Fundamentele sekuriteitsprobleme

in die hoë-temperatuur reaktor en besondere tekorte in die THTR-300

Lothar Hahn - Junie 1986

Aan die veronderstelde "inherente" sekuriteit van die HTR

Sedert die begin van hoë-temperatuur reaktor ontwikkeling het belangstellendes probeer om aan die publiek voor te stel dat die HTR "inherent" veilig is. Hierdie slim ontwerpte advertensiestrategie het ongetwyfeld 'n mate van sukses gehad, want dit het gelei tot ongekende disinformasie, selfs in die atoomenergie-debat. Soos kwalik enige ander bewering deur die kernindustrie, is dit gebaseer op wetenskaplik onhoudbare aannames en verkeerde gevolgtrekkings.

In tegnologie, veral kerntegnologie, word na 'n stelsel verwys as inherent veilig as dit in sy ontwerptoestand bly uitsluitlik op grond van fisiese en chemiese wette en as dit nie afhanklik is van die werking van aktiewe veiligheidstoestelle wanneer ongelukke hanteer word nie. ingryping van personeel word opdrag gegee (volgens die definisie deur Alwin Weinberg).

Soos bekend het die ligwaterreaktor nie hierdie eienskappe nie. Dit is egter ook heeltemal duidelik dat feitlik alle HTR-konsepte wat tot nou toe ernstig nagestreef is, nie inherent veilig is nie en dat veral die THTR-300 nie hierdie eienskap het nie. Byvoorbeeld, twee van die sentrale veiligheidsverwante vereistes, afskakeling en residuele hitte-verwydering (en dus uiteindelik ook die behoud van splytingsprodukte) is afhanklik van aktiewe veiligheidstoestelle en/of handvatsels indien ernstige ongelukke en beduidende vrystellings van die ) radioaktiewe voorraad moet voorkom word.

As bewys van die beweerde inherente veiligheid noem die HTR-industrie gewoonlik sekere eienskappe waarin die HTR van die ligtewaterreaktor verskil en wat na bewering voordelige uitwerkings in terme van veiligheid het. Die HTR is egter ver van inherent veilig hiervan, want benewens veronderstelde gunstige, het die HTR ook veiligheidsverwante nadelige eienskappe wat ander reaktortipes nie het nie. Die mees gereelde beweerde voordele van die HTR word hieronder aangebied en kommentaar gelewer:

