Extractos del informe de Lothar Hahn, junio de 1988

Problemas de seguridad y riesgos de accidentes

Capítulo 6.) Problemas de seguridad y riesgos de accidentes del módulo HTR y otros reactores de alta temperatura

al capítulo 8.) Problemas de proliferación con la línea HTR

En términos de seguridad, se dice que el HTR, especialmente los pequeños reactores de alta temperatura HTR-Modul y HTR-100, son milagros. Las partes interesadas hacen afirmaciones que no resisten el escrutinio. Las campañas de propaganda dominan el debate público sobre seguridad, hasta ahora se ha omitido la necesaria consideración diferenciada.

En principio, la industria nuclear elige el mismo enfoque que se introdujo a principios de la década de 70 en el debate de seguridad sobre el reactor de agua ligera. Este estilo, en el que la banalización y el encubrimiento, la desinformación y las verdades a medias toman el lugar de la discusión abierta, se ve favorecido por un aislamiento sin precedentes del debate sobre seguridad de la discusión pública especializada. La fusión de intereses y las interdependencias al menos ideales entre las acciones de las autoridades, expertos (por ejemplo, TÜV, Gesellschaft für Reaktorsicherheit = GRS), servicios de asesoramiento (por ejemplo, Comisión de Seguridad de los Reactores), instituciones de investigación a gran escala (por ejemplo, instalaciones de investigación nuclear) y industria significa que no existe un organismo de supervisión realmente independiente y se inhabilita el control democrático efectivo.

La actividad de un grupo de debate ad hoc "Cuestiones básicas de seguridad de las futuras centrales nucleares de alta temperatura (módulo HTR-500 / HTR)" creado por el Ministro Federal del Interior (BMI) anteriormente responsable debe evaluarse como un consecuencia de tales condiciones. Este comité, integrado por representantes de autoridades, expertos y la industria, discutió a puerta cerrada temas de seguridad relacionados con el módulo HTR hasta 1984. La tarea real de este cuerpo secreto incontrolable era obviamente desarrollar una estrategia común y una interpretación de los criterios de seguridad en anticipación de los procedimientos de aprobación posteriores para preparar la aprobación sin problemas del módulo HTR y el HTR-500.

El trasfondo técnico de las supuestas ventajas de seguridad del HTR suele ser la menor densidad de potencia del núcleo del reactor en comparación con el reactor de agua ligera, la mayor capacidad calorífica del núcleo y los materiales estructurales y su resistencia a altas temperaturas. Sobre la base de esto, se argumenta que un HTR se comporta de manera amable y lenta en el caso de una falla del refrigerante; en el caso de incidentes con falla en la eliminación de calor residual, el proceso de calentamiento se ejecuta tan lentamente que todavía hay una gran cantidad de de opciones de intervención y corrección para restablecer el control de incidentes. Además, se excluye una fusión del núcleo como en el reactor de agua ligera, ya que el grafito no se funde, pero alrededor de 3500 ^o C sublima, es decir, a temperaturas que de todos modos no se podrían alcanzar en reactores de alta temperatura pequeños y medianos. En términos generales, luego se afirma que en el HTR no es posible una secuencia de accidentes, como resultado de lo cual se producirían emisiones radiactivas, lo que requirió medidas de control de desastres fuera de la instalación.

Tal argumento debe ser rechazado como falso y dudoso porque, ¿consciente o inconscientemente? - evita los problemas de seguridad reales del HTR. Se basa en parte en una transferencia incorrecta y acrítica de consideraciones de seguridad en el reactor de agua ligera al HTR y, por lo tanto, sobreestima la importancia de las fallas de enfriamiento en el HTR.

Como en el caso del reactor de agua ligera, el potencial de peligro también está determinado por el inventario de productos de fisión radiactiva, así como por sus mecanismos naturales de liberación.

El inventario radiactivo total de productos de fisión depende principalmente de la capacidad térmica del reactor y menos del tipo de reactor. Por lo tanto, con el módulo HTR es aproximadamente el 5% de la de un reactor de agua ligera de la clase Biblis. En consecuencia, este inventario sigue siendo muy grande (aproximadamente 2 x 10¹⁹ Becquerel) que la liberación de un porcentaje de este inventario es suficiente para causar daños masivos a la salud de la población. Esto es tanto más cierto cuanto que los pequeños reactores de alta temperatura deberían construirse preferiblemente cerca de los asentamientos.

Con respecto a los mecanismos de liberación en el HTR, es irrelevante si la fusión del núcleo es posible o no, pero depende de si las partículas del elemento combustible (("partícula revestida") y los elementos combustibles pierden su efecto de retención y cuándo.^o C y desciende a temperaturas entre 2000 y 2500 ^o C prácticamente perdido. Sin embargo, estas son exactamente las temperaturas que se alcanzan en el THTR-300 y HTR-500 si falla la eliminación del calor residual. En caso de una fuga en el circuito primario, pueden ocurrir escapes al medio ambiente, especialmente porque el THTR-300 no tiene contención.

