Nucleaire technologie en innovatie

De ontwikkeling en toepassing van nucleaire technologie vraagt om meer dan kennis van reactoren alleen. Materialen, corrosie en levensduur, sensoren, monitoring, systeemintegratie, digitalisering en het verantwoord beheer van radioactief afval zijn bepalend voor veilige, betrouwbare en industrieel toepasbare systemen.

TNO ondersteunt technologieontwikkelaars, bedrijven en overheden met onderzoek, technologieontwikkeling, testen en validatie. Daarbij combineren we expertise op het gebied van reactor- en systeemtechnologie, materialen, sensoren, monitoring, digitalisering en maritieme technologie. Deze kennis zetten we in voor bestaande nucleaire installaties, geavanceerde SMR’s en generatie IV-reactoren en voor innovatieve toepassingen in de industrie, maritieme sector en offshore omgeving. Zo helpen we om nucleaire concepten te vertalen naar veilige, betrouwbare en industrieel toepasbare systemen.

Small Modular Reactors

SMR’s zijn kleinere reactoren die modulair kunnen worden gerealiseerd. TNO onderzoekt waar en onder welke voorwaarden deze reactoren meerwaarde kunnen bieden, bijvoorbeeld voor:

• productie van elektriciteit;
• levering van hoge-temperatuurwarmte aan de industrie;
• gecombineerde productie van warmte en elektriciteit;
• productie van waterstof of andere energiedragers;
• regionale energiesystemen en industriële clusters;
• maritieme en offshoretoepassingen.

Daarbij maken we onderscheid tussen watergekoelde generatie III-SMR’s, die grotendeels voortbouwen op bestaande reactortechnologie, en geavanceerde SMR’s en generatie IV-reactoren. Bij deze laatste groep liggen aanvullende innovatievragen rond materialen, koelmiddelen, splijtstoffen, meet- en regelsystemen, veiligheid en toepassingen naast elektriciteitsproductie.

TNO en NRG PALLAS hebben met het energiesysteemmodel OPERA onderzocht welke rol SMR’s kunnen spelen bij de productie van elektriciteit en industriële proceswarmte in Nederland.

Lees meer over de mogelijke rol van SMR’s in het energiesysteem.

Technologieontwikkeling en innovatieve toepassingen

TNO ondersteunt niet alleen de toepassing van kernenergie voor de elektriciteitsvoorziening, maar werkt ook aan kennis en technologie voor innovatieve nucleaire toepassingen in de industrie, maritieme sector en offshore omgeving.

Daarbij combineren we expertise op het gebied van:

• reactor- en systeemtechnologie;
• integratie van elektriciteit, warmte en waterstofproductie;
• thermohydraulica en stromingsmodellering;
• materialen, corrosie en levensduur;
• sensoren, instrumentatie en regelsystemen;
• monitoring, inspectie en diagnostiek;
• veiligheid en risicobeheersing;
• digitalisering, simulatie en data-analyse;
• robotica en autonome systemen;
• maritieme en offshoretechnologie.

Deze combinatie van expertise helpt technologieontwikkelaars en gebruikers om concepten voor bestaande nucleaire installaties, geavanceerde SMR’s en generatie IV-reactoren te vertalen naar veilige, betrouwbare en industrieel toepasbare systemen.

Materialen, componenten en levensduur

Nucleaire installaties stellen hoge eisen aan materialen en componenten. Hoge temperaturen, druk, straling en contact met bijzondere koelmiddelen kunnen het gedrag en de levensduur van materialen beïnvloeden.

TNO beschikt over expertise en testmogelijkheden voor schadeonderzoek, materiaalonderzoek, mechanische beproeving, chemische analyse, corrosietesten, coatings en verbindingstechnieken. Omstandigheden kunnen versneld worden gesimuleerd om corrosiegedrag, levensduur en mogelijke faalmechanismen te onderzoeken.

Deze kennis kan worden ingezet voor:

• materiaalkeuze en kwalificatie;
• analyse en preventie van schade en falen;
• corrosie-, erosie- en slijtageonderzoek;
• lassen, solderen en andere verbindingstechnieken;
• levensduurvoorspelling en levensduurverlenging;
• ontwikkeling en validatie van componenten;
• selectie van relevante meet- en inspectietechnieken;
• begrip van de chemie van gesmolten zouten;
• inspectie- en onderhoudsstrategieën.

Door materiaalonderzoek te combineren met sensoren en monitoring kunnen veranderingen in temperatuur, rek, trillingen en materiaaleigenschappen tijdens de bedrijfsvoering worden gevolgd. Zo kunnen verouderingsmechanisme, degradatie en mogelijke faalmechanismen eerder worden herkend en kan onderhoud beter worden onderbouwd.

Lees meer over schade-, corrosie- en materiaalonderzoek bij TNO.

