2 0 0
AG
L S R
JA
E V AR
2
Nuclear Research and consultancy Group
Inhoudsopgave Een tumultueus en uitdagend jaar Groeiende belangstelling voor nucleaire technologie Recycling van gebruikte splijtstof voor duurzame kernenergie Een nieuwe generatie kernreactoren
1 3 4 6
8 10 12 14
Expertise voor Oost Europa en EU kandidaat lidstaten Significante groei productie medische isotopen HFR bestralingen voor elektronische componenten
15 16 18
19 20
Straling van mineralencollecties Uitgebreid veiligheidsniveau in petrochemische industrie
Sleuteltechnologieën voor kernfusie Expertise en diensten voor kerncentrales Inconel lasinpecties Geavanceerde lastechnieken voor bestraalde componenten
Nieuwe faciliteit vergroot mogelijkheden decontaminatie Stralingsniveau’s on-line via intranet
21 22
23 24 25
Voorkomen van olierampen Jaarrekening 2002 Colofon
Een tumultueus en uitdagend jaar In het eerste kwartaal van 2002 kwam een reeds lang sluimerend conflict rond de volcontinudienst van de HFR naar buiten, hetgeen leidde tot veel negatieve publiciteit, die tenslotte escaleerde naar een van buitenaf opgelegde tijdelijke sluiting van de HFR, om reden van vermeende onveiligheid. In april werd door de vennoten van buitenaf een nieuwe algemeen directeur aangetrokken op interim basis, om operationeel orde op zaken te stellen, te adviseren over structuur en organisatievorm van NRG en over de verzelfstandiging van NRG.
Voor u ligt het jaarverslag over 2002 van de Nuclear Research and consultancy Group (NRG). Het eerste gedeelte van dit verslag is bedoeld om u inzicht te geven in de achtergrond en herkomst van NRG, in de gebeurtenissen en resultaten van het jaar 2002 en in de vooruitzichten voor de komende jaren. Het tweede (en grootste) gedeelte van het verslag bestaat uit voorbeelden van actuele NRG activiteiten, die u een goed overzicht verschaffen van de mogelijkheden die NRG u te bieden heeft. Historie NRG is een vennootschap onder firma, die in 1998 is opgericht door stichting Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) en KEMA Nuclear B.V. (KEMA). Het aandeel van de vennoten ECN en KEMA bedraagt respectievelijk 70% en 30%.
In 2002 is grote prioriteit gegeven aan het verbeteren van de veiligheidscultuur in NRG, met name bij de HFR. In feite komt dit neer op een wijziging van de manier waarop leiding wordt gegeven en de manier waarop op deze leiding wordt gereageerd. Gestreefd wordt naar een open manier van communicatie, waarbij met vertrouwen naar twee kanten vrijuit wordt gesproken over mogelijke verbeteringen. Er is significante vooruitgang geboekt, maar een blijvende verbetering zal tenminste nog een jaar vergen van intensieve inspanning door alle betrokkenen.
Sinds de oprichting heeft een driehoofdige directie gefunctioneerd op basis van collegialiteit. Alle drie directeuren rapporteerden rechtstreeks aan de vennoten. In 2001 is NRG uitgebreid geëvalueerd door de vennoten. Gecloncludeerd werd dat NRG bestaansrecht heeft en stevig op de kaart staat. Besloten werd om verdere verzelfstandiging van NRG vorm te geven.
Het jaar 2002 werd met een financieel verlies afgesloten, voor het eerst in de geschiedenis van NRG. (zie financieel overzicht achterin dit verslag) Het verlies van 715 kEuro zou echter bevredigend genoemd kunnen worden indien rekening wordt gehouden met de onvoorziene stop van de HFR en met de extra dotatie van 2.8 Meuro aan de pensioenvoorziening. Het potentiële verlies aan inkomsten tengevolge van de extra stop is meer dan gecompenseerd in de resterende periode. Bovendien is extra inspanning geleverd om de kosten te beperken. De onderliggende omzet en bedrijfsresultaten zijn dan ook een verbetering ten opzichte van 2001.
2002 Het jaar 2002 was een turbulent jaar voor NRG. Er waren grote problemen rondom de Hoge Flux Reactor (HFR); er was een serieuze financiële tegenvaller tengevolge van de sterk stijgende pensioenlasten in Nederland; de directie van NRG werd ingrijpend gewijzigd; de missie en strategie werden opnieuw geformuleerd.
Mission Statement
Op 31 december 2002 heeft NRG 324 werknemers waarvan er 72 in Arnhem en 252 in Petten werken. Meer dan 65% heeft een hogere beroepsopleiding of universitaire opleiding.
Als hét Nederlandse kenniscentrum voor nucleaire technologie verzorgt NRG onafhankelijk onderzoek, studies, adviezen, informatie en diensten voor overheid, bedrijfsleven en burgers. Een veilige, ecologisch verantwoorde en vreedzame toepassing van nucleaire technologie is hierbij een randvoorwaarde. Deskundig personeel, hoogwaardige kennis, toegang tot internationale netwerken en een complete nucleaire infrastructuur staan ten dienste van onze opdrachtgevers. NRG heeft grote toegevoegde waarde voor haar klanten. Als onafhankelijk kenniscentrum leveren wij expertise op wereldniveau. Een belangrijk aspect is daarbij de combinatie van onderzoek en praktijkervaring. Ons kwaliteits systeem draagt er bovendien toe bij dat onze kennis, producten en diensten continu worden verbeterd om te voldoen aan de voortdurende innovatie van de technologie en aan de behoeften van onze klanten.
1
Het jaar 2003 is al weer enige tijd onderweg en biedt nog een aantal forse uitdagingen en onzekerheden. De verwachting is echter dat in 2003 de operationele resultaten zich verder zullen ontwikkelen in lijn met 2002. Verder wordt aangenomen dat voor 2003 de structurele verhoging van de pensioenkosten minder zal zijn dan de extra dotatie in 2002. Wij verwachten dan ook dat in 2003 weer een “normale’winst zal worden gemaakt. Het businessplan van NRG voor de komende jaren bevestigt de voortdurende levensvatbaarheid van NRG. In de loop van 2003 zal blijken of aan alle voorwaarden voor verdere verzelfstandiging kan worden voldaan.
openheid. De eerste resultaten zijn hoopgevend. Inmiddels is de capaciteit van de communicatie afdeling aangepast om deze aanpak onophoudelijk te continueren, ook wanneer er geen crisis is of dreigt.
Missie In de loop van 2002 heeft NRG de eigen organisatie en doelstellingen nog eens grondig geëvalueerd. Dit heeft onder andere geleid tot de nieuwe uitwerking van de missie van NRG (zie pagina 1)
In deze context is het goed het grote belang van NRG voor Nederland hier nog eens kort samen te vatten: • NRG is een kenniscentrum van groot belang voor het openhouden van de Nederlandse optie voor kernenergie. Als NRG er niet meer zou zijn, zou Nederland voor kernenergie en andere nucleaire kennis volledig afhankelijk worden van andere lan den. Voorts is het van belang dat in Nederland vol doende kennis aanwezig blijft om invulling te geven aan de zorg voor het reeds aanwezige radioactieve afval van kunstmatige en natuurlijke oorsprong. • NRG is een integraal onderdeel van de Petten lokatie, één van de drie grootste werkgevers van Noord Holland. Bovendien is er via de HFR een groot regionaal en landelijk economisch effect en een medisch belang op Europese schaal. De samenhang tussen de vier bedrijven op de Petten lokatie is groot. Opheffen van onderdelen zou zeker een domino effect hebben en dus een buiten proportioneel effect op de werkgelegenheid en economie in de regio. • Nederland zakt in snel tempo weg als kennis economie. Het wegvallen van een kenniscentrum als NRG zou de positie van Nederland in dit opzicht nog verder verzwakken.
Begin 2003 zijn wij positief in het nieuws gekomen, naar aanleiding van een VROM rapport over “medische isotopen en de HFR in Petten”. De uitgebreide aandacht van de media heeft er voor gezorgd dat een breed publiek in Nederland nu beseft dat nucleaire technologie een groot maatschappelijk nut heeft. Wij zullen deze positieve aandacht in de komende jaren zorgvuldig trachten uit te bouwen.
Organisatie Om adequaat en flexibel in te spelen op de behoeften van onze klanten is NRG georganiseerd in productgroepen, die ieder een samenhangend product- en marktgebied bestrijken. In vier van deze productgroepen (MMI, PPT, FAI, RE) is de nucleaire expertise op het gebied van onderzoek en consultancy ondergebracht. De vijfde productgroep (IS) is gespecialiseerd in het beheer en de operatie van nucleaire installaties. Voorbeelden van de activiteiten van deze productgroepen worden uitgebreid beschreven in tweede gedeelte van dit jaarverslag. Opvallend zijn daarbij de toepassingen van nucleaire kennis in de niet-nucleaire industrie. Er is een aparte groep (BDS) waarin de commerciële ontwikkeling en verkoop van bestralingen is ondergebracht. Vier stafgroepen (HR, FCS, QSE, COM) verrichten ondersteunende taken voor personeel, financiën, kwaliteit/veiligheid /milieu en communicatie. Sinds eind 2002 is de driehoofdige directie opgeheven en gewijzigd en is er een éénhoofdige leiding door de algemeen directeur.
