مشاكل أمنية أساسية

في مفاعل درجة الحرارة المرتفعة والعجز الخاص في THTR-300

لوثار هان - يونيو 1986

إلى الأمن "المتأصل" المفترض لـ HTR

منذ بداية تطوير مفاعل عالي الحرارة ، حاولت الأطراف المهتمة أن تقترح للجمهور أن HTR آمن "بطبيعته". حققت هذه الإستراتيجية الإعلانية المصممة بذكاء بعض النجاح بلا شك ، لأنها أدت إلى معلومات مضللة غير مسبوقة ، حتى في الجدل حول الطاقة الذرية. مثل أي تأكيد آخر من قبل الصناعة النووية ، فهو مبني على افتراضات لا يمكن الدفاع عنها علميًا واستنتاجات غير صحيحة.

في التكنولوجيا ، ولا سيما التكنولوجيا النووية ، يُشار إلى النظام على أنه آمن بطبيعته إذا ظل في حالة تصميمه فقط على أساس القوانين الفيزيائية والكيميائية وإذا كان لا يعتمد على عمل أجهزة الأمان النشطة عند التعامل مع الحوادث ، تعليمات تدخل الأفراد (حسب تعريف ألوين واينبرغ).

كما هو معروف ، لا يمتلك مفاعل الماء الخفيف هذه الخصائص. ومع ذلك ، من الواضح تمامًا أيضًا أن جميع مفاهيم HTR التي تمت متابعتها بجدية حتى الآن ليست آمنة بطبيعتها وأن THTR-300 على وجه الخصوص لا تحتوي على هذه الخاصية. على سبيل المثال ، اثنان من المتطلبات المركزية المتعلقة بالسلامة ، الإغلاق وإزالة الحرارة المتبقية (وبالتالي أيضًا الاحتفاظ بمنتجات الانشطار) يعتمدان على أجهزة السلامة النشطة و / أو المقابض في حالة وقوع حوادث خطيرة وانطلاقات كبيرة من المخزون الإشعاعي) يتم منعه.

كدليل على السلامة المتأصلة المزعومة ، تستشهد صناعة HTR عادةً ببعض الخصائص التي يختلف فيها HTR عن مفاعل الماء الخفيف والتي يقال أن لها تأثيرات مفيدة من حيث السلامة. ومع ذلك ، فإن HTR بعيد عن أن يكون آمنًا بطبيعته من هذا ، لأنه بالإضافة إلى الخصائص التي يُفترض أنها مواتية ، فإن HTR لها أيضًا خصائص ضارة متعلقة بالسلامة لا تمتلكها أنواع المفاعلات الأخرى. يتم عرض المزايا المزعومة الأكثر تكرارًا لـ HTR والتعليق عليها أدناه:

