Een wetenschapper die met behulp van een glovebox-installatie op veilige wijze radioactieve gesmolten zouten hanteert voor thermofysische analyse in het kader van nucleair onderzoek.

15.06.2026 by Aileen Sammler

Inzicht in gesmolten zouten voor de volgende generatie kernreactoren

Inzichten van het Idaho National Laboratory (VS) over het meten van thermofysische eigenschappen voor de ontwikkeling van zoutsmeltreactoren

Een interview over gesmolten-zoutreactoren (MSR’s)

Reactoren met gesmolten zout (MSR’s) worden steeds vaker gezien als een van de meest veelbelovende concepten voor de toekomst van kernenergie. Tot de potentiële voordelen behoren een verbeterde veiligheid, een hoog thermisch rendement, flexibele brandstofconcepten en toepassingen die variëren van stationaire stroomopwekking tot reactorsystemen voor schepen.

Maar voordat deze reactoren met vertrouwen kunnen worden ingezet, moet één grote uitdaging worden opgelost: inzicht krijgen in het gedrag van gesmolten zouten onder realistische bedrijfsomstandigheden.

Onze expert op het gebied van ge NETZSCH, Melinda Tucker (Global Sector Manager Nuclear, Defense, Oil & Gas), bracht een bezoek aan het Idaho National Laboratory (INL) in de VS om te spreken met dr. Toni Karlsson, hoofdwetenschapper van het Molten Salt Thermophysical Examination-project. Het interview bood fascinerende inzichten in hoe geavanceerde thermische analyse en metingen van thermofysische eigenschappen de ontwikkeling van toekomstige gesmolten-zoutreactortechnologieën ondersteunen.

Waarom gesmolten zouten belangrijk zijn

In tegenstelling tot conventionele vaste nucleaire brandstoffen maken gesmolten-zoutreactoren (MSR’s) gebruik van vloeibare zoutsystemen als brandstofdrager of koelmiddel. Deze zouten functioneren bij hoge temperaturen en blijven tegelijkertijd stabiel binnen een breed temperatuurbereik in vloeibare toestand.

Volgens dr. Karlsson maakt dit MSR's bijzonder aantrekkelijk voor geavanceerde reactorconcepten:

“Ze hebben een hoog Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt).smeltpunt, maar ook een breed werkingsbereik.”

Gesmolten zouten bieden ook:

Deze voordelen brengen echter ook geheel nieuwe uitdagingen met zich mee op het gebied van materiaalkarakterisering.

Het meten van de eigenschappen van complexe zoutsystemen

Bij INL onderzoeken wetenschappers een breed scala aan thermofysische eigenschappen van gesmolten zouten, waaronder:

Het team richt zich met name op actinidehoudende zoutsystemen met uranium, plutonium en thorium in chloride- en fluoridevorm.

Omdat deze materialen radioactief zijn en moeilijk in de handel verkrijgbaar zijn, synthetiseren de onderzoekers hun eigen zouten vaak in eigen beheer onder zorgvuldig gecontroleerde omstandigheden.

Handschoenkast met zwarte, luchtdichte handschoenen voor het veilig hanteren van radioactieve monsters van gesmolten zout in het Idaho National Laboratory.
Voorbeelden van toepassingen van handschoenkasten bij INL, VS
Een hand met handschoen die een instrument voor thermische analyse bedient in een afgesloten handschoenkast voor het testen van gesmolten zout bij NETZSCH.

Waarom thermische analyse onmisbaar is

Om gesmolten zouten te begrijpen, is veel meer nodig dan alleen het verwarmen van een monster.

Zouten kunnen:

Daarom is thermische analyse een cruciaal hulpmiddel voor de ontwikkeling van reactoren en veiligheidsbeoordeling.