El módulo HTR fue diseñado desde el punto de vista de la seguridad de tal manera que, en caso de accidentes por calentamiento, la temperatura máxima en los conjuntos combustibles excede la temperatura crítica de 1600 debido a la disipación pasiva del calor. ^oNo debe exceder C. Sin embargo, esto solo se puede garantizar bajo ciertas condiciones, incluida la efectividad de la disipación pasiva de calor y el apagado exitoso. Si los sistemas necesarios para esto no están disponibles cuando se necesitan, las secuencias de accidentes también pueden desarrollarse con el módulo HTR, durante el cual las temperaturas del elemento combustible por encima de 1600 ^oC aumentar. Esto significa que también es posible con el módulo liberaciones masivas de productos de fisión de los conjuntos combustibles.

Lo decisivo, sin embargo, es que el comportamiento más lento del HTR en caso de fallo de refrigeración se compró, entre otras cosas, con una medida que es la causa potencial de accidentes específicos del HTR: el uso de grafito como moderador y material estructural. A pesar de las medidas de precaución, no se puede descartar que haya una gran entrada de agua (desde el circuito secundario a través de fugas del generador de vapor) y una entrada de aire al circuito primario. Si hay una falla adicional de los sistemas de seguridad, el resultado son accidentes graves con reacciones grafito-agua e incendios de grafito. Estos tipos de accidentes también se encuentran entre los procesos que dominan el riesgo en el módulo HTR.

Además, hay una gran cantidad de otras secuencias de accidentes con el módulo HTR, de las cuales solo algunas causas deben mencionarse aquí sin más discusión:

• Influencias externas, p. Ej. B. accidente de avión, explosiones, sabotaje, actos de guerra,
• Fallo de componentes pasivos, p. Ej. B. de tuberías, recipientes a presión, enfriadores de superficie.

Otras influencias que pueden tener un impacto negativo directo o indirecto en la seguridad del módulo HTR son:

• el concepto de seguridad, que se ha reducido por motivos de costes (por ejemplo, la falta de contención),
• la poca experiencia operativa (combinada con numerosos contratiempos) con reactores de alta temperatura,
• la menor profundidad de penetración (en comparación con el reactor de agua ligera) en los análisis de seguridad,
• la falta de un análisis de riesgos completo para el módulo HTR.

Para la evaluación de seguridad del módulo HTR, también queda por determinar, sin abordar todos los problemas relevantes para la seguridad, que este tipo solo existe en papel y que algunas de las ventajas de seguridad declaradas no se pueden verificar específicamente. La experiencia ha demostrado que una gran parte de los problemas relacionados con la seguridad solo salen a la luz cuando se configura y se opera un sistema, como muestra el ejemplo del THTR-300.

Como conclusión de los problemas de seguridad descritos, se puede afirmar que el HTR, especialmente en su versión pequeña como módulo HTR, tiene otras características de diseño importantes además de z. B. el reactor de agua ligera tiene, por otro lado, pero también el pequeño HTR tiene sus déficits de seguridad especiales, que pueden conducir a accidentes graves.

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Capítulo 8.) Problemas de proliferación con la línea HTR

Hasta ahora, la cuestión de la posibilidad de utilizar material fisionable con fines técnicos de armas se ha mantenido al margen de la discusión sobre el HTR con sumo cuidado.

Sin embargo, la investigación de los aspectos técnicos del problema de la proliferación es necesaria si se desea obtener una imagen completa de todos los aspectos de la línea HTR. Aquí se prescinde de un análisis de los posibles motivos del desvío de material fisionable con fines militares, así como de las posibilidades y límites de la vigilancia de los flujos de material fisionable. Para ello, se hace referencia a otras publicaciones; en este punto, solo debería tratarse de cuestiones técnicas.

Con respecto a los problemas de proliferación de una línea de reactores, conviene formular las siguientes preguntas desde un punto de vista técnico:

• ¿En qué estaciones a través de las cuales pasa el combustible hay material fisionable en una forma directamente adecuada para las armas, es decir, como plutonio (cualquier composición isotópica) o como uranio 235 altamente enriquecido?
• ¿En cuál de estas estaciones se puede desviar el material fisionable para uso militar directo?
• ¿En cuál de estas estaciones se puede ramificar el material fisionable en una forma que requiera tratamiento físico y / o químico antes de que pueda utilizarse con fines militares?

Las respuestas a estas preguntas deben describirse a continuación para las tres áreas de suministro, operación de reactores y eliminación.

Por el lado de la oferta, siempre existe la posibilidad de acceder a uranio enriquecido 235 en algunas estaciones.

Durante la producción de los elementos combustibles para el THTR-300 y el AVR, se puede acceder directamente al U-235 en varios pasos del proceso en una forma altamente enriquecida, es decir, desde el enriquecimiento hasta la finalización de los elementos combustibles.

