حوادث متأصلة وانبعاثات إشعاعية من خط HTR!

تحقيق جديد (1) من قبل العالم راينر مورمان حول تشغيل مفاعل الثوريوم عالي الحرارة (THTR) AVR في يوليش ، والذي تم إغلاقه في عام 1988 ، لا يدعو فقط إلى التشكيك في بنية الأمان الرسمية السابقة لخط المفاعل هذا فحسب ، بل يهز أيضًا تصريحات المجتمع النووي الدولي حول مزايا مفاعلات الجيل الرابع الجديدة في أسسها.

من اللافت للنظر أن هذا النقد يأتي من عالم أجرى بحثًا منتظمًا على خط HTR في Forschungszentrum Jülich لسنوات عديدة ونشر حول هذا (2). بدرجة غير مسبوقة من الانفتاح ، فإن "إعادة التقييم المتعلقة بالسلامة" هي الأولى التي تكشف عن مشاكل كبيرة في العملية والتفكيك الحالي لمفاعل الاختبار العام (AVR) في يوليش ومعالجة التلوث الإشعاعي الكبير. فيما يلي النتائج بالتفصيل:

"يتعامل هذا العمل بشكل أساسي مع بعض المشكلات المنشورة بشكل غير كاف ولكنها تتعلق بالسلامة لعملية AVR."

"Der AVR-Kühlkreislauf ist massiv mit metallischen Spaltprodukten (Sr-90, Cs-137) kontaminiert, was zu erheblichen Problemen beim gegenwärtigen Rückbau führt. Das Ausmaß der Kontamination ist zwar nicht exakt bekannt, aber die Auswertung von Spaltproduktablagerungsexperimenten lässt darauf schließen, dass diese Kontamination zum Betriebsende einige Prozent eines Coreinventars erreichte und damit um Größenordnungen über Vorausrechnungen und auch ganz erheblich über den Kontaminationen in großen LWR liegt. Ein bedeutender Anteil dieser Kontamination ist an Graphitstaub gebunden und damit in Druckentlastungsstörfällen teilweise mobil, was in Sicherheitsbewertungen zukünftiger Reaktoren zu berücksichtigen هو."

 

3. ارتفاع درجات الحرارة الأساسية بشكل غير مقبول هو سبب ارتفاع معدلات الإطلاق.
"كانت النتيجة أن تلوث دائرة تبريد AVR لم يكن ناتجًا في المقام الأول عن عدم كفاية جودة عنصر الوقود ، كما افترض سابقًا ، ولكن بالأحرى بسبب درجات حرارة أساسية عالية غير مسموح بها ، مما أدى إلى تسريع عمليات الإطلاق بشكل كبير. تم اكتشاف درجات الحرارة الأساسية المرتفعة بشكل غير مسموح به إلا لمدة عام واحد قبل انتهاء عملية AVR النهائية ، نظرًا لأن نواة الكتلة الحصوية لم تكن قابلة للتجهيز بعد. لا تزال درجات الحرارة الأساسية القصوى في AVR غير معروفة ، لكنها كانت أكثر من 1 كلفن فوق القيم المحسوبة
غير ممكن."

4. تعرض مولد البخار للتلف أثناء التشغيل.
"بالإضافة إلى ذلك ، تم قياس الفروق في درجات الحرارة السمتيّة التي تصل إلى 200 كلفن عند حافة القلب ، والتي يمكن أن تُعزى على الأرجح إلى اختلال في الأداء. كانت خيوط الغاز الساخن بدرجات حرارة أعلى من 1100 درجة مئوية ، والتي يمكن أن تتلف مولد البخار ، في بعض الأحيان تقاس فوق الجوهر ".

5. كانت عملية AVR غير آمنة وغير موثوقة. نتيجة لذلك ، يمكن أيضًا توقع خصائص الأمان السلبية هذه في مفاعلات الجيل الرابع في المستقبل.
"لذلك لم تكن هناك عملية AVR آمنة وموثوق بها في درجات حرارة مخرج الغاز المناسبة للحرارة العملية ، كما هو مفترض كأساس لتطوير VHTR لطبقة حصاة في مشروع الجيل الرابع."

6. لا يمكن لمجموعات الوقود الكروية HTR منع النشاط الإشعاعي من الهروب. يتم الكشف عن الأسطورة على أنها كذبة.
"ترتبط مشكلات تلوث AVR أيضًا بحقيقة أن مجموعات وقود HTR السليمة لا يمكن اعتبارها حاجزًا شبه كامل لمنتجات الانشطار المعدني كما هو الحال بالنسبة للغازات النبيلة. تنتشر المعادن في قلب الوقود وفي الطلاءات وفي الجرافيت. يحدث اختراق من خلال هذه الحواجز في التشغيل العادي طويل الأجل عندما يتم تجاوز حدود درجة حرارة معينة خاصة بمنتج الانشطار. هذه نقطة ضعف لم يتم حلها في HTR ولا توجد في المفاعلات الأخرى. "

7. هناك توزيع غير متحكم فيه (!) للنويدات المشعة على دائرة التبريد بأكملها.
"ترجع نقطة ضعف HTR الأخرى التي ساهمت في تلوث AVR إلى حقيقة أن النويدات المنبعثة من عناصر الوقود في HTR يتم توزيعها بطريقة غير خاضعة للرقابة على دائرة التبريد بأكملها. بسبب معدلات الترسيب العالية لنواتج الانشطار التفاعلي كيميائيًا في دوائر تبريد HTR ، أي لا يمكن إزالة النشاط المنطلق من مجموعات الوقود باستخدام نظام التنظيف ، كما هو المعيار في LWR. "

 

تعليق: حتى الآن نحن نعرف لماذا قاوم مشغلو THTR Hamm طلبنا لتسجيل النيوكليدات بعنف بعد إيقاف تشغيله. كارثة إضافية كانت ستصبح واضحة وعلنية!