• Eigenschaft: نسبة منخفضة من كثافة القدرة إلى السعة الحرارية ، أي ارتفاع أبطأ في درجة الحرارة مقارنة بـ (مقارنة بمفاعل الماء الخفيف أو المولد) في حالة فشل التبريد.
• تعليق: هذا ليس صحيحًا ، ولكنه ينطبق فقط على الأحداث التي بها إخفاقات تبريد معينة. في حالة الحوادث الخاصة بـ HTR لدخول الماء وحوادث دخول الهواء وحوادث التفاعل ، فإن هذه الخاصية أقل أهمية. إذا كان التبريد السريع مطلوبًا ، فإن السعة الحرارية العالية غير مواتية إلى حد ما.
• Eigenschaft: مقاومة درجات الحرارة العالية لعناصر الوقود الخزفية ومواد الهيكل الأساسية ، لا يوجد انصهار أساسي مثل ب. ممكن مع مفاعل الماء الخفيف.
• تعليق: البيان صحيح لكنه يتجاهل المشكلة الحقيقية. لا يتعلق الأمر في المقام الأول بإمكانية حدوث انصهار أساسي ، بل يتعلق بالأحرى بمسألة ما إذا كان يمكن إطلاق نواتج الانشطار المشعة وكيفية ذلك. في درجات حرارة أعلى من 1600^o يتم إطلاق نسب ملحوظة من نواتج الانشطار من جزيئات الوقود ومن مجموعات الوقود. يزداد هذا التأثير في درجات حرارة أعلى ، وعلى أقصى تقدير عند حوالي 2500^oC هناك إصدارات ضخمة في الدائرة الأولية. يمكن الوصول إلى درجات الحرارة التي تحدث فيها انبعاثات خطيرة في قلب جميع المفاعلات الكبيرة والكبيرة ذات درجة الحرارة العالية بسبب الحوادث دون أن يفقد الجرافيت تناسقه الميكانيكي. وبالتالي فإن القول بأن الانهيارات الأساسية غير ممكنة مع HTR تعد مضللة وليست ذات صلة بآليات الإطلاق.
• Eigenschaft: معامل درجة الحرارة السلبية للتفاعل ، أي انخفاض في توليد الطاقة مع زيادة درجة الحرارة.
• تعليق: هذه الخاصية ليست خاصة بـ HTR ، ولكنها موجودة أيضًا في مفاعلات الماء الخفيف ؛ بدون هذه الخاصية ، لن تتم الموافقة على HTR ولا مفاعل الماء الخفيف. يحتاج HTR على وجه الخصوص إلى معامل درجة حرارة سالب للتفاعل ، لأنه في حالة التسخين العرضي - على عكس حالة مفاعل الماء الخفيف - يتم الاحتفاظ بتأثير الوسيط. علاوة على ذلك ، يمكن القول أن معامل درجة الحرارة يصبح أقل وأقل سالبة مع زيادة درجة الحرارة ، وفي نفس الوقت تصبح الشكوك في معرفة مسارها أكبر وأكثر وأكثر من ذلك تقريبًا. 1200^oلم يتم التحقق من قيمها تجريبيا. عيب آخر خاص لـ HTR هو أن حوادث التفاعل ممكنة مع التبريد السريع.
• Eigenschaft: داخلي ، طور مستقر ، نيوتروني مبرد طبيعي محايد هيليوم.
• تعليق: صحيح أن غاز التبريد يحتوي على شوائب يمكن أن تؤدي إلى حدوث تآكل في تجمعات الوقود ؛ لذلك كان لابد من توفير نظام تنظيف الغاز على وجه التحديد من أجل تقليل هذه الشوائب ، من بين أمور أخرى. الخواص الأخرى للهيليوم (استقرار الطور ، الحياد الفيزيائي للنيوترون) ليست ذات صلة تذكر. خلاف ذلك ، يمكن استخدام الهيليوم فقط كمبرد.

يجب بالطبع أيضًا مقارنة مزايا السلامة الظاهرة الموضحة لـ HTR مع عيوبها المحددة ومشاكل السلامة. تستند بعض الخصائص الإيجابية المزعومة المذكورة إلى اختيار الجرافيت كمنظم ومواد هيكلية. خصائص الجرافيت مسؤولة أيضًا عن احتمالات الحوادث النموذجية HTR والخاصة بـ HTR ، أي تفاعلات الجرافيت والمياه بعد حوادث دخول الماء (الناتجة عن تسرب مولد البخار) وحرائق الجرافيت بعد حوادث دخول الهواء. في حالة حدوث عطل إضافي في وظائف السلامة المطلوبة (على سبيل المثال في حالة دخول الماء: إيقاف تشغيل مولد البخار ، إزالة الحرارة المتبقية ، إيقاف تشغيل المفاعل) ، لا يتم التحكم في هذه الحوادث ويمكن أن تؤدي إلى إطلاق غير متحكم فيه مع حدوث تلف كبير في بالقرب من المفاعل. لسبب ، من بين أمور أخرى ، أن هذه الإطلاقات تحدث في وقت أبكر من وقوع حادث تسخين أساسي خالص ، يمكن افتراض أن الحوادث الناجمة عن دخول الماء والهواء تبدأ في عمليات الحوادث المسيطرة على المخاطر في HTR.

بالإضافة إلى هذه الأنواع من الحوادث ، فإن ما يسمى بحوادث التفاعل ، أي الحوادث التي تنجم عن أعطال في أنظمة قضيب التحكم والإغلاق ، تساهم بشكل كبير في مخاطر وقوع حوادث في مفاعلات درجات الحرارة العالية.