Tot slot Het jaar 2002 was een enerverend jaar. De medewerkers van NRG verdienen een groot compliment voor hun inzet en het bereikte resultaat. In de komende jaren zullen wij blijven werken aan vergroting van de toegevoegde waarde van NRG voor onze opdrachtgevers.
Communicatie De gebeurtenissen in 2002 en de weer toenemende activiteit van anti-nucleaire organisaties hebben geleid tot een significante bijstelling van de communicatie strategie van NRG. Overheden, media, burgers en eigen personeel worden op pro-actieve wijze geïnformeerd en met de grootst mogelijke mate van
Dr. Durk ten Wolde, algemeen directeur NRG
2
Groeiende belangstelling voor nucleaire technologie
Decontamination & Waste Treatment werden rondleidingen gegeven. Ook waren er stands met informatie over de uiteenlopende activiteiten van NRG, werden lezingen verzorgd en films getoond. Een record aantal van 2000 geïnteresseerden bezocht de Open Dag.
Als kenniscentrum op het gebied van de nucleaire technologie heeft NRG een belangrijke taak op het gebied van adequate en objectieve informatievoorziening. De volgende activiteiten worden in dit kader uitgevoerd.
www.nrg-nl.com De NRG website is in het Engels en Nederlands beschikbaar en bevat corporate en productinformatie en een uitgebreid deel met publieksinformatie. Het aandeel over nucleaire geneeskunde is in 2002 aanzienlijk uitgebreid. Web bezoekers met vragen worden uitgenodigd een e-mail te sturen en zij ontvangen binnen 2 werkdagen een antwoord. NRG ontvangt wekelijks vele vragen van bedrijven, omwonenden en studenten. In 2002 werden bijna een half miljoen pageviews op de website geregistreerd.
Scholieren NRG-stralingsdeskundigen hebben in 2002 een aantal lessen ‘natuurkunde’ verzorgd op scholen in Noord Holland. Zij leggen uit wat straling is, de verschillende typen en toepassingen van radioactieve straling, hoe deze te meten en detecteren en hoe je op een veilige manier met ioniserende straling kunt werken. Tevens werden vele groepen scholieren en studenten in Petten ontvangen voor lezingen en excursies. Daarnaast helpt NRG scholieren bij het maken van een werkstuk of het opstellen van een spreekbeurt over nucleaire technologie, kernenergie of straling door te verwijzen naar websites, brochures op te sturen of vragen te beantwoorden per e-mail of telefoon.
HFR Open Zaterdagen In november 2002 is weer gestart met de organisatie van maandelijkse Open Zaterdagen bij de Hoge Flux Reactor. Per dag worden 80 personen ontvangen. Na een uitgebreide security controle krijgen zij een presentatie en videofilm over de werking en toepassingen van de reactor te zien. Hierna worden de deelnemers door de reactorhal rondgeleid. De ontvangsten hebben een belangrijke functie bij het creëren van bekendheid met het onderwerp nucleaire technologie. Tevens wordt het belang en de toegevoegde waarde van de reactor voor de regio duidelijk. In de persoonlijke contacten tussen bezoekers en medewerkers kan optimaal worden ingespeeld op emoties die soms aanwezig zijn rond het onderwerp nucleair en de beantwoording van vragen. De reacties van de deelnemers zijn zeer positief.
NRG op TV In 2002 heeft NRG bijgedragen aan een televisie-uitzending van VPRO Noorderlicht over de toekomst van kernenergie in Nederland. In een uitzending van AVRO Gezondheidsplein was een bezoek van een schildklierpatiënte aan de HFR te zien. Zij kon daar zien hoe het radioactief jodium waarmee patiënten worden behandeld wordt geproduceerd.
Open Dag In het kader van de landelijke Wetenschap & Techniek Week organiseerde NRG een Open Dag. Bezoekers hadden de mogelijkheid persoonlijk een kijkje te nemen bij de nucleaire faciliteiten in Petten: bij de Hoge en Lage Flux Reactoren, Hot Cell Laboratories en
3
Recycling gebruikte splijtstof voor duurzame kernenergie
cyclus. De Hoge Flux Reactor en aangrenzende Hot Cell Laboratories en Actinidenlaboratorium zijn uitermate geschikt voor het testen van diverse soorten innovatieve brandstof en de transmutatie daarvan. In 2002 is de bestraling van verschillende transmutatie experimenten succesvol afgerond.
Voor de elektriciteitsproductie met kerncentrales wordt Uranium verspleten en ontstaan actiniden en splijtingsproducten. De actiniden, voornamelijk Plutonium en Americium, worden gevormd door neutronenabsorptie in Uranium-238. Deze actiniden zijn radioactief en hebben een vervaltijd van 10.000 – 100.000 jaar. Daarmee leveren zij een grote bijdrage aan de radiotoxiciteit ofwel stralingsgiftigheid van radioactief afval. De splijtingsproducten daarentegen, ontstaan door splijting van Uranium-235 en hebben een veel kortere vervaltijd, minder dan 250 jaar. Hierdoor kunnen deze op eenvoudige wijze worden opgeslagen totdat zij volledig vervallen zijn. Enkele splijtingsproducten waaronder Jodium-129 hebben een langere periode nodig om te vervallen.
Transmutatie van Jodium In samenwerking met het Japanse TEPCO zijn twee NaI (natrium sodide) capsules in Petten bestraald. In een capsule was NaI in poedervorm verpakt en in de andere werd NaI in tabletvorm toegepast. Bij dit experiment is de transmutatie van het splijtingsproduct Jodium-129 met een lange vervaltijd onderzocht. Tijdens de bestraling wordt het Jodium omgezet in het nietradioactieve Xenon. Uit het onderzoek is gebleken dat bij het bestralen van NaI in poedervorm grote hoeveelheden Xenon vrijkomen. Deze werden continue gemeten via druksensoren. Het NaI in tabletvorm daarentegen bleek het geproduceerde Xenon vast te houden. In de laatste fase van de experimentele bestraling bleek dat de temperatuur van het NaI was toegenomen tot het smeltpunt en werd een aanzienlijke hoeveelheid vrijkomend Xenon gemeten. De resultaten van dit onderzoek zullen worden gebruikt bij de ontwikkeling van de transmutatie van Jodium op grote schaal.
Bij de recycling van gebruikte reactorsplijtstof worden de verschillende radioactieve elementen chemisch gescheiden zodat zij geschikt zijn voor recycling of eindberging. Door radioactieve elementen uit gebruikte splijtstof die een lange halfwaardetijd hebben opnieuw te bestralen, kan de vervaltijd aanzienlijk worden verminderd. Dit proces wordt transmutatie genoemd. In de wereld zijn er grote Plutonium voorraden ontstaan door het opwerken van reactorsplijtstof en bij de ontmanteling van nucleair wapenmateriaal. Dit Plutonium wordt gerecycled in een mengsel van uranium oxide en plutonium oxide (MOX). Door gebruik van MOX in kerncentrales wordt het Plutonium opnieuw gebruikt waarmee het bijdraagt aan de elektriciteitsproductie. Tot op heden is het wereldwijde gebruik van MOXbrandstof in kerncentrales niet toereikend om daarmee de Plutoniumvoorraden ef-fectief te verminderen. Het gebruik van MOX reduceert echter wel de aangroei van nieuwe Plutoniumvoorraden.
OTTO experiment OTTO is een bestralingsexperiment dat gericht is op het opbranden van Plutonium in één enkele recyclestap. Vandaar de naam OTTO, wat staat voor Once Through, Then Out. Dit is een gezamenlijk experiment van NRG, het Paul Scherrer Institut (PSI) in Zwitserland en het Japanse onderzoeksinstituut voor atoomenergie, JAERI. In de OTTO bestralingshouder zijn zeven splijtstofpennen met plutonium gemonteerd. Zes hiervan hebben een experimentele “inerte matrix” splijtstof en de zevende bevat MOX splijtstof als referentiemateriaal. Van vier capsules zijn de pellets in het Actinidenlaboratorium in Petten gemaakt, de overige komen uit Zwitserland. De pellets bevatten Plutoniumhoudende deeltjes, die zijn ingebed in een zogenaamde inerte matrix.
NRG doet in een internationaal samenwer-kingsverband onderzoek naar efficiënte methoden voor de recycling van Plutonium en omzetting van een radioactief afval product zoals Americium en andere splijtingsproducten door deze om te zetten in elementen die een aanzienlijk kortere vervaltijd hebben. Het doel van dit onderzoek is de ontwikkeling van een meer duurzame splijtstof
4
NRG Actinidenlaboratorium
De resultaten zullen bijdragen aan de ontwikkeling van americium houdend reactorbrandstof die bestand is tegen de vorming van helium bij de transmutatie en die voldoende stabiliteit heeft.