8. حدث دخول المياه. يجب التخلص من هذه في المستقبل بواسطة أجهزة إضافية.
"في حالة دخول الماء ، يجب استبعاد تغلغل الماء السائل في الحصاة ، كما حدث في حادث AVR ، من الناحية الهيكلية من أجل منع معامل الفراغ الإيجابي المحتمل للتفاعل مع الانزلاق التفاعلي."

9. حاوية الاحتواء المحكم للغاز (حاوية الأمان) مفقودة تمامًا ، ولكنها ضرورية للغاية.
"تم تطوير معايير النشاط المتراكم الذي يمكن تحمله إلى أقصى حد في دائرة التبريد HTR على أساس اللوائح الألمانية لحوادث التصميم وكذلك على أساس متطلبات الصيانة والتفكيك. ويؤدي تطبيق هذه المعايير على مفاعلات الطبقة المرصوفة بالحصى إلى الاستنتاج أن الاحتواء المحكم للغاز ضروري حتى في حالة عدم افتراض درجات حرارة أساسية مفرطة ".

10. يناقش المؤلف في دراسته ما إذا كان ينبغي ، من أجل السلامة ، الامتناع بشكل عام عن درجات حرارة الغازات الساخنة في المستقبل. بمعنى آخر: مفاعل درجة الحرارة العالية جدًا (VHTR) ، الذي كان مفضلاً بشكل خاص في الجيل الرابع ، يخلق عددًا كبيرًا من المشكلات التي لم يتم حلها بعد. لا غنى عن "برنامج بحث وتطوير واسع النطاق" لهذا الأمر قبل اتخاذ المزيد من الخطوات.

11 إن التطوير الإضافي لمفاعل الطبقة الحصوية سيكون مكلفًا للغاية وبالتالي يجب تقدير المخاطر الاقتصادية بدقة مسبقًا. هل هذا الجهد الضخم يستحق كل هذا العناء؟
"سيكون من الضروري وجود مفاعل تجريبي ذو قاعدة حصاة على نطاق واسع لحل هذه المشكلات. قبل بدء برنامج بحث وتطوير بهذا الحجم ، يجب إجراء دراسة جدوى تتضمن تقديرًا للتكاليف من أجل تحديد المخاطر الاقتصادية لهذا التطور. "

12 كانت جميع دراسات السلامة HTR السابقة غير كافية ومتفائلة للغاية في استنتاجاتها.
"فيما يتعلق بالحوادث التي تتجاوز أساس التصميم ، فإن مشاكل السلامة في حالة دخول الهواء / النيران الأساسية لم يتم حلها بشكل مناسب حتى الآن. ومن المفيد إجراء دراسة مقارنة للسلامة عن HTR و block-HTR والجيل الثالث من LWR الحصول على بيان أكثر موثوقية حول أمان مفاهيم HTR الحالية: من منظور اليوم ، يجب النظر إلى دراسات السلامة السابقة لمفاعلات الطبقة المرصوفة بالحصى على أنها مفرطة في التفاؤل ".

 

بعد نشر هذه الدراسة النقدية في إطار مركز أبحاث يوليش ، يمكن أن يكون هناك مطلب واحد فقط: لا مزيد من اليورو لبحوث HTR والجيل الرابع ؛ لا يوجد إنشاءات PBMR في جنوب إفريقيا ، والتي سيكون لها بالضبط المشاكل المذكورة!

 

1. راينر مورمان: "إعادة تقييم متعلقة بالسلامة لتشغيل مفاعل طبقة الحصى AVR واستنتاجات للمفاعلات المستقبلية". تقارير من Forschungszentrum Jülich ، 4275. ISSN 0944-2952.

2. المنشورات السابقة بقلم راينر مورمان حول مشكلة HTR:
1999: Moormann، Hinssen، Latge: "أكسدة المواد القائمة على الكربون لأنظمة الطاقة المبتكرة (HTR ، مفاعل الاندماج): الحالة والاحتياجات الأخرى". مقال في كتاب. 11 صفحة.
1999: Moormann، Schenk، Verorden: "تقدير مصطلح المصدر لـ HTRs صغيرة الحجم ؛ نهج ألماني وقائع الاجتماع الأول لمسح الدراسات الأساسية في مجال هندسة درجات الحرارة العالية (بما في ذلك دراسات السلامة)". مقال في كتاب. 1 صفحات.
2004: Kühn، Hinssen، Moormann: "الاختلافات بين سلوك الأكسدة لخط الجرافيت في مصفوفة عنصر الوقود A3 في الهواء والبخار وأهميته في تقدم الحوادث في HTRs". وقائع ICAPP 04 ، بيتسبرج ، الولايات المتحدة الأمريكية
2004: Moormann، Hinssen، Kühn: "سلوك الأكسدة لجرافيت عنصر وقود HTR في الأكسجين مقارنة بالجرافيت النووي القياسي". في: الهندسة النووية والتصميم ، 277 (2004) ، ص 281-284