Door de toevoeging van een nieuwe koude bron in de onderzoeksreactor van het TU Delft Reactor Institute zijn er meer en beter bruikbare neutronen beschikbaar voor onderzoekers.
Klimaatpionier: TU Delft Reactor Institute
De uitdaging: veel onderzoekers op het gebied van duurzaamheid willen gebruik maken van neutronen uit een kernreactor, maar die zijn schaars.
De oplossing: door een nieuwe koude bron in de onderzoeksreactor van de TU Delft zijn er meer en beter bruikbare neutronen beschikbaar.
In de onderzoekshal van het TU Delft Reactor Institute staat een wonderlijk apparaat. Het is een metalen blok van ongeveer 1 bij 1 meter met zes grote buizen: aan elke zijkant drie. Het blijkt een replica van de reactorkern: het gedeelte van de kernreactor waar het uranium wordt gespleten en dat in water het kenmerkende blauwe licht afgeeft.
De maquette is speciaal gebouwd voor de heropening van de Hoger Onderwijs Reactor (HOR) van de Technische Universiteit Delft, die de afgelopen jaren een grondige renovatie onderging. Bij wijze van opening trok de rector magnificus op 17 oktober aan een touwtje in maquette, waardoor een blauw licht ging branden. Wetenschapper Jeroen Plomp, die begin oktober een rondleiding geeft ter ere van de renovatie, doet het alvast even voor. ‘Ah, hij werkt! Da’s alvast mooi.’
Batterijen en vleesvervangers
Na de tien jaar durende renovatie – kosten: 130 miljoen euro – is de HOR weer een state-of-the-art-onderzoeksfaciliteit, aldus de universiteit. De zogeheten koude bron (35 miljoen euro) is de belangrijkste nieuwe toevoeging. Op de maquette zie je de deze duidelijk zitten: als een soort stoompijpje boven op één van de buizen.
Eerst nog even kort de werking van een kernreactor uitgelegd. In een kernreactor doen zich gecontroleerde kernsplijtingen voor, waarbij een uranium atoomkern wordt beschoten met een neutron, een deeltje zonder elektrische lading dat deel uitmaakt van een atoom. Het uranium splijt hierdoor in twee lichtere kernen. Bij deze reactie komen enorme hoeveelheden energie vrij en worden er diverse nieuwe neutronen uitgestoten.
In Delft zijn ze niet geïnteresseerd in de energie, maar juist in die nieuwe neutronen waarmee ze er onderzoek kunnen uitvoeren. De HOR produceert dan ook geen elektriciteit, maar is alleen bedoeld voor wetenschappelijk onderzoek.
Wetenschappers gebruiken neutronen om de structuur van materialen op het kleinste niveau te bestuderen. Dat is nuttig voor de ontwikkeling van nieuwe materialen. Zo dragen neutronen bij aan onderzoek naar kankerbehandelingen, lithiumbatterijen, zonnecellen en zelfs vleesvervangers.
Koude bron
Jeroen Plomp is hoofd van de instrumentengroep van TU Delft Reactor Institute, en neemt het bezoek mee in de onderzoeksreactor om de nieuwe koude bron te laten zien. Zo’n rondleiding gaat gepaard met een hoop protocollen. Van de veiligheidsinstructies met geluidsfragmenten van alle verschillende alarmen in de hal, tot – grapje van Plomp – het verzoek of we nergens aan willen likken. De ondertoon: spullen zijn hier potentieel radioactief, dus nergens aankomen.
Via een knalgele luchtdruksluis kom je de reactorhal binnen. Het is een hoge koepel met in het midden een grote bak met water, de ‘zwembadreactor’. Je moet twee hoge trappen op om er goed in te kunnen kijken.
Vanachter een plexiglazen wand zien we water, een hoop apparatuur en op 8,5 meter diepte een blauw gloeiende kern – de zogeheten Cherenkovstraling – als ware het een schatkist in een Disneyfilm. De koude bron is vanaf hier een klein, nauwelijks zichtbaar tuutje. Toch is het een echte ‘gamechanger’ in het onderzoek, legt Plomp uit.
‘In die bron is het min 250 graden Celcius. Dat komt door het vloeibaar waterstof dat erin zit, dat weer wordt gekoeld door gasvormig helium. Als de neutronen door die bron heen gaan, botsen ze met het koude waterstof en vertragen ze. En met langzame neutronen kun je sneller onderzoek doen. Waar we eerst een dag moesten meten voor een bepaald resultaat, kan dat nu in minuten. Dat is een gigantisch verschil.’
Dat onderzoek zit veel in de hoek van klimaat en duurzaamheid, zegt hoogleraar kernenergie Jan Leen Kloosterman. ‘Zo kijken we hier naar zonnecellen. Als je zonnecellen lange tijd gebruikt op bijvoorbeeld een zonnepaneel, ondervinden ze op een gegeven moment schade. Met positronen, ook een product van kernsplijting, kunnen we precies zien waar de schade zit en wat voor type schade er is. Zo kun je in de toekomst betere zonnecellen maken.’
En dan is er nog het paradepaardje, zoals instituutsdirecteur Wim Koppers het zelf noemt: onderzoek naar vleesvervangers. Koppers: ‘De structuur van vlees bepaalt in grote mate hoe je bijvoorbeeld biefstuk ervaart. Als je dus weet hoe die structuur in elkaar zit, kun je dat ook gebruiken voor de ontwikkeling van kunstmatig vlees.’
Volle mailbox
Mooi nieuws dus. Al zijn de nieuwe onderzoeksmogelijkheden ook even wennen voor het Delftse Reactor Institute. Jeroen Plomp: ‘We zijn veranderd van een leuke kleine onderzoeksreactor waar we vooral intern veel onderzoek doen, naar een serieuze onderzoeksfaciliteit in Europa waar veel vraag naar is. Er is maar een handjevol van dit soort plekken in Europa. Dus mijn mailbox raakt steeds voller met berichten van mensen die hier willen komen meten.’
Dat is leuk, maar ook lastig, zegt Plomp. Want wie geef je meettijd? ‘Dat is hier een actuele discussie. Want een student uit Twente bokst op tegen een grote multinational, terwijl ze hier allebei graag metingen willen doen.’
Om dit soort afwegingen zo goed mogelijk te maken, is het Reactor Institute bezig om een commissie op te tuigen die de aanvragen zal behandelen. ‘Maar we blijven een onderzoeksreactor, dus het zou zomaar kunnen dat de student uit Twente voorrang krijgt.’
Schrijf u in voor onze middagnieuwsbrief
Met de gratis nieuwsbrief EW middag wordt u dagelijks bijgepraat met commentaren en achtergronden bij de belangrijkste nieuwsverhalen.