Dit is een keramisch materiaal, dat nauwelijks interactie heeft met de neutronen in de reactor. Specifiek voor OTTO is gekozen voor geochemisch stabiele materialen als inerte matrix, zoals Zirconia en Spinel. De opgebrande splijtstof is hierdoor direct geschikt voor geologische eindberging. Tevens is de splijtstof Uraniumvrij, zodat tijdens bestraling geen nieuw Plutonium wordt gevormd. Transmutation of americium De OTTO bestraling in de HFR ging van start op 26 oktober 2000 en is geëindigd op 30 december 2002. Na in totaal 547 bestralingsdagen in de reactor is ongeveer 60% van de oorspronkelijk aanwezige hoeveelheid Plutonium opgebrand. In 2003 gaat het OTTO nabestralingsonderzoek van start. Allereerst wordt het koelmiddel (natrium) uit de bestralingshouder verwijderd. Hierna kunnen de capsules uit de houder worden gehaald. Vooral wordt gekeken naar de integriteit van de splijtstoffen, naar de effectiviteit van de opbrand en naar de stralingsschade in de splijtstoftabletten. Hoe de grootte van de plutoniumhoudende deeltjes van invloed is op de stralingsschade, is een belangrijke vraag die beantwoord zal worden. Uit het nabestralingsonderzoek zal blijken in hoeverre deze inerte matrix splijtstoffen geschikt zijn om de bestaande plutoniumvoorraden efficiënt en veilig te reduceren.
Relatieve radiotoxiciteit
De radiotoxiciteit van actinides en splijtstoffen in gebruikt brandstof, in verhouding tot de benodigde hoeveelheid uraniumerts om deze brandstof te produceren. De periode van opslag die nodig is om het radiotoxiciteit niveau van uraniumerts te halen is zo’n 200.000 jaar. Met de toepassing van recycling en transmutatie kan deze periode van opslag verminderd worden tot minder dan 1000 jaar.
Een aantal conclusies over het effect van transmutatie op radioactief afval over een periode van 250 tot 10.000 jaar Probleem Doelstelling
Brandstof
Transmutatie van americium NRG is betrokken bij een Europees project voor transmutatie genaamd EFTTRA (Experimental Feasibility for TRAnsmutation). Dit is een samenwerkingsverband van diverse onderzoeksinstituten in Europa. Het Trans Uranium Institute in Karslruhe, Duitsland, en het Commissariat à l’Energie Atomique in Cadarache, Frankrijk, zullen vier tot vijf Americium houdende brandstofpennen produceren Bestraling van deze experimentele pennen in de HFR in Petten is onderdeel van dit project.
Reactoren
Opwerking
Actiniden
Uranium erts Conclusies
Splijtingsproducten
Opslagtijden in jaren
5
Radiotoxiciteit van gebruikte splijtstof en lange vervaltijden van radioactief afval Reductie van de radiotoxiciteit van hoogactief afval naar een niveau dat vergelijkbaar is met het uraniumerts dat gebruikt wordt voor de productie van reactorbrandstof Tegenwoordig: een mix van uranium- en plutoniumoxide (MOX) Nabije toekomst: • Thorium/Plutonium MOX brandstof • Uranium/Neptunium/Plutonium MOX brandstof • Americium gemixt in inert matrix materiaal Toekomst: • Plutonium brandstof gemix in inert matrix materiaal • Nitride of metaal brandstof • Americium en Curium gemix in inert matrix materiaal Tegenwoordig: Lichtwater reactoren met 30-50% MOX brandstof, 1-2 keer gerecycled Nabije toekomst: Lichtwater reactoren met 100% MOX brandstof, meermalen gerecycled Toekomst: Snelle reactoren, onbegrensde recycling Verre toekomst: Versneller aangedreven systemen, onbegrensde recycling Tegenwoordig: PUREX proces, resterend in afval: plutonium < 0,5 % Nabije toekomst: PUREX proces, resterend in afval: plutonium <0,1 % en neptunium <1 % Toekomst: PUREX proces, resterend in afval: plu tonium <0,1 % en neptunium, americium en curium < 0,5 % Pyrochemische recycling Tegenwoordig: kleine vermindering van radiotoxiciteit, factor 2-5 Nabije toekomst: aanzienlijke vermindering van radiotoxiciteit, factor 10 Toekomst: grote vermindering van radiotoxiciteit, factor > 100
Een nieuwe generatie kernreactoren
Testen van brandstof en materiaal
De modulaire pebble bed Hoge Temperatuur Reactor (HTR) wordt internationaal gezien als een veelbelovende reactor voor de moderne generatie kernenergie. NRG neemt deel in de ontwikkeling van de eerste commerciële modulaire pebble bed kerncentrale (PMBR) in de wereld. Daarnaast is NRG betrokken bij alle HTR gerelateerde onderzoeksprojecten binnen het 5de Kader Programma van de Europese Commissie.
Brandstof, grafiet en staal worden in de HFR bestraald. De voorbereidingsactiviteiten, zoals het testen van veiligheidsinstrumentatie, het selecteren van grafiet en lastesten zijn succesvol uitgevoerd. Nieuwe brandstof en nieuwe soorten grafiet zullen worden getest. Toekomstige HTR’s zullen op een hogere temperatuur opereren dan de vorige generatie. Verder zijn geen van de soorten grafiet welke eerder in HTR’s in Duitsland en de Verenigde Staten werden gebruikt nog beschikbaar. NRG heeft als lid van het Europese samenwerkingsverband de testresultaten van brandstof uit eerdere ontwikkelingsprogramma’s van gasgekoelde snelle reactoren (Gas-Cooled Fast Reactor GCFR) opnieuw geëvalueerd, omdat dit type reactor wordt gezien als de op langetermijn betrouwbare opvolger van de pebble bed reactor, vanwege zijn efficiënte brandstof gebruik en ingebouwde actinide verbranding.
Pebble Bed Modulaire Reactor (PBMR) In 2001 is een driejarige overeenkomst gesloten tussen NRG en andere PBMR partijen. Via dit contract is NRG een partner geworden in het PBMR team voor de commerciële uitvoering van projecten op het gebied van stralingsbescherming, operationele en veiligheidsanalyses van het ontwerp van het integrale systeem. Om de veiligheidsanalyses te ondersteunen, welke nodig zijn voor de vergunningsprocedure van de kernreactor, heeft PBMR (Pty) Ltd. gesteld dat alle veiligheidsgerelateerde berekeningen moeten worden gestaafd en bevestigd met behulp van onafhankelijk ontwikkelde simulatiemodellen en computercodes. NRG voert in dit kader thermohydraulische analyses uit aan de reactor en het energieomzettingssysteem. De FLOWNET code voor veiligheidsberekeningen werden met NRG’s SPECTRA code geverifieerd. De resultaten bevestigden de hoge kwaliteit van het veiligheidsconcept van de reactor.
De bodem van de Chinese HTR10 reactor tijdens constructie. De splijtstofbollen zijn zichtbaar, later in het proces zal de hele ruimte worden gevuld. De kritische hoogte van de kern is ongeveer 1,25m en de totale hoogte is 2m.
6
De gas gekoelde snelle reactor, de grafietloze opvolger van de HTR voor een gegarandeerde lange termijn energie voorziening. Alhoewel hij volgens planning pas in 2030 ingezet kan worden, wordt de basis voor de noodzakelijke nieuwe brand-stofontwikkeling reeds nu gelegd.
ACACIA
Reactorfysische analyses
NRG heeft een nucleair kernconcept op kleine schaal voor de middellange termijn ontwikkeld: AdvanCed Atomic Cogenerator for Industrial Applications (ACACIA). Het ontwerp en de fysische analyses hebben geresulteerd in een eenvoudiger reactor met een indirecte gas turbine cyclus, die vooral geschikt is voor landen met weinig of geen infrastructuur.
Er zijn door diverse instituten reactorfysische berekeningen uitgevoerd voor de Chinese HTR10, waarbij elk instituut zijn eigen computercodes gebruikte. De resultaten werden vergeleken met actuele metingen aan de reactor. Eén van de doelstellingen was het berekenen van de hoogte van het pebble bed waarbij de reactor juist kritisch wordt: de kritische kernhoogte. Uit de berekening van NRG kwam een hoogte van 125,3 cm, slechts 2% verschillend van de gemeten pebble bed hoogte. De NRG computercode behaalde een van de beste resultaten.
Om de bedrijfsvoering te vereenvoudigen wordt ACACIA slechts één keer in de drie jaar geladen met een houder gevuld met 200.000 standaard PBMR brandstof bollen. Om de overreactiviteit na het laden te compenseren, is neutronenabsorberend materiaal, een zgn. slijtend gif, aan de initiële brandstofsamenstelling toegevoegd zodat de veiligheidskarakteristieken van de reactor gehandhaafd blijven. De indirecte cyclus maakt het gebruik van commercieel beschikbare gasturbine componenten mogelijk.