Alvorens geavanceerde metingen uit te voeren, evalueert het team eerst de stabiliteit van het zout met behulp van thermogravimetrische analyse (TGA). Deze experimenten helpen bepalen of er massaveranderingen optreden tijdens het verwarmen en of zouten stabiel blijven binnen het beoogde temperatuurbereik.

Differentiële scanningcalorimetrie (DSC) wordt vervolgens gebruikt voor:

Voor veel metingen gebruikt INL speciaal vervaardigde smeltkroezen van glasachtig koolstof, omdat deze de zoutmigratie minimaliseren en de reproduceerbaarheid van de metingen verbeteren.

Wanneer onzuiverheden alles veranderen

Een bijzonder interessante bevinding die tijdens het interview naar voren kwam, had betrekking op plutoniumchloridesystemen.

Onderzoekers ontdekten dat zelfs small afwijkingen in de zuiverheid van het zout het fasediagram en het smeltgedrag van het materiaal aanzienlijk veranderden. Bekijk hier het volledige interview:

Please accept Marketing Cookies to see that Video.

Bouwen aan de toekomst: de MISTEC-faciliteit

Ter ondersteuning van de toekomstige ontwikkeling van zoutsmeltreactoren heeft het Idaho National Laboratory het Molten Salt Thermophysical Examination Capability (MISTEC) opgericht

Deze afgeschermde gecombineerde glovebox-hotcell-faciliteit is specifiek ontworpen voor:

  • analyse van bestraald zout
  • actinidehoudende zouten
  • oxiderijke systemen
  • ondersteuning bij de vergunningverlening voor reactoren
  • langetermijnstudies naar opbranding

De faciliteit stelt onderzoekers in staat om bestraalde gesmolten zouten onder realistische omstandigheden te karakteriseren — een essentiële stap op weg naar de commerciële toepassing van MSR's.

Bekijk het volledige interview voor meer informatie over MISTEC: https://youtu.be/l_zyTxUykAg?t=2964

Van materiaalkarakterisering tot nucleaire veiligheid

Uit het interview blijkt duidelijk dat geavanceerde metingen van thermofysische eigenschappen niet louter een academische bezigheid zijn.

Ze ondersteunen rechtstreeks:

  • reactorontwerp en commerciële ontwikkeling
  • veiligheidsanalyses
  • brandstofontwikkeling
  • vergunningsstrategieën
  • operationele betrouwbaarheid op lange termijn

Naarmate gesmolten-zoutreactoren wereldwijd steeds meer aandacht krijgen, worden nauwkeurige thermische analyse en reologische karakterisering steeds belangrijker voor het begrijpen van deze uiterst complexe materiaalsystemen.

Bekijk het volledige interview

Het volledige gesprek tussen Melinda Tucker en dr. Toni Karlsson biedt nog meer diepgaande inzichten in:

  • technieken voor het karakteriseren van gesmolten zout
  • uitdagingen bij het meten van actinidezouten
  • overwegingen met betrekking tot reactieveiligheid
  • toekomstige onderzoeksinfrastructuur voor gesmolten zout
  • geavanceerde thermische analysebenaderingen voor nucleaire toepassingen

Bekijk hier het volledige interview: https://youtu.be/l_zyTxUykAg?t=2964

Misschien is dit webinar ook interessant voor u:Zoutsystemen: de grenzen van het experimentele onderzoek verkennen

Zoutsystemen vormen, naast oxiden en metalen, een aparte groep materialen. Sommige zoutmengsels kunnen metastabiele fasen vormen, wat afhankelijk kan zijn van het temperatuurprogramma of andere parameters van de experimentele apparatuur.

Deze problemen en mogelijke oplossingen voor het onderzoek naar zoutsystemen met TG/DTA/DSC/TMA/LFA-instrumenten komen aan bod in ons webinar.

Please accept Marketing Cookies to see that Video.

Lees meer over de DSC-, TGA-, TMA- en LFA-oplossingen van NETZSCH en over toepassingen in de nucleaire sector

AI Overview
An error occurred. Please try again.