Kernreactoren zullen nodig zijn om over te schakelen naar een koolstofarme toekomst, maar ze zijn tijdrovend en duur om te plannen en te bouwen, dus een voorsprong nemen op toekomstige vereisten is van cruciaal belang. Marc Ernoult van de Paris-Saclay University, Orsay, Frankrijk en zijn medewerkers hebben een model opgesteld dat rekening houdt met de 'diepe onzekerheden' van onze nucleaire toekomst en mogelijke abrupte veranderingen in de behoefte aan hulpbronnen. Dit werk is gepubliceerd in het EDP Sciences-tijdschrift EPJ Nuclear Sciences &Technologies.

Frankrijk haalt een groter deel van zijn energie uit nucleaire bronnen dan enig ander land (70,6% in 2020), maar zelfs daar is nucleaire planning kwetsbaar voor plotselinge verschuivingen, ook die in de publieke opinie. Uitbreiding van kernenergie in de jaren 2000 leidde tot angst voor een tekort aan natuurlijk uranium en plannen om natriumgekoelde snelle reactoren (SFR's) in te zetten die veel minder natuurlijk uranium gebruiken dan de oudere, goedkopere drukwaterreactoren (PWR's). Na de snelle verschuiving in de publieke opinie als gevolg van de ramp in Fukushima in 2011, vervingen zorgen over de kosten van SFR's die over de beschikbaarheid van natuurlijk uranium, en het ASTRID-project (Advanced Sodium Technological Reactor for Industrial Demonstration), dat wordt gezien als de eerste fase van SFR-implementatie in Frankrijk, werd stopgezet in 2019.

Natriumgekoelde reactoren vereisen een veel grotere accumulatie van plutonium dan PWR's, waar plutoniumrecycling alleen nodig is om de hoeveelheid ervan tijdens de splijtstofcyclus te stabiliseren. Het kan relatief eenvoudig zijn om de brandstofbehoefte te modelleren, zelfs in de volgende eeuw, als kan worden uitgegaan van een stabiele toestand of een geleidelijke overgang tussen reactortypen, maar dit is niet mogelijk; het toekomstige traject is zeer onzeker en een plotselinge omkering van de huidige positie kan niet worden uitgesloten. En, zoals Ernoult uitlegt:"Het duurt tientallen jaren om te reageren op een verandering van doelstellingen:dit is snel op de schaal van de brandstofcyclusfysica, maar erg traag in vergelijking met mogelijke veranderingen in politieke opvattingen of de industriële omgeving."

In deze nieuwe studie modelleerden Ernoult en zijn collega's de recycling van plutonium in de Franse vloot van kernreactoren tot 2140 met behulp van een optimalisatie-algoritme. Ze volgden drie scenario's, elk met een abrupte beslissing om op een ander tijdstip over te schakelen van de PWR's met laag plutonium naar de SFR's met hoog plutonium. De trajecten van brandstofverbruik en energieproductie werden vergeleken met een traject waarbij er onmiddellijk werd gekozen om SFR's in te zetten en met een traject waarbij helemaal geen SFR's werden gebruikt. "Dit is de eerste scenariostudie waarin dit soort snelle veranderingen halverwege de gevolgde periode is opgenomen", voegt Ernoult toe.

Uit de analyse bleek dat het nodig zal zijn om 30 jaar voordat de eerste SFR's aan boord zullen komen, een strategie voor multirecycling van plutonium te implementeren om knelpunten te voorkomen en de hoeveelheid plutonium die niet wordt gebruikt, tot een minimum te beperken. Hoewel kosten en levensduur van de reactor nog in het model moeten worden opgenomen, concluderen Ernoult en zijn collega's dat het mogelijk moet zijn om één strategie te kiezen en na te streven en toch te weten dat 'onomkeerbare spijt' kan worden vermeden als latere omstandigheden leiden tot een overstap naar een andere.