In april 2002 heeft de Europese Nuclear Society in Petten de HTR2002 conferentie georganiseerd. Meer dan 180 wetenschappers uit de hele wereld namen deel aan deze bijeenkomst. De deelname van een groot internationaal gezelschap illustreert de groeiende interesse in de technologie van de Hoge Temperatuur Reactor
7
Sleuteltechnologieën voor kernfusie
Fusiecentrales moeten een omgeving creëren waarin het deuterium en tritium samensmelten en helium vormen. Bij dit fusieproces komen enorme hoeveelheden energie vrij en het afvalproduct dat ontstaat, helium, is een ongevaarlijk edelgas. Een plasma, dat bestaat uit een ultrahete mix van deuterium en tritium, is nodig voor de productie van fusie-energie. Met ultraheet wordt hier miljoenen graden (of tientallen keV) bedoeld. Magnetische velden in een fusiereactor moeten ervoor zorgen dat het plasma op zijn plaats wordt gehouden. Vaste materialen zouden eroderen en smelten als zij aan dergelijke temperaturen worden blootgesteld.
In de 21e eeuw zal de vraag naar energie verder blijven groeien terwijl de voorraden fossiele brandstoffen afnemen. Andere energiebronnen, zoals zon, wind en biomassa zullen moeten bijdragen om de groeiende vraag naar energie op te vangen. In de toekomst kan energie uit kernfusie deze energietechnologieën aanvullen die, hoewel milieuvriendelijk, niet de capaciteit zullen hebben om grote steden en industrieën van energie te voorzien. Commerciële opwekking van fusie-elektriciteit zal een aantrekkelijke optie zijn, onder andere vanwege de lage kosten van de brandstof n.l. waterstof. De energie van de zon wordt tenslotte ook opgewekt door fusie van waterstof. Op aarde, kan fusie-energie worden opgewekt in centrales die gebruik maken van de waterstof isotopen deuterium en tritium. Deze zijn in omvangrijke mate beschikbaar over de hele wereld. Er moet echter nog veel onderzoek worden gedaan voordat kernfusie een commerciële werkelijkheid zal zijn. NRG draagt bij aan dit wereldwijde onderzoek door het beschikbaar stellen van haar faciliteiten en inbreng van expertise.
Deuterium
NRG bijdrage aan fusie technologie
Door bestraling in bouten veroorzaakte spanningsverlaging
De grootste experimentele plasma fusiereactor van dit moment, genaamd Joint European Torus (JET), staat in Culham, Engeland. Men is in staat hierin gedurende een korte tijd (seconden) enkele tientallen megawatts energie op te wekken. De opvolger van JET, genaamd ITER, zal 500 megawatt kunnen genereren gedurende een periode van ongeveer 1000 seconden. ITER is een gezamenlijk initiatief van Japan, China, Korea, Rusland, de Verenigde Staten en de Europese Unie. Binnen Europa hebben Aix-enProvence in Frankrijk en Neutron Barcelona in Spanje zich aangemeld als kandidaat locaties voor de nieuwe reactor. Nadat een definitieve locatiekeuze is gemaakt zal snel gestart worden met de bouw van ITER. De verwachHelium ting is dat hiermee in 2005 zal kunnen worden aangevangen en dat de centrale in 2015 operationeel zal zijn. Tritium
Lasbaarheid van bestraald materiaal bij vervanging
Proef mantel modules
Kwalificatie van geavanceerde fabricagetechnieken 9Cr staal met lage activering voor mantel constructies Keramische litium korrels voor tritium brandstofcyclus
8
Voorbeelden van constructiematerialen zijn: • Laagactiverende staalsoorten voor toepassingen tot 650 graden Celcius • Keramische materialen voor toepassingen tot 1100 graden Celcius • Materialen met een hoge smelttemperatuur zoals chroom en wolfram • Speciale materialen voor toepassing in bouten en andere onderdelen Voor de productie van brandstof wordt onderzoek gedaan met lithium keramiek bolletjes bestaande uit laagactiverend silicaat and titanaat en beryllium bolletjes die een functie hebben bij de neutronenvermenigvuldiging.
De materialen in een fusiereactor moeten niet alleen bestand zijn tegen de hete stromen uit het plasma, maar ook tegen de neutronen die hier ontstaan. Het gebruik van conventionele materialen is zodoende geen optie, want deze zijn slechts voor een beperkte tijd bestand tegen de hoge temperaturen en zij zouden aanzienlijke hoeveelheden nucleair afval genereren. Optimale warmtegeleiding en lage activering door neutronen zijn dus belangrijke eigenschappen van materialen voor fusiereactoren. Hierdoor kunnen de materialen opnieuw gebruikt worden of gerecycled. De combinatie van deze voorwaarden maakt het noodzakelijk om hiervoor speciale materialen te ontwikkelen. NRG onderzoekt en ontwikkelt dergelijke materialen.
De Hoge Flux Reactor en nabijgelegen Hot Cell Laboratories zijn belangrijke betere faciliteit voor dit materiaalonderzoek. De resultaten van het onderzoek zijn belangrijk voor het ontwerp van ITER en toekomstige fusiereactoren.
De materialen die het magnetisch veld in de fusiereactor omgeven zijn belangrijk voor de energie overdracht van het fusieproces naar de elektriciteitsgenerator en voor de bescherming van de supergeleidende magneten. Tevens vormen zij een vacuüm ruimte en dienen zij als omhulling van de radioactieve inventaris. NRG ontwikkelt constructiematerialen en materialen voor de productie van brandstof voor fusiereactoren.
Centrale spoel Nb3Sn, 6 modules
Mantel Module 421 modules
Buitenste tussen spoel
Vacuumvat 9 sectoren
Toroidaal Nb3Sn, 18 wigvormig
Cryostaat 24 m hoog x 28 m dia.
Poloidale veldspoel Nb-Ti, 6
Kanaal voor IC verwarming 6 verhitters 3 proefmantels 2 begrenzers afstandsdiagnostistica
Componentenondersteuning (nieuw ontwerp)
Afbuiger 54 cassettes Cryogenepomp 8, gerangschikt
9
Expertise en diensten voor kerncentrales
zorgvuldig geanalyseerd. Het reactorvat, inclusief het binnenwerk, stoomgeneratoren, drukhouder, insluitsysteem en overige belangrijke voorzieningen werden geïnspecteerd. De veiligheidsevaluatie bestaat niet alleen uit de beoordeling van de huidige status van de specifieke kernreactor componenten, maar ook uit de generieke beoordeling van de betrokken verschijnselen. Ook ervaringen van kerncentrales in andere landen worden meegenomen, om te komen tot een integrale aanpak.
De NRG expertise op het gebied van nucleaire technologie wordt als dienst aangeboden aan derden, zoals aan bedrijfsvoerders van kerncentrales. De expertise bestaat uit efficiënter gebruik van reactor brandstoffen, analyses op het gebied van veiligheid en ongeval scenario’s, in service inspecties, radiologische omgevingsmonitoring en ondersteuning tijdens onderhoudsstops.
Periodieke Veiligheidsevaluatie In 2002 heeft NRG haar activiteiten voor de tweede tienjaarlijkse veiligheidsevaluatie van de kerncentrale in Borssele voortgezet. Deze evaluatie beslaat het ontwerp van de installatie, de organisatorische, personele en administratieve aspecten alsmede controle op verouderingsprocessen van verschillende systemen. De totale veiligheidsevaluatie duurt drie jaar en het eindrapport zal in 2003 aan de Nederlandse overheid worden gepresenteerd. De bevindingen in het rapport zullen medebepalend zijn bij de besluitvorming over eventuele aanpassingen zowel aan installaties als in de bedrijfsvoering van de centrale. Het doel is om ervoor te zorgen dat Borssele de komende 10 jaar door kan gaan met een veilige bedrijfsvoering. Essentieel daarbij is dat de meest recente nationale en internationale regelgeving en veiligheidseisen zijn geïmplementeerd en dat een goede conditie van de centrale is gegarandeerd. Het NRG team adviseert de projectgroep bij de evaluatie van de verouderingsanalyses, projectmanagement, bedrijfsvoering van de kerncentrale, voorwaarden en regelgeving en bij specifieke analyses.
De resultaten laten zien dat er nauwelijks degradatie van de systemen plaatsvindt. De robuustheid van het ontwerp, de gekozen materialen, het uitgebreide onderhoudsprogramma en regelmatige inspecties en testen, dragen bij aan een goede conditie van de kerncentrale.
