ProSafe-SLS biedt ultieme reactorbeveiliging voor Reactor Instituut Delft

Een pareltje. Zo mag je de onderzoeksreactor van het Reactor Instituut Delft wel noemen. Het instituut is wereldwijd toonaangevend met de ontwikkeling en productie van instrumenten voor onderzoek met neutronen en gammastraling. Om die parel ook voor de toekomst veilig te stellen én nog meer te laten glanzen, wordt de infrastructuur rond de reactor verbeterd en uitgebreid. Op die manier wordt er beter ingespeeld op huidige en toekomstige onderwijskundige, wetenschappelijke en maatschappelijke vraagstukken. Als onderdeel hiervan is ook de beslissingslogica van het reactorbeveiligingssysteem vervangen. “Voor een omgeving als deze geldt: Keep it safe & simple”, aldus Niels van Wijk van de TU Delft. “Juist door het simpel te houden, kan zo’n unieke omgeving superveilig worden gemaakt. Daarom hebben we gekozen voor het ProSafe-SLS-systeem van Yokogawa, dat door de overheid werd goedgekeurd voor toepassing in onze nucleaire omgeving.”

In een reguliere kerncentrale komt warmte vrij bij kernsplijting; met deze warmte wordt stoom gegenereerd en vervolgens elektriciteit opgewerkt. De Delftse reactor daarentegen is een echte onderzoeksreactor. Hier komt uiteraard ook warmte vrij, maar de belangstelling gaat uit naar de neutronen en gammastraling die worden opgewekt en gebruikt om wetenschappelijke experimenten mee uit te voeren. Die experimenten zijn voor een groot aantal bedrijven in de voedingsmiddelen-, micro-elektronica-, staal- en kunststofindustrie van groot belang voor de ontwikkeling van hun producten. Ook voor de gezondheidszorg is het Reactor Instituut Delft (RID) van grote waarde. Samen met academische ziekenhuizen wordt gewerkt aan het ontwikkelen van diagnostische en behandeltherapieën voor het bestrijden van onder meer kanker. Tenslotte leidt het neutronen-onderzoek van het RID voor de energiesector tot efficiënte en betaalbare elektriciteitsopslagmethodes met waterstof en batterijen. Deze onderzoekslijn is cruciaal voor de energietransitie en zeer interessant voor onder meer de elektrische auto-industrie. De innovatieve faciliteiten en instrumenten van het Reactor Instituut Delft zijn beschikbaar voor onderzoekers bij Nederlandse universiteiten en bedrijven.

Nieuw niveau door upgrade en vernieuwing

Om de onderzoeksreactor van het Reactor Instituut Delft een stuk preciezer en breder inzetbaar te maken, wordt binnen het OYSTER-project een upgrade en vernieuwing van de reactor uitgevoerd. Hierbij wordt de neutronenbron van de Delftse reactor gekoppeld aan een koeling met vloeibaar waterstof. Hiermee worden de neutronen geremd en ’stuurbaar’ gemaakt in bundels.

Grote winst zit in de mogelijkheid om het gedrag van neutronen beter te kunnen manipuleren, ondanks hun fysische ongrijpbaarheid. Er ontstaan ook nieuwe alternatieven om te meten zodat het zelfs mogelijk wordt real-time de productie van materialen en voedingsstoffen te volgen. Daarnaast worden de bestaande methodes een factor honderd beter. Het resultaat? Dat is veelzijdig: door vernieuwing behoudt RID de aansluiting bij internationale topinstituten in de wereld en krijgt het wetenschappelijk onderzoek bij de TU Delft én daarop gebaseerde productontwikkeling in Nederland en daarbuiten een belangrijke impuls. Daarnaast kunnen nieuwe behandelmethodes in de gezondheidszorg worden ontwikkeld en - last but not least - ontstaan er nieuwe mogelijkheden bij energieopwekking en -opslag. In een wereld die in het teken staat van energietransitie trek je dan al snel de aandacht.