يمكن اعتبار أنه من المؤكد أن لوبي HTR سيشير إلى التحقيقات في الحادث كجزء من عملية الموافقة على THTR-300 وتحليلات سلامة HTR في KFA (منشأة الأبحاث النووية) Jülich من أجل إثبات ادعائهم بأن الحوادث المذكورة يتم التحكم فيها أو لا تؤدي إلى حدوث ضرر ذي صلة في المنطقة المجاورة للنظام حتى في حالة فشل أنظمة الأمان الأخرى. وتجدر الإشارة إلى أن الدراسات المقدمة حتى الآن حول مخاطر وقوع مفاعلات ذات درجة حرارة عالية مؤقتة ، وغير كاملة ، وغير مؤمنة إلى حد كبير وغير متسقة علميًا. قبل أن يكون من الممكن تصور التوصل إلى توافق في الآراء أو حتى تضييق الخلاف ، لا تزال العناصر والمتطلبات الأساسية لعملية المناقشة العلمية والتقنية معلقة. المراجعة النقدية والمستقلة ، وإمكانية التتبع وإمكانية الوصول إلى المصادر.

بالإضافة إلى ذلك ، من الغريب أنه حتى الآن لم يتم إجراء دراسات المخاطر إلا على مفاهيم HTR التي إما لن تتحقق أبدًا (HTR-1160) أو كانت موجودة فقط على الورق (HTR-500 ، وحدة) ، ولكنها الوحيدة في ألمانيا نظام HTR الحالي واسع النطاق ، THTR-300 ، باستثناء دراسة موجزة سطحية ، لا يوجد تحقيق في المخاطر.

ميزات THTR-300 غير المواتية من حيث السلامة

يكشف التقييم المتعلق بالسلامة لـ THTR-300 استنادًا إلى ميزات التصميم ومبادئ البناء - بغض النظر عن أي مفاجآت سلبية أثناء التشغيل - عن عدد من الميزات غير المواتية المتعلقة بالسلامة. لن يتم إجراء تقييم شامل للتصميم المتعلق بالسلامة لـ THTR-300 في هذه المرحلة. يجب تناول ثلاث ميزات تصميم فقط هنا كأمثلة ، والتي لا تبدو مشكوك فيها من موقع حرج فحسب ، بل تتعارض أيضًا مع القواعد واللوائح النووية وما يسمى بفلسفة الأمان في التكنولوجيا النووية. مع الأخذ في الاعتبار أيضًا الاختلافات بين مفاعلات الماء الخفيف (التي تستند إليها اللوائح النووية بشكل أساسي) و THTR-300 ، يصبح انتهاك المبادئ الأساسية لتكنولوجيا المفاعل في THTR-300 واضحًا على أساس الأمثلة التالية.

1 سبيل المثال:

نظاما الإغلاق ليسا مستقلين بشكل كافٍ وغير متنوعين ولا يفيان بالمتطلبات الموضوعة عليهما في جميع حالات التشغيل والأعطال. وبالتالي ، خلافًا لرأي لجنة أمان المفاعل ، فإن أنظمة الإغلاق لا تفي بمعايير أمان مؤشر كتلة الجسم لمحطات الطاقة النووية (المعيار 5.3). كانت هناك مفاهيم إيقاف التشغيل لفترة طويلة وهي أفضل بكثير من تلك الخاصة بـ THTR-300 من حيث التنوع وأرصدة الإغلاق والموثوقية وهي أيضًا ممكنة تقنيًا.

2 سبيل المثال:

لا يحتوي THTR-300 على نظام تبريد طارئ مستقل ، كما هو موصوف ومطبق لمفاعل الماء الخفيف. تتم إزالة الحرارة المتبقية بمساعدة مروحة التشغيل ومولد البخار. بالمناسبة ، سيتم تجهيز المفاعل اللاحق المقترح HTR-500 بوحدتين مستقلتين لإزالة الحرارة المتبقية.

3 سبيل المثال:

لا يحتوي THTR-300 على أي احتواء مثل مفاعل الماء الخفيف ، والذي يتكون من حاوية أمان محكمة الغلق وقذيفة خرسانية. تم تجهيز THTR-300 بمبنى (غير محكم الإغلاق) يسمى حماية المفاعل (مفهوم القاعة الصناعية)

عيوب البناء التي ظهرت حتى الآن

بالإضافة إلى عيوب السلامة المبررة في تصميم THTR-300 ، ظهر عدد من عيوب التصميم وأخطاء التصميم في مرحلة التشغيل السابقة ، وبعضها مسؤول عن الحوادث ومشاكل السلامة الإضافية.