Verouderingsanalyses Bij de periodieke veiligheidsevaluatie werd speciale aandacht gegeven aan management van verouderingsprocessen van installaties. Mogelijke degradatie van materialen en componenten is intensief onderzocht. Verschijnselen als verbrossing, corrosie, erosie, slijtage, vermoeiing en spanningscorrosie en hun mogelijke effecten op het functioneren van de belangrijke systemen die relevant zijn voor de veiligheid, werden
10
Analyses aan het insluitingsgebouw Op het gebied van ongevalanalyses is de problematiek rond de eventuele gevolgen van het voorkomen van waterstof nog steeds onderwerp van evaluatie. Internationaal wordt onderzoek gedaan om te komen tot een consensus over de veiligheidsmaatregelen die in het kader van dit fenomeen moeten worden genomen. Met behulp van geavanceerde computertechnieken kunnen steeds betere voorspellingen worden gedaan. De expertise van NRG op het gebied van computersimulaties levert hieraan een belangrijke bijdrage en is ingezet bij de berekening van het gedrag van het insluitingsgebouw van de kerncentrale in Borssele.
Opengewerkt 3D-beeld (eindige elementen rekenmodel) van het insluitgebouw Borssele. Te zien is hoe volgens de analyse op een zeker moment een stoom-waterstof pluim zich vanuit een stoomgeneratorlek verspreid in het insluitgebouw.
Hoofdscherm van het kernoptimalisatieprogramma ROSA
Met een extra nieuw ontwikkeld optimalisatie programma SOSA kan verder ook de tijdsduur voor kernherlading worden verkort doordat het aantal benodigde verplaatsingen in de kern wordt geminimaliseerd.
Een zeer gedetailleerde analyse werd uitgevoerd om de distributie van waterstof nauwkeurig te bepalen. Hoge locale concentraties van waterstof zouden namelijk explosieve verbranding of ontploffing kunnen veroorzaken. Een tweede model is ontwikkeld om het procesverloop en de gevolgen te kunnen berekenen. Het gebruik van computercodes, ook voor berekeningen van dergelijke grote en complexe onderdelen van kerncentrales, blijkt goed te functioneren. Uit vergelijkingen met de resultaten die eerder werden uitgevoerd, blijkt dat de distributiepatronen van waterstof tijdens ongevalsituaties hiermee veel gedetailleerder kunnen worden berekend.
Brandstof management De NRG computercode ROSA voor kernconfiguratie en brandstofmanagement voor drukwater reactoren is in 2002 verder verbeterd. Licenties voor deze code zijn verlengd voor de Southern Nuclear en Tennessee Valley centrales in de Verenigde Staten. In samenwerking met een van de klanten is gestart met de ontwikkeling van een ROSAversie voor kokendwater reactoren.
Trainingssessie met ROSA in Alabama
11
Inconel lasinpecties
Lassen is de meest gebruikte techniek voor het maken van staal constructies. Producten uiteenlopend van auto’s als ook petrochemische bedrijven zijn afhankelijk van de kwaliteit van lassen. Veiligheid en economische redenen bepalen de selectie van lasprocessen en de uitvoering. Tijdens de productie en proeflevering van producten, wordt de laskwaliteit streng gecontroleerd aan de hand van specificaties en nietdestructieve testen. Robot voor vatinspectie
NRG voert in service inspecties uit van lassen in primaire componenten van nucleaire reactoren. Een recent voorbeeld is de inspectie van aansluitingen op het reactordrukvat van de Ringhals 3 en 4 kernenergie-centrales in Zweden. De las verbindt het drukvat met de roestvast stalen pijpen. De lassen zijn van Inconel, een legering met nikkel als basis materiaal. De lassen en de temperatuur beïnvloede zones werden aan de buitenkant met wervelstroom technieken geïnspecteerd terwijl voor de bulk lassen ultrasoon technieken werden gebruikt.
Een blik in een open reactor drukvat
Tijdens bedrijf worden lassen aan mechanische en milieu condities blootgesteld die de mechanische sterkte van de lassen zou kunnen beïnvloeden. Voor onderdelen van installaties waarvoor hoge eisen ten aanzien van veiligheid en betrouwbaarheid noodzakelijk zijn, wordt de laskwaliteit middels in service inspecties gecontroleerd. In het algemeen hebben deze in service inspecties een niet-destructief karakter. Er zijn veel methoden beschikbaar, variërend van visuele en röntgen, tot inspecties gebaseerd op wervelstroom en ultrasoon technieken. Elke techniek heeft zijn specifieke voordelen afhankelijk van het onderdeel dat geïnspecteerd moet worden.
Het certificaat voor NDT inspecties in Zweden
12
Er zijn zorgvuldige voorbereidingen getroffen zodat de feitelijke inspectie van de Ringhalscentrale maar een beperkt aantal uren in beslag zou nemen. Hierdoor wordt verstoring van andere activiteiten tijdens de reactor stop voorkomen. Bij NRG Arnhem werd manipulatie en data verzamelingsapparatuur inclusief software gebouwd en getest. Het ontwerp van de apparatuur is aangepast aan de speciale condities onder water en de afmetingen van de te inspecteren lassen. De Zweedse autoriteiten hebben de NRG kwalificaties voor deze inspecties onderzocht en gecertificeerd.
Het inspectieteam aan het werk in de Ringhals kerncentrale
Uit de inspectie van de Ringhals pijpen, uitgevoerd door NRG, kwam naar voren dat er één defect zou zijn en dat reparatie noodzakelijk was. Het monster dat uit het defecte stuk werd genomen bevestigde dat de inspectie rapporten voor afmetingen en locaties van eventuele defecten zeer accuraat zijn. De las is in overeenstemming met de regelgeving gerepareerd en de daaropvolgende inspectie bevestigde de goede kwaliteit. Dit voorbeeld bevestigt hoe belangrijk en effectief de in service inspecties van NRG in nauwe samenwerking met de klant zijn.
Onderwater manipulatieapparatuur voor non-destructieve inspecties
13
Geavanceerde lastechnologie voor bestraalde componenten
Het lasproces model wordt nu gebruikt om lastechnieken van bestraalde monsters te simuleren. Het model is uitgebreid met de groei van helium bellen, die wordt veroorzaakt door diffusie van helium, vooral gedurende de afkoelperiode als de lastoorts voorbij is. Een diffusie en groeimodel zijn ingevoerd in de eindige elementen computer code. De groeiplaatsen van helium bellen komen overeen met de locatie van de micro-scheurtjes welke zijn gevonden in de lasproeven van bestraald materiaal.
Een belangrijk onderzoeksproject is de ontwikkeling van optimale lastechnieken voor reparatielassen van bestraalde roestvrijstalen componenten. Roestvrij staal wordt gebruikt in nucleaire reactoren en zal gebruikt worden in toekomstige fusie reactoren. Wanneer onderdelen vervangen of gerepareerd moeten worden, worden ze opnieuw gelast. Een groot probleem met lassen van bestraald materiaal is dat er helium bellen worden gevormd, vooral op korrelgrenzen. Hierdoor kunnen kleine scheurtjes in het materiaal ontstaan. Helium wordt gevormd door de interactie tussen neutronen en elementen in het staal. Deze heliumbellen ontwikkelen en groeien door diffusie processen die ontstaan door de stijgende temperatuur en spanningen langs de las. Het effect wordt nog groter als dikkere platen moeten worden gelast met meervoudige lasrupsen, omdat bij elke las de temperatuur weer stijgt en zich nieuwe heliumbellen ontwikkelen.
Hoog spanningsveld
NRG wil ook andere lasprocessen met deze technieken onderzoeken. Het doel is om de verschillen in gevoeligheid voor scheurtjes veroorzaakt door helium bellen te verklaren en te voorkomen. De volgende stap is een experiment met lassen van 60 mm dikke secties die gebruikt zullen worden in toekomstige fusie reactoren.
Om de temperatuur effecten te onderzoeken, is een model ontwikkeld dat de lastechniek simuleert. Het model is experimenteel getest via proeflassen op een 10 mm dikke plaat. De locale temperaturen tijdens het lassen, eerst zonder vulmateriaal, werden berekend. Deze werden vervolgens gebruikt in een model om de vervorming en bijkomende spanningen te voorspellen. De voorspellingen en gemeten vervormingen kwamen goed met elkaar overeen. Vervolgens werden ook lastechnieken met toevoeging van vulmateriaal gesimuleerd. Opnieuw waren de resultaten van deze simulaties in overeenstemming met die van het experiment.
Lastoorts
14
Expertise voor Oost Europa en toekomstige EU-lidstaten
De verbetering van een veilige en efficiënte bedrijfsvoering van kerncentrales in Oost Europa en toekomstige EU-lidstaten is een belangrijk aandachtspunt binnen de Europese Unie. Internationale consortia, waarin ook NRG regelmatig participeert, voeren een breed scala aan projecten en technische onderzoeken uit. Bij een aantal van deze projecten gaan deskundigen naar de kerncentrales toe om ter plaatse verschillende onderzoeken uit te voeren en contacten met management en medewerkers te onderhouden. Dit on-site ondersteuningsprogramma is een uitstekende methode om verbeteringen te realiseren. Het draagt bij aan de veiligheidsprocedures, optimalisatie van de bedrijfsvoering en de introductie van specifieke veiligheidsmaatregelen.