Cada bola de elemento de combustible para el THTR-300 y aproximadamente la mitad de los elementos de combustible AVR (Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor GmbH, Jülich) contienen cada uno aproximadamente 1 g de U-235 altamente enriquecido. La cantidad de almacenamiento y procesamiento de este material en NUKEM está en el rango de una tonelada (la cantidad de manejo solicitada es de 6 t de cualquier grado de enriquecimiento).

Por lo tanto, la desaparición del uranio 235 altamente enriquecido en el rango de 1 a 10 kg podría pasar desapercibida.

Solo se prevé uranio poco enriquecido para las futuras plantas de HTR. Esto también se puede bifurcar en las estaciones mencionadas, incluyendo los procesos de transporte necesarios; sin embargo, debe enriquecerse aún más con fines militares, que en principio puede llevarse a cabo en cualquier tipo de planta de enriquecimiento de uranio, aunque con diferentes requisitos de esfuerzo y tiempo.

Con respecto a la posibilidad de ramificación de la operación del reactor, luego del accidente de Chernobyl, se afirmó en varias ocasiones que el reactor ruso RBMK se utilizó para la producción de plutonio para armas y es particularmente adecuado para esto porque se eliminan o agregan elementos combustibles. a él sin interrumpir la operación de energía continua puede ser. Sin embargo, es precisamente esta propiedad la que tiene el HTR en un grado particular, e incluso se menciona como una ventaja particular para el módulo HTR ("No hay tiempos de inactividad por cambios de elementos de combustible ni procesos operativos asociados"). adición y extracción continuas y Debido a la manejabilidad de los conjuntos combustibles, es técnicamente posible en cualquier momento durante su tiempo de residencia en el sitio del reactor desviar parte de ellos.

El registro metrológico y contable de los elementos combustibles por parte del OIEA y EURATOM no puede ofrecer una protección completa contra la desviación debido a la metodología de medición, las inexactitudes de medición y la naturaleza de muestreo aleatorio del monitoreo.

Incluso después de su uso programado en el reactor, el combustible contiene material fisionable adecuado para su uso en armas. Los elementos combustibles THTR y AVR de la estrategia torio / uranio contienen, además del resto del uranio-235, el combustible nuclear de alta calidad U-233, que en principio también es adecuado para fines armamentísticos. El combustible gastado de todos los futuros reactores de alta temperatura contiene, similar al reactor de agua ligera, plutonio y otros actínidos. La mezcla de isótopos de plutonio es básicamente adecuada para armas.

Mientras el U-233 y el plutonio estén encerrados en los elementos combustibles, no se puede acceder directamente a estos materiales fisibles. Solo puede acceder a ellos mediante un proceso de reprocesamiento.

Un reprocesamiento civil de elementos combustibles HTR, como se mencionó anteriormente, ha fallado hasta ahora, entre otras cosas, debido a problemas no resueltos relacionados con la seguridad y la protección radiológica (por ejemplo, en relación con la combustión de grafito).

En contraste con la posible introducción a gran escala del reprocesamiento de elementos combustibles HTR con el fin de producir combustible nuclear, los problemas técnicos y económicos podrían ignorarse en una variante militar. Además, se podrían descuidar aspectos de la protección radiológica (tanto para los empleados como para la población). Finalmente, el tamaño del sistema podría determinarse puramente desde un punto de vista militar y mantenerse relativamente pequeño (por ejemplo, como un sistema de laboratorio). 

Un elemento de combustible gastado elaborado con uranio 235 poco enriquecido contiene aproximadamente 0,1 g de plutonio. En consecuencia, el material para una bomba atómica podría obtenerse teóricamente procesando 50.000 bolas de elementos combustibles gastados, es decir, con un rendimiento de 1000 bolas por día en menos de dos meses. Desde estos puntos de vista y en estas escalas, esta ruta es solo aparentemente más compleja y técnicamente más exigente que a través de la producción de plutonio de otras líneas de reactores. En cualquier caso, es más fácil de camuflar, especialmente porque los elementos combustibles ramificados en cualquier punto pueden ser reemplazados por elementos falsos.

Sin embargo, desde este punto de vista, el HTR tiene una característica única que se puede utilizar militarmente: se puede utilizar como un productor de tritio eficaz. La generación de tritio para su uso en bombas atómicas puede controlarse por medio de una composición de combustible adecuada (por ejemplo, agregando litio) y puede ser de interés militar para estados con armas nucleares técnicamente bien desarrollados. Un proveedor estadounidense de HTR incluso ha intentado descaradamente penetrar en el sector de armamento con esta opción militar.

En resumen, se puede afirmar que el funcionamiento de los reactores de alta temperatura, incluidas las estaciones de suministro y eliminación de combustible, representa un riesgo específico de proliferación. En cuanto al desvío de materiales para bombas de fisión nuclear (uranio, plutonio), surgen situaciones cualitativamente comparables con las del reactor RBMK y el reactor de agua pesada. Con respecto a la producción de tritio para su uso en bombas, el HTR es de particular importancia militar.

(Liberación de radiación atómica desde principios de la década de 1940: ver INES - La escala de clasificación internacional y la lista de accidentes nucleares en todo el mundo.)

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