1 سبيل المثال:

الحصاة أكثر إحكاما مما هو مفترض في الإسقاطات. هذا له عدد من النتائج:

• عندما يتم نقل قضبان القلب إلى الحصاة لغرض الإغلاق طويل المدى ، فإن القوى المتزايدة ، والتي هي في حدود التصميم ، تعمل على القضبان.
• إن موثوقية نظام القضيب الأساسي ، غير المواتية بالفعل ، تتدهور أكثر. أظهر ب. حدث 23 نوفمبر 11 (انظر الفصل 1985).
• والنتيجة هي الحاجة إلى فك كومة الحصاة عن طريق تدويرها ، والتي ، مع ذلك ، لا تقدم أي علاج ، حيث يتم ضغط كومة الحصاة بشكل متكرر عن طريق تحريك القضيب للداخل.
• معدل كسر الكرة أعلى بكثير مما تم حسابه. أثناء وجوده في "Atomwirtschaft" (atw) من كانون الأول (ديسمبر) 1982 في مقال بقلم موظفين في بناء مفاعل عالي الحرارة GmbH ، قيل أنه "في غضون عامين من التشغيل في المتوسط ​​، يتم سحق عنصر وقود واحد فقط بواسطة قضبان القلب" ، وأضاف مدير محطة توليد الكهرباء Glahe الآن 800 كرة مسحوقة. وفقًا لمعلومات أخرى ، تم كسر العديد من الكرات بالفعل لدرجة أن إحدى الحاوية المخصصة للإمساك بالكرة المكسورة ممتلئة ؛ تم تصميم كلا الخزانين معًا لاستيعاب الكسر الكروي الذي يحدث خلال فترة خدمة النظام بالكامل. (ذكرت صحيفة Westfälische Anzeiger بتاريخ 19 مايو 5 ما يلي: "بعد عام ونصف تقريبًا من بدء العملية التجريبية ، كان لا بد من إزالة 1987 عنصر وقود (!) بحجم كرة التنس ..." ؛ هورست بلوم ).
• كان التراكم الكبير غير المتوقع لغبار الوقود والجرافيت الملوث إشعاعيًا بالإضافة إلى التآكل المعدني سببًا في وقوع الحادث في 4 مايو 5. بالإضافة إلى ذلك ، تنشأ مشاكل من التلوث وتراكم الغبار في نقاط عديدة في النظام. من بين أمور أخرى ، فإنه يزيد من احتمالية تعطل الصمام والمعدات الأخرى. 

2 سبيل المثال:

فوق طاقة معينة ، لم يعد من الممكن تدوير كومة الكرة ، حيث لا يمكن سحب المزيد من الكرات بسبب قوى التدفق المفرط لتدفق غاز التبريد على "الفاصل" على أنبوب استخراج الكرة. ينتج عن هذا قيود تشغيلية.

3 سبيل المثال:

الأبعاد غير الصحيحة للعزل في حلقة مولد البخار وكذلك التصميم غير الملائم لنظام التهوية يمكن أن يؤدي إلى درجات حرارة زائدة تحدث في أجزاء من النظام ذات مخرجات معينة ودرجات حرارة خارجية معينة.

4 سبيل المثال:

نظرًا للتوجيه غير الصحيح لتدفقات غاز التبريد الأولية ، فإن معدل نقل التبريد عبر القلب يكون أقل مما هو مخطط له نظرًا لوجود ما يسمى بالممر الجانبي. نتيجة لذلك ، لا يمكن تحقيق الحمل الكامل ، والذي من المحتمل أن يحاول المشغل تجنبه من خلال معالجات إضافية في قلب المفاعل.

5 سبيل المثال:

إن ما يسمى بمبنى حماية المفاعل ليس محكم الإغلاق ، بحيث لا يمكن بناء الضغط السلبي الذي يهدف إلى تقليل الانبعاث الإشعاعي المحتمل من قاعة المفاعل إلى البيئة في كل مكان. يحاول المرء السيطرة على هذا الخطأ عن طريق تدابير الختم المؤقتة.

بالإضافة إلى هذه العيوب وأوجه القصور في التصميم ، هناك عدد من أوجه القصور الأخرى التي يقال إنه تم القضاء عليها جزئيًا أو كليًا ، هـ. ب- تسرب في نظام تبريد البطانة وخلل في نظام التحميل. في الوقت الحالي ، لا يمكن تقييم ما إذا كان قد تم بالفعل إصلاح هذه الأخطاء وغيرها بشكل كامل.