Elke unit heeft een RBMK reactor van 1000MWe, die met grafiet wordt gemodereerd en met water gekoeld. Unit 1 is in 1976 in gebruik genomen. Een uitgebreid renovatieprogramma werd uitgevoerd in de periode 1994-1997. In 1999 is begonnen met het aanbrengen van nieuwe en extra veiligheidssystemen om te voldoen aan de internationale veiligheidsstandaarden, de Russische regelgeving en vergunningsvoorwaarden. Door dit consortium is een onafhankelijke beoordeling van de veiligheidsanalyse die door het Russische bedrijf Rosenergoatom was opgesteld uitgevoerd. Vijf experts van NRG werden hierbij ingezet. Zij waren verantwoordelijk voor het beoordelen van de invloeden van de centrale op de omgeving en de technische veiligheid en effectiviteit van de nieuwe veiligheidssystemen van Unit 1. Tevens waren zij betrokken bij algemene veiligheidsaspecten en beoordeling van elektronische systemen. In november 2002 werd een nieuwe projectfase gestart die doorloopt tot november 2003. NRG zal bijdragen aan de review van ongevalsanalyses, management en behandeling van radioactief afval en rampenbestrijdingsplannen.
Khmelnitsky, Oekraïne NRG participeert in projecten in het kader van een samenwerking tussen de kerncentrales van Borssele en Khmelnitsky in de Oekraïne. Specifieke kennis wordt toegepast bij het helpen opstellen en implementeren van technische specificaties. Ook wordt de ontwikkeling van een projectplan voor de implementatie van systemen gericht op een optimale en veilige bedrijfsvoering ondersteund. Computercodes voor berekeningen van reactiviteit en neutronenflux worden ingezet.
De kerncentrale in Kurskaya met vier 1000 Mwe units, een vijfde is in aanbouw.
Kursk, Rusland De Europese Bank voor Reconstructie en Ontwikkeling is opdrachtgever en financier van een project bij de kerncentrale in Kursk, Rusland. NRG participeert in een internationaal consortium dat de veiligheidsevaluatie van unit 1 van de kerncentrale in Kursk uitvoert. Deze centrale heeft vier units en een vijfde is in aanbouw.
15
Significante groei productie medische isotopen
Er was een sterke vraag naar specifieke isotopen, voornamelijk naar isotopen met een korte levensduur, die essentieel zijn voor diagnostische en therapeutische toepassingen in de nucleaire geneeskunde en radiotherapie.
Het belang van medische radio isotopen voor de gezondheidszorg is over het algemeen onbekend bij het algemene publiek. Echter, deze isotopen dragen bij aan het stellen van snelle diagnoses en zij spelen een belangrijke rol bij de behandeling van aandoeningen. Daarnaast worden deze radio isotopen ingezet bij pijnbestrijding en verhogen daarbij de kwaliteit van het leven van de patiënt. Kennis over het belang en daarmee ook de acceptatie van de nucleaire installaties waarin zij worden geproduceerd, groeit aanzienlijk wanneer patiënten worden geconfronteerd met een aandoening en afhankelijk worden van deze isotopen voor hun gezondheid. Het is van cruciaal belang dat de beschikbaarheid van een breed aanbod van medische isotopen is gegarandeerd. Binnen de Association of Imaging Producers and Equipment Suppliers (AIPES) stemmen de vijf belangrijkste Europese onderzoeksreactoren waarmee radio isotopen geproduceerd worden hun operationele bedrijfsvoering af. Hiermee wordt ervoor gezorgd dat er altijd een of meerdere reactoren in bedrijf zijn. Bovendien wordt er nauw samengewerkt tussen onderzoekers, artsen en de geneeskundige industrie binnen het European network for Medical radio Isotopes and beam Research (EMIR). Daarnaast heeft NRG een apart samenwerkingsverband met het Studiecentrum voor Kernenergie te Mol, België om een extra zekerheid voor de levering te waarborgen. De Hoge Flux Reactor in Petten en de BR-2 reactor in het Belgische Mol hebben met name voor de levering van Iridium 192 in 2002 bewezen deze functie goed te vervullen.
Land Duitsland Belgie Frankrijk Zweden Nederland
De HFR produceert ongeveer 30% van de totale wereldproductie van isotopen die met reactoren worden geproduceerd. Voorbeelden daarvan zijn Molybdeen-99, Jodium-131 en Iridium-192. Ook op het gebied van onderzoek naar nieuwe radiofarmaca is de HFR een betrouwbare partner. NRG participeert in de ontwikkelingen met de isotopen Lutetium-177 en Ytrium-90 voor therapie. In ziekenhuizen worden deze isotopen gelabeld met een monoklonaal antilichaam. Deze combinatie, waarbij het monoklonale antilichaam zorg draagt voor het opsporen van het zieke weefsel en het gelabelde isotoop met zijn radioactieve straling de zieke cellen moet vernietigen, biedt de mogelijkheid om zeer gericht een bepaalde aandoening te behandelen en daarmee het gezonde weefsel te sparen. Om de combinatie te realiseren zal het Lutetium-177 aan hoge chemische en radiochemische eisen moeten voldoen. NRG is er in geslaagd om reproduceerbaar aan deze specificaties te voldoen.
Reactor FRJ-2 BR-2 Osiris R-2 HFR
In 2002 is een sterke stijging van het aantal bestralingen en van de productie van radio-isotopen voor medische en industriële toepassingen gerealiseerd. De hoeveelheid is zowel qua geproduceerde activiteit als qua totaal aantal bestralingen naar recordhoogten gestegen.
16
Ook speelt de HFR een belangrijke rol bij de productie van radioactieve jodiumzaadjes (Jodium125) voor de behandeling van prostaatkanker. De reguliere behandeling van een tumor in de prostaat bestaat uit een operatie waarbij de prostaat in zijn geheel wordt weggehaald óf uit een bestraling van buitenaf. Deze behandelingen kunnen leiden tot incontinentie en/of impotentie. Bij een behandeling met jodiumzaadjes daarentegen, wordt de tumor van binnenuit bestraald. Hierdoor hoeft de prostaat niet in zijn geheel te worden verwijderd, blijft bestralingsbeschadiging van gezond weefsel tot een minimum beperkt en is de kans op incontinentie en impotentie veel geringer. De resultaten van de behandeling met jodiumzaadjes zijn veelbelovend en de vraag naar dit product is sterk groeiende. Met deze methode zijn inmiddels meer dan 25.000 patiënten behandeld.
In 2002 zijn belangrijke mijlpalen bereikt in de ontwikkeling van therapieën die gebruikmaken van radio isotopen. In de Verenigde Staten is vergunning verkregen voor een nieuwe reeks therapeutische producten die worden gebruikt bij de behandeling van lymfeklierkanker en verwante kankersoorten. Daarnaast zijn positieve resultaten behaald met klinische experimenten voor de behandeling van meervoudige beenmergtumoren. Het Erasmus Medisch Centrum in Rotterdam heeft het 15e congres van de International Research Group of Immunoscintigraphy and Immunotherapy (IRIST) georganiseerd. Tijdens dit tweedaagse congres werd aandacht besteed aan de mogelijkheden van labelling met isotopen die in de HFR worden geproduceerd.
De productie van radio isotopen bij NRG wordt uitgevoerd volgens de strengste eisen op het gebied van veiligheid en milieu. Ook een goede verwerking van het afval en de veilige opslag ervan is gewaarborgd in overeenkomsten met de Centrale Organisatie voor Radioactief Afval (COVRA). Daarnaast probeert NRG de hoeveelheid radioactief afval zoveel mogelijk te
De verwachting is dat ook in 2003 de stijgende lijn van geproduceerde reactorisotopen wordt voortgezet. Het aantal onderzoeksprojecten met verschillende partners zal verder groeien. In augustus 2003 zal in Amsterdam het jaarlijkse congres van de European Association of Nuclear Medicine plaatsvinden. Aan dit belangrijke congres zullen meer dan 2.500 nucleair geneeskundigen, farmaceuten en wetenschappers van over de hele wereld deelnemen. NRG zal zich samen met andere Nederlandse bedrijven presenteren in een Holland Paviljoen. Hier zullen de unieke Nederlandse kennis en mogelijkheden op het specialistische terrein van de nucleaire geneeskunde worden tentoongesteld. Tevens zal NRG een aantal excursies organiseren naar Petten Medical Valley.
beperken en waar mogelijk hergebruik van besmette materialen te bevorderen. Zo worden bijvoorbeeld de Molybdeen-Technetium generatoren waarin het Molybdeen aan de ziekenhuizen over de gehele wereld wordt geleverd, door NRG op besmetting gecontroleerd en zonodig schoongemaakt.