• Eigenschaft: Lae verhouding van drywingsdigtheid tot hittekapasiteit, dws stadiger temperatuurstyging in vergelyking met (in vergelyking met die ligtewaterreaktor of -teler) in die geval van 'n verkoelingsonderbreking.
• kommentaar: Dit is nie korrek nie, maar is slegs van toepassing op gebeurtenisse met sekere verkoelingsfoute. In die geval van die HTR-spesifieke ongelukke van waterindringing, lugindringing en reaktiwiteitsongelukke, is hierdie eiendom van minder belang. As vinnige verkoeling vereis word, is die hoë hittekapasiteit taamlik nadelig.
• Eigenschaft: Hoë temperatuur weerstand van die keramiek brandstof elemente en kern struktuur materiale, geen kern ineenstorting soos B. moontlik met die ligwaterreaktor.
• kommentaar: Die stelling is korrek, maar ignoreer die werklike probleem. Dit gaan nie primêr oor die moontlikheid van 'n kernsmelting nie, maar eerder die vraag of en hoe radioaktiewe splytingsprodukte vrygestel kan word. By temperature bo 1600^o C merkbare proporsies van splitsingsprodukte word vrygestel van die brandstofdeeltjies en van die brandstofsamestellings. Hierdie effek neem toe by selfs hoër temperature, en op die laatste by ongeveer 2500^oC daar massiewe vrystellings in die primêre stroombaan is. Temperature waarteen gevaarlike vrystellings plaasvind, kan in die kern van alle groot en groot hoë-temperatuur reaktore bereik word as gevolg van ongelukke sonder dat die grafiet sy meganiese konsekwentheid verloor. Die stelling dat kernsmeltings nie moontlik is met die HTR nie, is dus misleidend en nie relevant vir die vrystellingsmeganismes nie.
• Eigenschaft: Negatiewe temperatuurkoëffisiënt van reaktiwiteit, maw afname in kragopwekking met toenemende temperatuur.
• kommentaar: Hierdie eienskap is nie spesifiek vir HTR nie, maar is ook teenwoordig in ligtewaterreaktore; sonder hierdie eiendom sou nóg die HTR nóg die ligwaterreaktor goedgekeur word. Die HTR het veral 'n negatiewe temperatuurkoëffisiënt van reaktiwiteit nodig, aangesien in die geval van toevallige verhitting - anders as in die geval van die ligwaterreaktor - die moderator effek behoue ​​bly. Verder kan gestel word dat die temperatuurkoëffisiënt al hoe minder negatief word met toenemende temperatuur, dat die onsekerhede in die kennis van sy verloop terselfdertyd al hoe groter word en dat bo ongeveer 1200^oC sy waardes word nie eksperimenteel geverifieer nie. Nog 'n besondere nadeel van die HTR is dat reaktiwiteitsongelukke moontlik is met vinnige verkoeling.
• Eigenschaft: Binne, fase stabiele, neutron fisiese neutrale koelmiddel helium.
• kommentaar: Dit is korrek dat die verkoelingsgas onsuiwerhede bevat wat kan lei tot korrosieverskynsels op die brandstofsamestellings; daarom moes 'n gasskoonmaakstelsel spesifiek voorsien word om onder meer hierdie onsuiwerhede te verminder. Die ander twee eienskappe van helium (fasestabiliteit, neutronfisiese neutraliteit) is van min relevansie. Andersins kan slegs helium as koelmiddel gebruik word.

Die uiteenlopende oënskynlike veiligheidsvoordele van die HTR moet natuurlik ook vergelyk word met sy spesifieke nadele en veiligheidsprobleme. Sommige van die beweerde positiewe eienskappe wat genoem word, is gebaseer op die keuse van grafiet as moderator en strukturele materiaal. Die eienskappe van grafiet is ook verantwoordelik vir HTR-tipiese en HTR-spesifieke ongeluksmoontlikhede, naamlik grafiet-waterreaksies na waterindringingongelukke (veroorsaak deur stoomgeneratorlekkasies) en grafietbrande na lugindringingongelukke. In die geval van addisionele mislukking van die vereiste veiligheidsfunksies (bv. in die geval van water binnedring: stoomgenerator afskakel, residuele hitte verwydering, reaktor afskakeling), word hierdie insidente nie beheer nie en kan lei tot onbeheerde vrystellings met aansienlike skade in die omgewing van die reaktor. Om onder andere die rede dat hierdie vrystellings vroeër as na 'n suiwer kernverhittingsongeluk plaasvind, kan aanvaar word dat ongelukke wat veroorsaak word deur water- en lugindringende risiko-dominerende ongeluksprosesse by die HTR inisieer.

Benewens hierdie tipe ongelukke, dra sogenaamde reaktiwiteitsongelukke, dit wil sê ongelukke wat veroorsaak word deur wanfunksies in die beheer- en afskakelstangstelsels, aansienlik by tot die risiko van ongelukke in hoëtemperatuurreaktore.

Dit kan as seker beskou word dat die HTR-lobby na die voorvalondersoeke sal verwys as deel van die goedkeuringsproses vir die THTR-300 en die HTR-veiligheidsontledings van die KFA (kernnavorsingsfasiliteit) Jülich ten einde hul bewering te staaf dat die voorvalle genoem beheer word of lei nie tot relevante skade in die omgewing van die stelsel nie, selfs al misluk ander veiligheidstelsels. Daar moet kennis geneem word dat die studies wat tot dusver aangebied is oor die ongeluksrisiko van hoëtemperatuurreaktore voorlopig, onvolledig, grootliks onverseker en wetenskaplik inkonsekwent is. Voordat 'n konsensus selfs denkbaar sou wees of 'n dissens selfs verskraal sou wees, is noodsaaklike elemente en voorvereistes van 'n wetenskaplik-tegniese besprekingsproses nog hangende. B. die kritiese en onafhanklike oorsig, die naspeurbaarheid en die toeganklikheid van die bronne.

