مقتطفات من تقرير لوثر هان - حزيران / يونيو 1988

مشاكل السلامة ومخاطر الحوادث

الفصل 6) مشاكل السلامة ومخاطر الحوادث لوحدة HTR والمفاعلات الأخرى ذات درجة الحرارة العالية

الفصل 8.) انتشار مشاكل خط HTR

من حيث السلامة ، يقال إن HTR ، وخاصة المفاعلات الصغيرة ذات درجة الحرارة العالية HTR-Modul و HTR-100 ، هي معجزات. تقدم الأطراف المهتمة ادعاءات لا تصمد أمام التدقيق. تهيمن الحملات الدعائية على النقاش الأمني ​​في الأماكن العامة ، وقد تم حذف الاعتبار التفاضلي الضروري حتى الآن.

من حيث المبدأ ، يتم اختيار نفس النهج من قبل الصناعة النووية التي تم تقديمها في بداية السبعينيات في نقاش الأمان حول مفاعل الماء الخفيف. مثل هذا الأسلوب ، الذي يحل فيه التقليل من الأهمية والإخفاء والمعلومات المضللة وأنصاف الحقائق محل المناقشة المفتوحة ، يتم تفضيله من خلال عزل غير مسبوق للنقاش الأمني ​​عن المناقشة العامة المتخصصة. دمج المصالح والترابط المثالي على الأقل بين إجراءات السلطات والخبراء (مثل TÜV و Gesellschaft für Reaktorsicherheit = GRS) والخدمات الاستشارية (مثل لجنة أمان المفاعل) ومؤسسات البحث واسعة النطاق (مثل منشأة الأبحاث النووية) و تعني الصناعة أنه لا توجد هيئة مراقبة مستقلة بالفعل وأن الرقابة الديمقراطية الفعالة معطلة.

يجب تقييم نشاط مجموعة المناقشة المخصصة "قضايا السلامة الأساسية لمحطات الطاقة النووية عالية الحرارة المستقبلية (HTR-500 / HTR module)" التي أنشأها وزير الداخلية الفيدرالي (BMI) المسؤول سابقًا على أنها نموذجية نتيجة لمثل هذه الظروف. ناقشت هذه اللجنة ، المكونة من ممثلين عن السلطات والخبراء والصناعة ، القضايا الأمنية المتعلقة بوحدة HTR خلف أبواب مغلقة حتى عام 1984. من الواضح أن المهمة الفعلية لهذه الهيئة السرية التي لا يمكن السيطرة عليها هي تطوير استراتيجية مشتركة وتفسير لمعايير السلامة تحسبًا لإجراءات الموافقة اللاحقة من أجل إعداد الموافقة السلسة على وحدة HTR و HTR-500.

الخلفية التقنية لمزايا السلامة المزعومة لـ HTR هي عادةً كثافة الطاقة المنخفضة لقلب المفاعل مقارنة بمفاعل الماء الخفيف ، والسعة الحرارية العالية للمواد الأساسية والهيكلية ومقاومتها لدرجة الحرارة العالية. بناءً على ذلك ، يُقال إن HTR يتصرف بشكل جيد وبطيء في حالة فشل المبرد ؛ في حالة وقوع حوادث مع فشل إزالة الحرارة المتبقية ، فإن عملية التسخين تعمل ببطء شديد بحيث لا يزال هناك عدد كبير خيارات التدخل والتصحيح لاستعادة السيطرة على الحوادث. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استبعاد الانصهار الأساسي كما هو الحال في مفاعل الماء الخفيف ، حيث لا يذوب الجرافيت ، ولكن عند حوالي 3500 ^o تسامي C ، أي في درجات حرارة لا يمكن الوصول إليها في المفاعلات الصغيرة والمتوسطة ذات درجة الحرارة العالية على أي حال. بشكل عام ، يتم التأكيد بعد ذلك على أنه في HTR ليس هناك تسلسل للحوادث ممكن ، ونتيجة لذلك ستحدث انبعاثات مشعة ، مما استلزم اتخاذ تدابير لمكافحة الكوارث خارج المرفق.

