het testen kost een gemist tijdvenster de klant tijd en vertrouwen. In de nucleaire geneeskunde komt een product dat niet aan de specificaties voldoet helemaal niet bij de patiënt terecht.
Fusie-energie zal aan strenge eigen normen moeten voldoen. Wij zijn van plan om daarop voorbereid te zijn.
Schaalvergroting: beproefde processen op veel grotere schaal toepassen
Het recyclen van nucleaire brandstof is een complexere uitdaging, waarbij chemie, nucleaire techniek, materiaalkunde, veiligheidscontroles, procesontwerp en andere disciplines samenkomen. Wat het grotendeels moeilijker maakt, is de schaalgrootte. Na voltooiing zal onze Chrysalis-installatie naar verwachting jaarlijks ongeveer 15 metrische ton hoogwaardig, laagverrijkt uranium (HALEU) verwerken. Een commerciële recyclingfaciliteit zou ongeveer 2.000 ton per jaar kunnen verwerken. Het probleem neemt op dezelfde manier toe: van het versterken van één toeleveringsketen voor nucleaire geneeskunde tot het waarborgen van de brandstofzekerheid in de gehele kernenergie-industrie.
Maar we beginnen niet helemaal vanaf nul. Onze teams weten al wat er komt kijken bij het onderhoud van geavanceerde nucleaire apparatuur voor klanten. Ze weten hoe ze moeten produceren binnen veeleisende kwaliteitssystemen. En ze hebben uit eerste hand gezien wat er gebeurt als een ontwerpaanname de realiteit onder ogen krijgt.
We kunnen dat perspectief toepassen op de recycling van nucleaire brandstof en tegelijkertijd de aanvullende kennis opdoen die dit werk vereist. De meeste belangrijke processen zullen bij Chrysalis al in bedrijf zijn. De volgende stap is om deze op een veel grotere schaal uit te voeren.
Waarom alles in de richting van kernfusie wijst
Fusie-energie zal uitdagingen met zich meebrengen die we nog niet eerder zijn tegengekomen. Dat verwachten we. Maar veel van de vragen zullen ons bekend voorkomen: Kunnen we het ontwerpen? Kunnen we het bouwen? Kunnen we het betrouwbaar exploiteren? Kunnen we aan de geldende normen voldoen? Kunnen we het economisch rendabel maken?
Elk systeem dat we vandaag de dag bouwen en exploiteren, is een oefening om die vragen te beantwoorden. Betrouwbaarheid, kwaliteit en schaalbaarheid zijn precies dezelfde vereisten die fusie-energie zal stellen.
Fusie-energie is de grootste uitdaging die we ons ten doel hebben gesteld op te lossen. We zijn van plan dit doel niet alleen met een technologie te bereiken, maar ook door te weten hoe we die technologie in de praktijk moeten toepassen.