حوادث في THTR-300

بالتأكيد ، تكون الحوادث في نهاية المطاف دائمًا أحداثًا غير متوقعة وغير متوقعة إذا تم تقييمها على أنها أحداث فردية. ومع ذلك ، عند تقييم قائمة حوادث THTR-300 التي كانت متاحة حتى الآن ، يتعين على المرء أن يقرر بأثر رجعي أن عددًا من الحوادث و / أو أنواع الحوادث يمكن إرجاعها إلى عيوب في التصميم وتحدث بشكل شبه حتمي. تشمل قائمة الحوادث الأحداث التالية:

23.11.1985:

سبعة من اثنين وأربعين قضيبًا أساسيًا لنظام الإغلاق طويل المدى لا يمكن دفعها إلى العمق الكامل لمجموعة الحصى كما هو مخطط. أدى استخدام محرك الشوط القصير التشغيلي فقط إلى التراجع الكامل. يكمن السبب الفعلي لهذا الفشل الجزئي لنظام القضيب الأساسي في زيادة قوى القضيب كنتيجة لمجموعة الحصى المضغوطة. تبين أن سياسة المعلومات ومحاولات التفسير من قبل المشغل غير قابلة للتصديق. (على سبيل المثال ، يجب بالطبع ضمان إدخال قضبان القلب حتى بدون التغذية بالأمونيا "كمادة تشحيم" ، نظرًا لأن تغذية الأمونيا ليست نظام أمان وفقًا للتصريح.)

04.05.1986:

يمكن إرجاع سبب هذا الحادث مع زيادة الانبعاث الإشعاعي إلى زيادة تراكم الجرافيت وغبار الوقود والتآكل. بعد أن لم يتم إغلاق الصمام الموجود على جانب الضغط المنخفض للمنطقة العازلة لنظام الشحن بسبب التلوث بالغبار ولا يمكن معالجة هذا الخطأ حتى مع غاز التطهير (غير المشع) ، فتح المشغل الصمام على الجانب الأساسي لغرض التطهير. تم إطلاق كمية كبيرة من غاز التبريد الأولي الملوث إشعاعيًا مع الغبار مباشرة وعدم ترشيحه عبر المدخنة إلى البيئة عبر قناة تخفيف الضغط. بالإضافة إلى الجوانب الإشعاعية ، فإن ما يثير القلق بشكل خاص بشأن هذه الحادثة هو أن الجراح ارتكب خطأً واضحًا وأنه نظرًا للتصميم والتصميم (بسبب عدم وجود تعشيق) فمن الممكن على الإطلاق أن يؤدي خطأ واحد إلى حدوث الإطلاق المباشر لغاز التبريد الأولي ، والذي يكون بخلاف ذلك ، في حالة حدوث خطأ إضافي (على سبيل المثال بسبب خطأ تشغيل إضافي أو فشل وظيفة إغلاق الصمام الجانبي الأولي) ، يمكن أن يحدث فقد شبه كامل لسائل التبريد في البيئة توسعت.

بالإضافة إلى هذين الموصوفين بدقة والمعروفين للجمهور ، كان هناك عدد من الحوادث الأمنية الأخرى ذات الصلة:

• خطأ في امدادات الطاقة في حالات الطوارئ
• أعطال في تقنية القياس وأجهزة التحكم
• تم بالفعل تشغيل إجراء التبريد الطارئ NK 11 45 مرة ؛ وهذا يعني أن الوحدة المكونة من 45 إجراءًا لإيقاف تشغيل التبريد في حالات الطوارئ طوال فترة خدمة النظام بالكامل سيتم استخدامها بالفعل حتى الربع. 

تقدير

إن خصائص السلامة غير المواتية الخاصة بـ THTR-300 وميزات التصميم الخاصة وعيوب البناء المعروفة حتى الآن ونتائج مرحلة التشغيل حتى الآن تجعل من الضروري بشكل عاجل عدم بدء تشغيل THTR-300 مرة أخرى. وإلا فإن المزيد من المفاجآت والصعوبات والحوادث السلبية أمر لا مفر منه. من وجهة نظر السلامة (ولكن أيضًا بسبب الاعتبارات الاقتصادية) ، يُطلب من المشغل إجهاض الاختبار الخطير واسع النطاق باستخدام THTR-300. يمكن بالفعل استنتاج أن تقنية مفاعل الطبقة الحصوية قد فشلت.

(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

***