يجب رفض مثل هذه الحجة باعتبارها خاطئة ومشكوك فيها لأنها - بوعي أو بغير وعي؟ - يتجاوز المشاكل الأمنية الفعلية لـ HTR. يعتمد جزئيًا على نقل غير صحيح وغير حاسم لاعتبارات السلامة في مفاعل الماء الخفيف إلى HTR وبالتالي المبالغة في تقدير أهمية فشل التبريد في HTR.

كما هو الحال في مفاعل الماء الخفيف ، يتم تحديد احتمال الخطر أيضًا من خلال جرد منتجات الانشطار المشعة وكذلك من خلال آليات إطلاقها الطبيعية.

يعتمد المخزون الإشعاعي الكلي لنواتج الانشطار بشكل أساسي على السعة الحرارية للمفاعل وبدرجة أقل على نوع المفاعل. مع وحدة HTR ، تكون بذلك حوالي 5٪ من مثيلتها في مفاعل الماء الخفيف من فئة Biblis. وفقًا لذلك ، لا يزال هذا المخزون كبيرًا جدًا (حوالي 2 × 10¹⁹ بيكريل) أن الإفراج عن نسبة مئوية من هذا المخزون كافٍ لإحداث أضرار جسيمة لصحة السكان. ويصدق هذا بشكل أكبر حيث يفضل بناء مفاعلات صغيرة ذات درجة حرارة عالية بالقرب من المستوطنات.

فيما يتعلق بآليات الإطلاق في HTR ، لا يهم ما إذا كان الانصهار الأساسي ممكنًا أم لا ، ولكنه يعتمد على ما إذا كانت جزيئات عنصر الوقود (("الجسيمات المطلية") وعناصر الوقود تفقد تأثير الاحتفاظ بها ومتى^o C وتنخفض في درجات حرارة بين 2000 و 2500 ^o فقدت ج عمليا. ومع ذلك ، فهذه هي بالضبط درجات الحرارة التي يتم الوصول إليها في THTR-300 و HTR-500 إذا فشلت إزالة الحرارة المتبقية. في حالة حدوث تسرب في الدائرة الأولية ، يمكن أن تحدث عمليات إطلاق في البيئة ، خاصة وأن THTR-300 لا تحتوي على أي احتواء.

تم تصميم وحدة HTR من وجهة نظر السلامة بحيث تتجاوز درجة الحرارة القصوى في مجموعات الوقود ، في حالة وقوع حوادث التسخين ، درجة الحرارة الحرجة البالغة 1600 بسبب التبديد السلبي للحرارة ^oيجب ألا تتجاوز C. ومع ذلك ، لا يمكن ضمان ذلك إلا في ظل ظروف معينة ، بما في ذلك فعالية تبديد الحرارة السلبي والإغلاق الناجح. إذا كانت الأنظمة المطلوبة لهذا غير متوفرة عند الحاجة إليها ، فيمكن أيضًا تطوير تسلسل الحوادث باستخدام وحدة HTR ، حيث تتجاوز درجات حرارة عنصر الوقود 1600 ^oج زيادة. وهذا يعني أن إطلاق نواتج الانشطار الهائلة من مجموعات الوقود ممكنة أيضًا مع الوحدة.