Sensoren, instrumentatie en monitoring

Veilige toepassing van nucleaire technologie vraagt om betrouwbare informatie over de toestand van materialen, componenten en systemen. TNO ontwikkelt sensoren, instrumentatie en monitoringsystemen waarmee processen en installaties onder veeleisende omstandigheden kunnen worden gevolgd.

Onze expertise omvat:

• optische, akoestische/ultrasone meettechnologieën;
• glasvezelsensoren;
• monitoring van temperatuur, druk, rek, trillingen en stroming;
• metingen aan materialen en componenten onder veeleisende procesomstandigheden, zoals extreme temperaturen;
• structurele conditiebewaking (structural health monitoring);
• detectie van stoffen, deeltjes en straling;
• integratie van sensoren in componenten en installaties;
• verwerking en interpretatie van meetgegevens;
• ontwikkeling van instrumentatie- en regelsystemen;
• experimentele validatie en kalibratie van sensoren en instrumentatie.

Monitoring is niet alleen gericht op het verzamelen van afzonderlijke meetwaarden. Het doel is om installaties voldoende observeerbaar te maken om afwijkingen, degradatie en verstoringen tijdig te herkennen, de gevolgen voor essentiële functies te beoordelen en operators te ondersteunen bij interventie en herstel.

Nucleaire technologie voor maritieme en offshore toepassingen

Nucleaire technologie kan op termijn mogelijkheden bieden voor de voortstuwing en energievoorziening van schepen en offshore-installaties met een grote en langdurige energievraag. Toepassing op zee brengt tegelijkertijd specifieke vraagstukken met zich mee rond veiligheid, ontwerp, platformintegratie, bemanning, regelgeving, toezicht, aansprakelijkheid, haventoegang en maatschappelijke acceptatie.

TNO is betrokken bij NuclearDrive, een Nederlands koploperproject binnen de Sectoragenda Maritieme Maakindustrie. Het project onderzoekt hoe nucleaire energie kan worden toegepast in de maritieme sector, in het bijzonder voor de aandrijving van schepen. Bedrijven, kennisinstellingen en overheidsorganisaties werken daarin samen aan de technische en praktische haalbaarheid. Daarbij wordt onder meer gekeken naar reactortechnologie, veiligheid, regelgeving en economische haalbaarheid.

Binnen TNO wordt nucleaire voortstuwing multidisciplinair benaderd. Maritieme en structurele integratie wordt gecombineerd met analyses van missieprofielen, operationele omstandigheden, veiligheid, beschikbaarheid, logistiek en besluitvorming onder verstoring. Sensoren en monitoringsystemen zijn daarbij belangrijk om de technische conditie en veilige werking van reactor, voortstuwingssysteem en platform integraal te kunnen bewaken. De werkzaamheden binnen NuclearDrive omvatten ook vraagstukken rond regelgeving, toezicht en aansprakelijkheid.

Lees meer over het NuclearDrive-project.

Nucleaire energie voor defensie en vitale toepassingen

Nucleaire energiesystemen kunnen op termijn relevant zijn voor militaire bases, afgelegen locaties, maritieme platforms en andere toepassingen waar langdurige beschikbaarheid, strategische autonomie en leveringszekerheid belangrijk zijn.

TNO ondersteunt de beoordeling van deze toepassingen vanuit de operationele behoefte. We onderzoeken waar een nucleaire optie toegevoegde waarde kan hebben en onder welke voorwaarden deze verantwoord kan worden ingezet. Daarbij kijken we onder meer naar missie- en gebruiksscenario’s, energiebehoefte, beschikbaarheid, logistiek, personeel, veiligheid, beveiliging, continuïteit en herstelbaarheid.

De kracht van TNO ligt in het verbinden van deze operationele vraagstukken met kennis van energiesystemen, reactoren, maritieme technologie, materialen, sensoren, fysieke-en cybersecurity en systeemintegratie. Zo kan een nucleaire optie worden vergeleken met alternatieven en worden beoordeeld op operationele waarde, technische haalbaarheid en randvoorwaarden voor veilige inzet.

De activiteiten zijn gericht op energieopwekking en direct daaraan gekoppelde toepassingen, zoals voortstuwing. Onderzoek naar nucleaire wapens of offensieve toepassing daarvan valt buiten deze scope.

Technologie en beleid in samenhang

Technologische ontwikkeling staat niet op zichzelf. De toepassing van nucleaire technologie vraagt ook om keuzes rond maatschappelijke inbedding, kennisontwikkeling en samenwerking.

Lees meer over beleid en besluitvorming rond nucleaire technologie.

Samenwerken met TNO

Wil je weten welke rol nucleaire technologie kan spelen in jouw industriële proces, schip, offshore- of defensietoepassing? Of zoek je een onafhankelijke partner voor technologieontwikkeling, materialen, sensoren of monitoring?

Neem contact op met TNO om de mogelijkheden voor onderzoek, innovatie en samenwerking te bespreken.