Daarbenewens is dit vreemd dat risikostudies tot dusver slegs uitgevoer is op HTR-konsepte wat óf nooit gerealiseer sal word nie (HTR-1160) óf net op papier bestaan ​​het (HTR-500, module), maar die enigste is. in Duitsland bestaande grootskaalse HTR-stelsel, die THTR-300, behalwe vir 'n oppervlakkige kort studie, is daar geen risiko-ondersoek nie.

Kenmerke van die THTR-300 wat nadelig is in terme van veiligheid

'n Veiligheidsverwante assessering van die THTR-300 gebaseer op sy ontwerpkenmerke en konstruksiebeginsels - ongeag enige negatiewe verrassings tydens ingebruikneming - onthul 'n aantal veiligheidsverwante nadelige kenmerke. 'n Omvattende beoordeling van die veiligheidsverwante ontwerp van die THTR-300 sal nie op hierdie stadium uitgevoer word nie. Slegs drie ontwerpkenmerke moet hier as voorbeelde aangespreek word, wat nie net vanuit 'n kritiese posisie twyfelagtig voorkom nie, maar ook bots met die kernreëls en -regulasies en die sogenaamde veiligheidsfilosofie in kerntegnologie. Met inagneming van die verskille tussen ligwaterreaktore (waarop die kernregulasies hoofsaaklik gebaseer is) en die THTR-300, word die skending van fundamentele beginsels van reaktortegnologie in die THTR-300 duidelik aan die hand van die volgende voorbeelde.

Voorbeeld 1:

Die twee afskakelstelsels is nie voldoende onafhanklik nie, nie divers nie en voldoen nie aan die vereistes wat in alle bedryfstoestande en wanfunksies daaraan gestel word nie. Dus, in teenstelling met die mening van die Reactor Safety Commission, voldoen die afskakelstelsels nie aan die BWI-veiligheidskriteria vir kernkragsentrales nie (kriterium 5.3.). Daar is al lankal afskakelkonsepte wat duidelik en baie beter is as dié van die THTR-300 in terme van diversiteit, afskakelbalanse en betroubaarheid en wat ook tegnies haalbaar is.

Voorbeeld 2:

Die THTR-300 het nie 'n onafhanklike noodverkoelingstelsel, soos voorgeskryf en geïmplementeer vir die ligtewaterreaktor nie. Die oorblywende hitte word met behulp van die werkende waaier en die stoomgenerator verwyder. Terloops, die voorgestelde opvolgreaktor HTR-500 moet toegerus word met twee onafhanklike eenhede vir die verwydering van residuele hitte.

Voorbeeld 3:

Die THTR-300 het geen insluiting soos die ligtewaterreaktor nie, wat bestaan ​​uit 'n gasdigte veiligheidshouer en 'n betondop. Die THTR-300 is slegs toegerus met 'n (nie lugdigte) sogenaamde reaktorbeskermingsgebou (nywerheidsaalkonsep)

Boufoute wat tot dusver aan die lig gekom het

Benewens die veiligheidstekorte wat geregverdig word in die ontwerp van die THTR-300, het 'n aantal ontwerpfoute en ontwerpfoute in die vorige ingebruiknemingsfase aan die lig gekom, waarvan sommige verantwoordelik is vir voorvalle en bykomende veiligheidsprobleme.