ومع ذلك ، فإن الأمر الحاسم هو أن السلوك الأبطأ لـ HTR في حالة فشل التبريد تم شراؤه ، من بين أمور أخرى ، بمقياس هو السبب المحتمل للحوادث الخاصة بـ HTR: استخدام الجرافيت كوسيط و المواد الهيكلية. على الرغم من الإجراءات الاحترازية ، لا يمكن استبعاد دخول كميات كبيرة من الماء (من الدائرة الثانوية عبر تسربات مولد البخار) ودخول الهواء إلى الدائرة الأولية. إذا كان هناك فشل إضافي في أنظمة السلامة ، فإن النتيجة هي حوادث خطيرة مع تفاعلات الجرافيت والمياه وحرائق الجرافيت. هذه الأنواع من الحوادث هي أيضًا من بين العمليات التي تهيمن على المخاطر في وحدة HTR.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك عدد كبير من تسلسلات الحوادث الأخرى باستخدام وحدة HTR ، والتي يجب ذكر بعض الأسباب فقط هنا دون مزيد من المناقشة:

• التأثيرات الخارجية ، على سبيل المثال ب- تحطم طائرة ، تفجيرات ، تخريب ، أعمال حربية ،
• فشل المكونات السلبية ، على سبيل المثال ب- خطوط الأنابيب وأوعية الضغط ومبردات السطح.

التأثيرات الأخرى التي يمكن أن يكون لها تأثير سلبي مباشر أو غير مباشر على سلامة وحدة HTR هي:

• مفهوم الأمن ، الذي تم تقليصه لأسباب تتعلق بالتكلفة (مثل عدم الاحتواء) ،
• (جنبًا إلى جنب مع العديد من النكسات) خبرة تشغيل قليلة مع مفاعلات درجات الحرارة العالية ،
• عمق الاختراق المنخفض (مقارنة بمفاعل الماء الخفيف) في تحليلات السلامة ،
• عدم وجود تحليل شامل للمخاطر لوحدة HTR.

لتقييم سلامة وحدة HTR ، لا يزال يتعين تحديد - دون معالجة جميع المشكلات المتعلقة بالسلامة - أن هذا النوع موجود فقط على الورق وأن بعض مزايا السلامة المطالب بها لا يمكن التحقق منها على وجه التحديد. أظهرت التجربة أن جزءًا كبيرًا من المشكلات المتعلقة بالسلامة لا يظهر إلا عند إنشاء نظام وتشغيله ، كما هو موضح في مثال THTR-300.

كخلاصة لمشاكل السلامة المحددة ، يمكن القول أن HTR - خاصة في نسختها الصغيرة كوحدة HTR - لها ميزات تصميم أخرى مهمة غير z. من ناحية أخرى ، يحتوي مفاعل الماء الخفيف ، ولكن أيضًا على HTR الصغير ، لديه عيوب أمان خاصة به ، والتي يمكن أن تؤدي إلى حوادث كبيرة.

أعلى الصفحة

الفصل 8.) مشاكل الانتشار مع خط HTR

ظلت مسألة إمكانية استخدام المواد الانشطارية لأغراض الأسلحة التقنية بعيدة عن المناقشة حول HTR بأقصى قدر من الحذر.

التحقيق في الجوانب التقنية لمشكلة الانتشار ضروري ، ومع ذلك ، إذا أراد المرء الحصول على صورة كاملة لجميع جوانب خط HTR. سيتم هنا الاستغناء عن مناقشة الدوافع المحتملة لتحويل المواد الانشطارية لأغراض عسكرية وكذلك إمكانيات وحدود مراقبة تدفقات المواد الانشطارية. لهذا ، يشار إلى المنشورات الأخرى ؛ في هذه المرحلة ، يجب أن يتعلق الأمر فقط بالمسائل الفنية.

فيما يتعلق بمشاكل انتشار خط المفاعل ، يجب طرح الأسئلة التالية من وجهة نظر فنية:

• في أي المحطات التي يمر الوقود من خلالها تكون مادة انشطارية في شكل مناسب مباشرة للأسلحة ، أي مثل البلوتونيوم (من أي تركيبة نظيرية) أو اليورانيوم 235 عالي التخصيب؟
• في أي من هذه المحطات يمكن تحويل المواد الانشطارية للاستخدام العسكري المباشر؟
• في أي من هذه المحطات يمكن تفريع المواد الانشطارية في شكل يتطلب معالجة فيزيائية و / أو كيميائية قبل استخدامها لأغراض عسكرية؟

يجب تحديد الإجابات على هذه الأسئلة أدناه فيما يتعلق بالمجالات الثلاثة للإمداد وتشغيل المفاعل والتخلص منه.