17
HFR bestralingen voor elektronische componenten
Voor de productie van vele soorten elektronische apparatuur, zoals computerchips, transistors en dioden wordt een silicium éénkristal gebruikt. De elektrische weerstand van het silicium moet op elke specifieke toepassing worden afgestemd. De weerstand van zuiver silicium kan worden verlaagd door toevoeging van fosfor. Dit kan op chemische wijze plaatsvinden tijdens de productie van een silicium éénkristal uit gesmolten silicium óf door neutronenbestraling. Dit laatste proces wordt siliciumdoping genoemd. Een siliciumkristal wordt blootgesteld aan een thermische neutron flux, zodanig dat een deel van de siliciumatomen wordt omgezet in fosforatomen. Deze techniek heeft het voordeel dat een homogene fosfordistributie over het siliciumkristal wordt verkregen, waardoor de vereiste weerstand optimaal is.
100 mm diameter silicium éénkristallen
NRG voert jaarlijks neutronenbestraling van honderden cilindervormige siliciumkristallen (diameter 100 mm, hoogte ong. 250 mm) uit in de Hoge Flux Reactor. De bestralingstechniek moet ervoor zorgen dat een homogene thermische neutrondistributie over het gehele siliciumkristal wordt bereikt. Dit gebeurt door continue rotatie van het siliciumkristal en door wegvangen van het teveel aan neutronen. Om de locale absorptie te optimaliseren, worden door NRG zogenaamde Monte Carlo neutronen distributie berekeningen uitgevoerd. Deze berekeningen geven inzicht in de ruimtelijke distributie van de thermische neutronen in het siliciumkristal. Hierbij is rekening gehouden met de complexe afmetingen van de HFR, de neutron absorptie en de siliciumkristallen. De resultaten worden momenteel gebruikt om faciliteiten te ontwikkelen die gebruikt kunnen worden voor de bestraling van siliciumkristallen met een grotere diameter dan 100 mm. Voorbereiding siliciumbestraling in de HFR
18
Nieuwe decofaciliteit vergroot mogelijkheden voor decontaminatie
Materialen en voorwerpen kunnen door gebruik in nucleaire installaties, maar ook door contact met natuurlijke grondstoffen radioactief verontreinigd raken. Deze materialen hoeven niet noodzakelijkerwijs als afval te worden beschouwd. Met behulp van diverse technieken worden deze materialen schoongemaakt en zo mogelijk hergebruikt. Veiligheid en zorg voor het milieu staan hierbij centraal. In de olie- en gasindustrie bijvoorbeeld heeft men te maken met pijpleidingen, afsluiters en andere onderdelen die met natuurlijke radioactiviteit zijn verontreinigd. Ook andere industrieën die grote hoeveelheden ruwe
Verontreining met natuurlijke radioactiviteit
het object dat wordt schoongemaakt goed zichtbaar voor de medewerker die in drukpak de hogedruk reiniging uitvoert. Daarnaast heeft de operator die buiten de cel toezicht houdt goed zicht in de cel. Ook zijn verbeteringen in de infrastructuur aangebracht zoals voorzieningen voor water, perslucht en ademlucht. De nieuwe decofaciliteit voorziet in verbeterde mogelijkheden van decontaminatie van verschillende soorten objecten voor een groot aantal klanten. Het afgelopen jaar zijn er honderden objecten schoongemaakt en vrijgegeven voor hergebruik.
Decocel
materialen verwerken, zoals de (petro)chemische en metaalrecycling industrie, hebben te maken met dergelijke verontreiniging. NRG verzorgt op het gebied van (natuurlijke) radioactiviteit metingen, controles, analyses en decontaminatie van verontreinigde objecten.
In 2002 is een nieuwe decocel in gebruik genomen, waarin besmette onderdelen onder zeer hoge druk worden schoongespoten. Ter bevordering van de veiligheid is hierna een uniek recirculatiesysteem ten behoeve van de luchtontvochtiging ontwikkeld en geïnstalleerd. Doordat de optredende nevel hierdoor snel en effectief wordt afgevoerd blijft
Hogedrukreiniging
19
Stralingsniveau’s on-line via intranet
Op het bedrijventerrein in Petten zijn alle nucleaire faciliteiten voorzien van meetapparatuur waarmee het stralingsniveau wordt gecontroleerd. Deze apparatuur heeft een belangrijke functie bij de bescherming van werknemers en het milieu. In 2000 is NRG gestart met het ontwikkelen van software die diverse apparatuur en instrumenten voor het meten van straling op één gecontroleerd waarschuwingssysteem aansluit. Dit netwerk, dat bestaat uit verschillende data verzamelingsstations, geeft onmiddellijk een melding wanneer een vastgesteld stralingsniveau wordt overschreden. Door het gebruik van één centraal signaleringssysteem wordt de betrouwbaarheid van de alarmeringssystemen aanzienlijk vergroot. bedrijventerrein nog verder te vergroten. Hoewel de software-applicatie is ontwikkeld voor nucleaire installaties en meetnetten, is het ook uitermate geschikt voor toepassing bij andere industriële complexen.
Wanneer een stralingsniveau bij een locatie te hoog oploopt, wordt direct een alarmsignaal verzonden naar de veiligheidsverantwoordelijke medewerkers bij de faciliteit. Op van tevoren vastgestelde stralingsniveaus wordt het centraal alarmsysteem geactiveerd. Ook wanneer er een technische storing van apparatuur wordt gesignaleerd, zorgt het systeem ervoor dat er een waarschuwing naar de verantwoordelijke onderhoudsmedewerkers wordt gezonden. Via een Intranet applicatie is 24 uur per dag informatie beschikbaar over het stralingsniveau bij de nucleaire faciliteiten. Inmiddels zijn er ruim vijftien verschillende soorten stralingsmeetapparatuur aangesloten. Het centrale meetsysteem heeft zich bewezen als een efficiënt hulpmiddel om de veiligheid op het
Het Nationaal Meetnet Radioactiviteit (NMR) is een waarschuwings- en signaleringsmeetnet met ongeveer 160 gamma-meet stations verspreid over heel Nederland. De meetgegevens en (alarm)meldingen worden direct doorgezonden naar werkstations van de Regionale Brandweer en naar de nationale instanties in Den Haag. De meetgegevens geven belangrijke informatie over de actuele stralingstoestand in Nederland aan zowel de lokale als nationale rampenbestrijdingsorganisaties. Het NMR geeft op elk moment van de dag actuele informatie, met als doel om in dreigende situaties in te kunnen schatten welke veiligheidsmaatregelen er dienen te worden getroffen en op basis daarvan een adequaat rampenbestrijdingsplan te kunnen maken. Het NMR is eigendom van de Ministeries van Binnenlandse Zaken en Koninkrijksrelaties (BZK) en Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieu (VROM). Exploïtatie, management en onderhoud worden gecoördineerd door het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM). NRG is verantwoordelijk voor het technisch uitvoerend beheer van de gamma module van het NMR. Hieronder vallen de volgende taken: • Het dagelijks controleren van het functioneren van de gamma-module • Preventief en correctief onderhoud van de meetstations • Het coördineren van het herinstalleren en verplaatsen van meetstations • Het preventief en correctief onderhoud aan de computer systemen • Het dagelijks controleren van het functioneren van de datacommunicatieverbindingen • Het kalibreren van de in het meetnet opgestelde meetapparatuur
20
Straling van mineralencollecties
Naast de bovengenoemde metingen, werden enkele medewerkers in musea van een persoonsdosismeter voorzien.
Momenteel zijn honderden uraan- en thoriumhoudende mineralen beschreven. Deze mineralen zijn licht radioactief en zenden straling uit. In privé verzamelingen worden regelmatig mineralen als autuniet, torberniet en uraniniet aangetroffen. De hoeveelheid uraan of thorium in een verzameling hangt af van de soort mineralen, de grootte van de verzamelstukken en het aandeel van het mineraal in de verzamelstukken. Daarnaast kan de verzameling mineralen bevatten, waarvan bekend is dat zij belangrijke insluitingen kunnen hebben van uraan- of thoriumhoudende mineralen.
De resultaten van dit onderzoek kunnen als volgt worden samengevat: • Op basis van de tijd die particulieren in de nabijheid van hun collecties doorbrengen, is de stralingsdosis voor een privé verzamelaar bepaald op een mediane waarde van 0,04 mSv per jaar. De spreiding hierin is echter groot en varieert van 0 tot 0,5 mSv. • Uit de metingen bij de musea kan worden afgeleid dat een gemiddelde bezoeker een stralingsdosis van ongeveer 0,01 mSv per bezoek ontvangt. • Medewerkers van het museum ontvangen een hogere dosis dan bezoekers vanwege de langere verblijftijden. Daarnaast hebben zij toegang tot plaatsen in het museum waar de stralingsniveaus en de radonconcentraties hoger zijn, zoals bijvoorbeeld in de opslagruimten. Gebaseerd op een realistisch scenario is een jaardosis van ongeveer 0,3 mSv berekend. Deze waarde ligt onder de door de overheid gestelde dosislimiet van 1 mSv per jaar. Gezien de mogelijke variatie in het veronderstelde scenario lijkt nadere aandacht voor deze groep medewerkers op zijn plaats.