Voorbeeld 1:

Die klippie is meer kompak as wat in die projeksies aanvaar word. Dit het 'n aantal gevolge:

• Wanneer die kernstawe in die klippie ingeskuif word vir die doel van langtermyn-afsluiting, werk verhoogde kragte, wat op die grens van die ontwerp is, op die stokke in.
• Die betroubaarheid van die kernstaafstelsel, wat reeds ongunstig is, verswak nog verder. B. het die gebeurtenis van 23 November 11 gewys (sien hoofstuk 1985).
• Die gevolg is die behoefte om die klippiestapel los te maak deur dit te sirkuleer, wat egter geen oplossing bied nie, aangesien die klippiestapel herhaaldelik saamgepers word deur die staaf in te skuif.
• Die balbreektempo is baie hoër as wat bereken is. Terwyl daar in die "Atomwirtschaft" (atw) van Desember 1982 in 'n artikel deur werknemers van die hoëtemperatuur-reaktorkonstruksie GmbH gesê is dat "in twee jaar van bedryf gemiddeld net een brandstofelement deur die kernstawe verpletter word", het die kragsentrale direkteur Glahe nou 800 fyngemaakte balle bygevoeg. Volgens ander inligting het soveel balle reeds gebreek dat een van die twee houers wat voorsien is om die gebreekte bal te hou vol is; Albei tenks saam is ontwerp om die balbreek wat tydens die hele dienslewe van die stelsel voorkom, te akkommodeer. (Die "Westfälische Anzeiger van 19 Mei 5 het berig:" Byna een en 'n half jaar na die begin van die proefoperasie moes 1987 8.000 (!) Brandstofelemente so groot soos 'n tennisbal verwyder word ... "; Horst Blume ).
• Die onverwags hoë ophoping van radioaktief besmette grafiet- en brandstofstof asook metaalskuur was die oorsaak van die ongeluk op 4 Mei 5. Boonop ontstaan ​​probleme as gevolg van kontaminasie en die ophoping van stof op talle punte in die stelsel. Dit verhoog onder meer die waarskynlikheid dat klep- en ander toerusting misluk. 

Voorbeeld 2:

Bo 'n sekere krag kan die balstapel nie meer gesirkuleer word nie, aangesien geen balle meer teruggetrek kan word nie as gevolg van die oormatige vloeikragte van die verkoelingsgasvloei op die "skeier" op die balonttrekkingspyp. Dit lei tot operasionele beperkings.

Voorbeeld 3:

Verkeerde dimensionering van die isolasie in die stoomgenerator-ring, sowel as onvoldoende ontwerp van die ventilasiestelsel kan daartoe lei dat buitensporige temperature in dele van die stelsel voorkom met sekere uitsette en met sekere buitetemperature.

Voorbeeld 4:

As gevolg van verkeerde leiding van die primêre verkoelingsgasvloei, is die verkoeling deurset deur die kern laer as wat beplan is as gevolg van die teenwoordigheid van 'n sogenaamde omleiding. As gevolg hiervan is dit nie moontlik om volle lading te bereik nie, wat die operateur waarskynlik sal probeer vermy deur bykomende manipulasies in die reaktorkern.

Voorbeeld 5:

Die sogenaamde reaktorbeskermingsgebou is nie lugdig nie, sodat die negatiewe druk wat bedoel is om moontlike radioaktiewe vrystellings uit die reaktorsaal in die omgewing te verminder, nie oral opgebou kan word nie. Mens probeer hierdie fout onder beheer kry deur middel van voorlopige verseëlingsmaatreëls.

Benewens hierdie ontwerpfoute en -tekortkominge, is daar 'n aantal ander tekortkominge wat na bewering gedeeltelik of heeltemal uitgeskakel is, bv. B. 'n lek in die voeringverkoelingstelsel en 'n fout in die laaistelsel. Op die oomblik is dit nie moontlik om te bepaal of hierdie en ander foute werklik finaal en volledig reggestel is nie.