من ناحية العرض ، هناك دائمًا إمكانية الوصول إلى اليورانيوم المخصب 235 في بعض المحطات.

أثناء إنتاج عناصر الوقود لـ THTR-300 و AVR ، يمكن الوصول إلى اليورانيوم 235 مباشرة في خطوات عملية مختلفة في شكل عالي التخصيب ، أي من التخصيب إلى استكمال عناصر الوقود.

تحتوي كل كرة عنصر وقود لـ THTR-300 وحوالي نصف عناصر وقود AVR (Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor GmbH، Jülich) على ما يقرب من 1 جرام من اليورانيوم 235 عالي التخصيب. كمية تخزين ومعالجة هذه المادة في نوكيم في حدود طن واحد (كمية المناولة المطلوبة هي 6 أطنان من أي درجة من التخصيب).

وبالتالي ، فإن اختفاء اليورانيوم 235 عالي التخصيب في نطاق يتراوح بين 1 و 10 كيلوغرامات يمكن أن يستمر دون أن يُكتشف.

تم التخطيط فقط لليورانيوم منخفض التخصيب لمحطات HTR المستقبلية. يمكن أيضًا أن يتفرع هذا في المحطات المذكورة ، بما في ذلك عمليات النقل اللازمة ؛ ومع ذلك ، يجب زيادة تخصيبه لغرض الاستخدام العسكري ، والذي يمكن من حيث المبدأ تنفيذه في أي نوع من مصانع تخصيب اليورانيوم - وإن كان ذلك باختلاف متطلبات الجهد والوقت.

فيما يتعلق بإمكانية التفرع من تشغيل المفاعل ، بعد حادثة تشيرنوبيل ، فقد تم التأكيد في مناسبات مختلفة على أن مفاعل RBMK الروسي كان يستخدم لإنتاج أسلحة البلوتونيوم وهو مناسب بشكل خاص لذلك لأنه تمت إزالة عناصر الوقود أو إضافتها. يمكن أن يكون لها دون مقاطعة عملية الطاقة المستمرة. ومع ذلك ، فهذه الخاصية هي بالضبط ما تتمتع به HTR إلى درجة معينة ، وقد تم ذكرها أيضًا كميزة خاصة لوحدة HTR ("لا توجد فترات توقف لتغييرات عنصر الوقود ولا عمليات تشغيل مرتبطة.") بسبب الإضافة والسحب المستمرة ونظرًا لسهولة استخدام مجموعات الوقود ، فمن الممكن تقنيًا في أي وقت خلال فترة بقائها في موقع المفاعل لتحويل جزء منها.

لا يمكن أن يوفر التسجيل المترولوجي والمحاسبي لعناصر الوقود من قبل الوكالة الدولية للطاقة الذرية ويوراتوم حماية كاملة ضد التحويل بسبب منهجية القياس وعدم دقة القياس وطبيعة أخذ العينات العشوائية للرصد.

حتى بعد استخدامه المجدول في المفاعل ، يحتوي الوقود على مواد انشطارية مناسبة للاستخدام في الأسلحة. تحتوي عناصر وقود THTR و AVR في استراتيجية الثوريوم / اليورانيوم ، بالإضافة إلى ما تبقى من اليورانيوم 235 ، على الوقود النووي عالي الجودة U-233 ، والذي يعد مناسبًا من حيث المبدأ أيضًا لأغراض الأسلحة. يحتوي الوقود المستهلك لجميع مفاعلات درجات الحرارة المرتفعة المستقبلية - على غرار مفاعل الماء الخفيف - على البلوتونيوم والأكتينيدات الأخرى. يعتبر مزيج نظائر البلوتونيوم مناسبًا بشكل أساسي للأسلحة.