Vernieuwing in de nucleaire wereld

Met de upgrade en vernieuwing van de reactor is ook het reactorbeveiligingssysteem vervangen. Niels van Wijk: “Dit systeem is bedoeld om aan de hand van een groot aantal sensorgegevens, waaronder die van stralingsmonitoren en drukmeters, systemen te activeren die voorkomen dat veiligheidsgrenzen worden overschreden. In geval van een risico, besluit de beslissingslogica van het beveiligingssysteem welke maatregelen nodig zijn.” Tot voor kort werd hiervoor gebruik gemaakt van bestaande relais-gebaseerde logica. Niels van Wijk vervolgt: “Vernieuwingen in de nucleaire wereld – zeker als het om beveiligingssystemen gaat – zijn niet alledaags en vergen de betrokkenheid van de toezichthouder Autoriteit Nucleaire Veiligheid en Stralingsbescherming (ANVS). Deze ziet erop toe dat de nucleaire veiligheid en stralingsbescherming in Nederland aan de hoogste eisen voldoen.”

ProSafe-SLS: intrinsiek veilig en volledig voorspelbaar

Voor het nieuwe reactorbeveiligingssysteem werden verschillende systemen vergeleken. “Met PLC-gebaseerde systemen zijn er altijd checks nodig om te controleren of die nog veilig zijn”, aldus Niels van Wijk. “Met ProSafe-SLS bood Yokogawa echter een interessante alternatief dat intrinsiek veilig is. Het was voor ons een nieuwe technologie die wel op de hoogste veiligheidslijn zou worden ingezet. Maar de technologie is 100 procent transparant en biedt beslissingslogica op basis van een magnetische kern. De werking is daarmee gebaseerd op fysische principes die volledig traceerbaar en voorspelbaar zijn. Bovendien is de werking van het ProSafe-SLS-systeem niet gebaseerd op software.”

Als product is ProSafe-SLS niet gecertificeerd voor nucleaire toepassingen terwijl het concurrerende systeem dat wel was. Het samengestelde systeem dat Yokogawa aanbood, is echter wel door de toezichthouder goedgekeurd. Niels van Wijk hierover: “De ‘keep-it-safe-and-simple’ oplossing van Yokogawa bleek de beste, meest betrouwbare en veilige aanpak. Daarbij werd wel als eis gesteld dat de bedrijfsprocessen die Yokogawa hanteert bij het bouwen van het systeem ook moeten voldoen aan nucleaire standaarden. Dit heeft Yokogawa in samenwerking met RID bij TÜV Rheinland laten certificeren. Ook de eindafname bij Yokogawa is onder toezicht gebeurd.”

Goedkeuring overheid voor nucleaire toepassing

Omdat de vernieuwing van het beveiligingssysteem een aanpassing is aan de hoogste reactorbeveiligingsklasse, moest de voorgenomen keuze ook worden voorgelegd aan de toezichthouder. “Nadat Yokogawa had laten zien wat zij konden en de oplossing ook door TÜV was gecertificeerd, is volledig open en transparant met het reactorinstituut en de toezichthouder gecommuniceerd. Al in het begin liet Yokogawa weten de nucleaire standaarden te zullen volgen. Dat statement, in combinatie met de voorgestelde aanpak, gaf alle vertrouwen om de opdracht aan Yokogawa te verstrekken. Er werd daarbij verlangd dat Yokogawa’s bedrijfsprocessen door een onafhankelijke partij gecertificeerd werden voordat de reactor weer opstart. En dat is inmiddels ook succesvol door het bedrijf afgerond. De gekozen oplossing met ProSafe SLS wordt gezien als een mooi voorbeeld hoe commercieel verkrijgbare apparatuur (COTS – commercial off-the-shelf) in een nucleaire applicatie kan worden toegepast.”

Na de goedkeuring is het oude systeem draad voor draad verwijderd en ProSafe-SLS geïnstalleerd. De eerste inschakeling was succesvol en een uitgebreid testprotocol resulteerde in een eveneens succesvolle Site Acceptance Test. Ook zijn alle solenoïdes vervangen door een betrouwbaarder type en configuratie. Hiermee is een mooie stap gezet voor een langdurige en veilige werking van deze toonaangevende onderzoeksfaciliteit. Claudy de Groote van Yokogawa: “De succesvolle uitvoering van dit project benadrukt onze nauwe betrokkenheid bij de Nederlandse én internationale nucleaire markt en de eisen die daarin worden gesteld. Met unieke technologie, open en transparante communicatie en een uitmuntende kennis van safety is deze samenwerking met RID een mooi voorbeeldproject dat de meerwaarde van Yokogawa voor nucleaire projecten toont.”

Meer informatie

Wilt u meer informatie over deze case of ProSafe-SLS? Neem dan contact op met de afdeling marketing in Nederland via marketing.nl@yokogawa.com.