Voorvalle in die THTR-300

Sekerlik, voorvalle is uiteindelik altyd onvoorsiene en onverwagte gebeure as dit as individuele gebeurtenisse beoordeel word. Nietemin, wanneer die THTR-300 se lys van ongelukke wat tot dusver beskikbaar was evalueer, moet 'n mens terugwerkend bepaal dat 'n aantal voorvalle en/of tipes ongelukke teruggespoor kan word na ontwerpfoute en byna onvermydelik plaasgevind het. Die lys van insidente sluit die volgende gebeurtenisse in:

23.11.1985:

Sewe van die twee-en-veertig kernstawe van die langtermyn-afskakelstelsel kon nie soos beplan in die volle diepte van die klippietros ingedryf word nie. Slegs die gebruik van die operasionele kortslagrit het tot volle terugtrekking gelei. Die werklike oorsaak van hierdie gedeeltelike mislukking van die kernstaafstelsel lê in die verhoogde staafkragte as gevolg van die saamgeperste klippietros. Die inligtingsbeleid en pogings tot verduideliking deur die operateur het onwaarskynlik geblyk te wees. (Byvoorbeeld, die inbring van die kernstawe moet natuurlik gewaarborg word selfs sonder om ammoniak as 'n "smeermiddel" in te voer, aangesien die ammoniakvoer nie 'n veiligheidsstelsel volgens die permit is nie.)

04.05.1986:

Die oorsaak van hierdie ongeluk met verhoogde radioaktiewe vrystelling kan teruggevoer word na die verhoogde ophoping van grafiet en brandstofstof en skuur. Nadat 'n klep aan die laedrukkant van die buffersone van die laaistelsel nie gesluit het nie as gevolg van besoedeling deur stof en hierdie fout nie eers met (nie-radioaktiewe) suiwergas reggestel kon word nie, het die operateur die klep aan die primêre kant oopgemaak. met die doel om te suiwer. 'n Aansienlike hoeveelheid radioaktief besmette primêre verkoelingsgas met stof is direk en ongefiltreer deur die skoorsteen in die omgewing vrygestel via die drukverligtingskanaal. Benewens die radiologiese aspekte, wat veral kommerwekkend is oor hierdie voorval, is dat die chirurg 'n ooglopende fout begaan het en dat dit as gevolg van die ontwerp en ontwerp (weens die gebrek aan grendels) hoegenaamd moontlik is dat 'n enkele fout 'n direkte vrystelling van primêre verkoelingsgas, wat Andersins, in die geval van 'n bykomende fout (bv. as gevolg van 'n verdere bedryfsfout of mislukking van die sluitingsfunksie van die primêre-kantklep), kan 'n byna volledige verlies van koelmiddel in die omgewing uitgebrei het.

Benewens hierdie twee meer presies beskryf en publiek bekend, was daar 'n aantal ander sekuriteitsrelevante voorvalle:

• Fout in die noodkragtoevoer
• Wanfunksies in die meettegnologie en in die beheertoerusting
• Die NK 11-noodverkoelingsprosedure is reeds 45 keer geaktiveer; dit sou beteken dat die kontingent van 45 sulke noodverkoelingsafskakelprosedures vir die hele dienslewe van die stelsel reeds tot 'n kwart gebruik sou word. 

Assessering

Die THTR-300-spesifieke nadelige veiligheidseienskappe, die spesiale ontwerpkenmerke, die konstruksiefoute wat tot dusver bekend is en die resultate van die ingebruiknemingsfase tot dusver maak dit dringend noodsaaklik om nie die THTR-300 weer te begin nie. Andersins is verdere negatiewe verrassings, probleme en insidente onvermydelik. Uit 'n veiligheidsoogpunt (maar ook weens ekonomiese oorwegings) word die operateur versoek om die gevaarlike grootskaalse toets met die THTR-300 te staak. Die gevolgtrekking kan reeds gemaak word dat die klippiebedreaktortegnologie misluk het.

(Vrystelling van atoomstraling sedert die vroeë 1940's: sien INES - Die internasionale graderingskaal en lys van kernongelukke wêreldwyd)

- Die kaart van die kernwêreld -

Van uraanontginning en -verwerking, tot kernnavorsing, die konstruksie en bedryf van kernfasiliteite, insluitend ongelukke in kernkragsentrales, tot die hantering van uraanammunisie, kernwapens en kernafval.
- Wêreldwyd, amper, alles in 'n oogopslag met Google Maps -

terug na die

Studies oor die THTR

***

***

Bo-aan die bladsy

***