طالما أن اليورانيوم 233 والبلوتونيوم مغلقين في عناصر الوقود ، فلا يمكن الوصول إلى هذه المواد الانشطارية مباشرة. لا يمكنك الوصول إليها إلا من خلال عملية إعادة المعالجة.

لقد فشلت إعادة المعالجة المدنية لعناصر وقود HTR - كما ذكر أعلاه - حتى الآن ، من بين أمور أخرى ، بسبب مشاكل تتعلق بالسلامة والحماية من الإشعاع لم يتم حلها (على سبيل المثال فيما يتعلق باحتراق الجرافيت).

على عكس احتمال إدخال على نطاق واسع لإعادة معالجة عناصر وقود HTR لغرض إنتاج الوقود النووي ، يمكن تجاهل المشاكل التقنية والاقتصادية في البديل العسكري. علاوة على ذلك ، يمكن إهمال جوانب الحماية من الإشعاع (لكل من الموظفين والسكان). أخيرًا ، يمكن تحديد حجم النظام من وجهة نظر عسكرية بحتة وإبقائه صغيرًا نسبيًا (مثل نظام المختبر). 

يحتوي عنصر الوقود المستهلك المصنوع من اليورانيوم 235 منخفض التخصيب على حوالي 0,1 غرام من البلوتونيوم. وبالتالي ، يمكن الحصول على مادة القنبلة الذرية نظريًا عن طريق معالجة 50.000 كرة من عناصر الوقود المستهلك ، أي بمعدل إنتاجية يبلغ 1000 كرة يوميًا في أقل من شهرين. من وجهات النظر هذه وعلى هذه المقاييس ، يبدو أن هذا المسار أكثر تعقيدًا وتطلبًا من الناحية الفنية أكثر من إنتاج البلوتونيوم من خطوط المفاعلات الأخرى. على أي حال ، من السهل التمويه ، خاصة وأن عناصر الوقود المتفرعة في أي وقت يمكن استبدالها بعناصر وهمية.

من وجهة النظر هذه ، تتمتع HTR بميزة فريدة يمكن استخدامها عسكريًا: يمكن استخدامها كمنتج فعال للتريتيوم. يمكن التحكم في توليد التريتيوم لغرض استخدامه في صنع القنابل الذرية عن طريق تركيبة وقود مناسبة (على سبيل المثال عن طريق إضافة الليثيوم) ويمكن أن يكون ذا فائدة عسكرية للدول النووية المتطورة تقنيًا. لقد حاول مزود HTR الأمريكي بشكل صارخ اختراق قطاع التسلح بهذا الخيار العسكري.

باختصار ، يمكن القول أن تشغيل المفاعلات عالية الحرارة بما في ذلك محطات الإمداد بالوقود والتخلص منه يمثل خطرًا محددًا للانتشار. فيما يتعلق بتحويل المواد من أجل القنابل الانشطارية النووية (اليورانيوم والبلوتونيوم) ، تنشأ حالات يمكن مقارنتها نوعياً مع تلك الخاصة بمفاعل RBMK ومفاعل الماء الثقيل. فيما يتعلق بإنتاج التريتيوم لاستخدامه في القنابل ، فإن HTR له أهمية عسكرية خاصة.

(إطلاق الإشعاع الذري منذ أوائل الأربعينيات: انظر INES - مقياس التصنيف الدولي وقائمة الحوادث النووية في جميع أنحاء العالم)

- خريطة العالم النووي -

من تعدين اليورانيوم ومعالجته ، إلى الأبحاث النووية ، وبناء وتشغيل المرافق النووية ، بما في ذلك الحوادث في محطات الطاقة النووية ، إلى مناولة ذخائر اليورانيوم والأسلحة النووية والنفايات النووية.
- في جميع أنحاء العالم ، تقريبًا ، كل شيء في لمحة باستخدام خرائط Google -

عودة الى

دراسات على THTR

***

***

أعلى الصفحة

***