Voorbeelden uit deze categorie zijn tantaliet, zircoon en monaziet. Van deze laatste zijn variëteiten bekend die meer dan 30% thorium bevatten. Door in de directe nabijheid van deze mineralen te verblijven, wordt men blootgesteld aan een kleine hoeveelheid straling. De stralingsdosis die men ontvangt, wordt voornamelijk veroorzaakt door gammastraling en inademing van kortlevende radondochterproducten. NRG heeft een studie uitgevoerd waarbij 25 privé verzamelaars waren betrokken. Hierbij is de gemiddelde radonconcentratie over een periode van 2 tot 3 maanden bepaald. De stralingsdosis is gemeten aan de buitenkant van ladekasten, vitrines en vitrinekasten e.d. waarin de verzamelaars hun mineralen tentoonstellen. Daarnaast zijn drie musea in de studie betrokken.
Torbernite
Torbernite
21
Carnotite
Autunite
Uitgebreid veiligheidsniveau in petrochemische industrie
Het bedrijven van een petrochemische installatie is in het algemeen niet mogelijk zonder het accepteren van een bepaald risico. In de afgelopen decennia zijn er methoden ontwikkeld om deze risico’s te inventariseren en te kwantificeren in termen van kansen en gevolgen. Onder andere door de IAEA (International Atomic Energy Agency) zijn er voor de nucleaire industrie wereldwijd methoden gestandaardiseerd. NRG hanteert deze methoden en past deze toe op zowel nucleaire als op niet nucleaire objecten, zoals installaties in de petrochemische industrie. De door NRG gehanteerde methode bestaat uit het identificeren van potentieel gevaarlijke situaties voor mensen in de omgeving, eigendommen of het milieu. Door een ongevalscenario wordt het potentiële gevaar een realiteit.
De eerste gebeurtenis in een ongevalscenario wordt de begingebeurtenis genoemd, bijvoorbeeld een pijpbreuk, of het uitvallen van een roerwerktuig in een chemische reactor. Faalgebeurtenissen volgend op de begingebeurtenis zorgen ervoor dat de verstoring resulteert in een ernstig ongeval. Voorbeelden van de faalgebeurtenissen zijn bijvoorbeeld het falen van een veiligheidssysteem of het falen van de operator.
Door het gebruik van deze technieken krijgt de beheerder van een chemisch bedrijf inzicht in de kritische onderdelen van het proces en de bedrijfsvoering en in de zwaktes van het ontwerp en van de procedures. Dit heeft geresulteerd in een aantal verbeteringen in werkprocessen, bijvoorbeeld, bij de beveiliging tegen ‘runaway’ reacties, procedures voor het ontladen van tankwagens. Een ander belangrijk resultaat is dat bij trainingen voor operators op dit moment meer aandacht wordt besteed aan die werkzaamheden, die voor de veiligheid het meest kritisch zijn.
22
Voorkomen van olierampen
Deze techniek zou ook voor oliedetectie toegepast kunnen worden. Omdat neutronen sterk worden geremd door water, moet worden bepaald op welke wijze er onder water zinvolle metingen uitgevoerd kunnen worden. Voordat er dure experimentele opstellingen gebouwd worden, heeft Shell daarom de hulp van NRG ingeroepen. NRG heeft uitgebreide ervaring met computersimulaties van nucleaire systemen en heeft ook in het verleden simulaties uitgevoerd voor Shell. In nauwe samenwerking met Shell is er een gedetailleerd model gebouwd van zo’n californium neutronenbron gecombineerd met detector, die speciaal geschikt is voor het doen van onderwater metingen. Uit de resultaten van de simulaties blijkt nu, dat het mogelijk is om in zeewater te meten en om het scheidingsvlak tussen olie en water met voldoende nauwkeurigheid te bepalen, zelfs achter een scheepswand met een dikte van 1,5 cm.
Het transport van grote hoeveelheden olie in enkelwandige schepen is niet van gevaar ontbloot. De beelden van de Spaanse kust spreken wat dat betreft boekdelen. Meteen is ook duidelijk geworden, dat er ook onder de waterspiegel gevaren van olielekkage dreigen. Veel schepen die in de 2e wereldoorlog getorpedeerd zijn, liggen met nog gevulde olietanks op de zeebodem. Na tientallen jaren wordt de toestand van deze schepen steeds slechter, wat tot plotselinge onvoorziene olierampen zou kunnen leiden. Dit is de aanleiding van plannen van de Noorse overheid om de olie te laten verwijderen uit de scheepswrakken in de Noorse fjorden. Lichten van de wrakken is geen optie, omdat de kans reëel is, dat de schepen breken tijdens het optakelen. De olie kan onder water verwijderd worden door gespecialiseerde bedrijven, maar om deze actie succesvol te laten verlopen, is het noodzakelijk om precies te weten in welke tanks zich olie bevindt en tot welk niveau.
De eerste resultaten van metingen van Shell in een speciaal gebouwde testopstelling geven aan, dat de simulaties een goede beschrijving geven van de werkelijkheid. De meettechniek zal daarom in de zomer van 2003 ingezet worden bij het leegpompen van wrakken in de Noorse wateren. NRG expertise draagt op deze wijze bij aan het voorkomen van nieuwe olierampen.
Voor het meten van vloeistofniveaus in stalen vaten heeft Shell een meettechniek ontwikkeld, die gebaseerd is op detectie van door de vloeistof gereflecteerde neutronen uit een californium neutronenbron.
23
Jaarrekening 2002
Balans per 31 december 2002 (in € x 1000) Activa
2002
2001
942 410 18
1.024 616 18
1.370
1.658
4.168 6.855 12.726
4.062 5.340 19.164
23.749
28.566
25.119
30.224
Passiva
2002
2001
Vennootschappelijk kapitaal
2.779
4.389
Voorzieningen
2.855
2.561
Kortlopende schulden
19.485
23.274
Totaal
25.119
30.224
2002
2001
8.646 32.588 106 247
8.411 28.590 2.528 221
41.587
39.750
22.656 702 19.295
18.979 884 18.849
42.653
38.712
-/- 1.066
1.038
351
446
-/- 715
1.484
Vaste activa Vaste activa Materiële vaste activa Financiële vaste activa Vlottende activa Onderhanden werk Vorderingen en overlopende activa Liquide middelen
Totaal
Resultatenrekening (in € x 1000) Bedrijfsopbrengsten Basis-, ENGINE- en Samenwerkingsfinanciering Staat der Nederlanden Opdrachten en overige financiering Toe-/afneming onderhanden werk Geactiveerde productie eigen bedrijf
Bedrijfslasten Personeelskosten Afschrijvingen Overige bedrijfskosten
Bedrijfsresultaat Financiële baten en lasten Resultaat
24
Colofon
NRG Management Team Algemeen Directeur Dr. Ir. D.G. ten Wolde
Externe Beoordelingscommissie nucleair onderzoek Ir. M. van der Borst, EPZ Dr. H.D.K. Codée, COVRA Prof.dr. ir. T.H.J.J. van der Hagen, IRI, TU Delft Ir. M.H. Knaap, Min. VROM Ir. G.R. Küpers, Kandt Management Mrs. mr. A. van Limborgh, Min. VROM Ir. P.H.M. te Riele, Urenco Mrs. dr.ir. A.M.C. van Rijn, Min. EZ Ir. G.C. van Uitert, Min. EZ Ir. J.J. Veenema Prof.dr.ir. A.H.N. Verkooijen, IRI, TU Delft
Plv. Algemeen Directeur Ir. A.M. Versteegh Productgroepmanagers Plant Performance & Technology Ir. G.M. van Dijk Materials, Monitoring & Inspection Ir. B. van der Schaaf, Fuels, Actinides & Isotopes Dr. R.P.C. Schram Radiation & Environment Ir. J. van der Steen, Irradiation Services Ir. P.M. Stoop
Redactie Coördinatie en eindredactie Mw. J.M.J. Jenniskens
Staf Quality, Safety & Environment Ir. J.P. Boogaard
Grafische vormgeving en druk Style Design
Human Resources Mw. drs. E. Eggermond Communications Mw. J.M.J. Jenniskens Finance & Commercial Services P.J. Sayers Business Development and Sales Ir. A.M. van Dort
Petten Secretariaat Westerduinweg 3 P.O. Box 25 1755 ZG Petten telefoon: 0224 - 56 40 80 fax: 0224 - 56 89 12 e-mail:
[email protected]
Arnhem Secretariaat Utrechtseweg 310 P.O. Box 9035 6800 ET Arnhem telefoon: 026 - 356 60 09 fax: 026 - 351 80 92 e-mail:
[email protected]
www.nrg-nl.com
25
