گزیده ای از گزارش لوتار هان - ژوئن 1988

مشکلات ایمنی و خطرات تصادف

فصل 6) مشکلات ایمنی و خطرات حادثه ماژول HTR و دیگر راکتورهای دمای بالا

به فصل 8.) مشکلات تکثیر با خط HTR

از نظر ایمنی، HTR، به خصوص راکتورهای کوچک با دمای بالا HTR-Modul و HTR-100، گفته می شود که معجزه می کنند. اشخاص ذینفع ادعاهایی دارند که قابل بررسی نیستند. کمپین های تبلیغاتی بر بحث امنیتی در انظار عمومی غالب است، توجه متفاوت لازم تا کنون حذف شده است.

اصولاً همان رویکردی توسط صنعت هسته ای انتخاب می شود که در ابتدای دهه 70 در بحث ایمنی در مورد راکتور آب سبک مطرح شد. چنین سبکی که در آن بی‌اهمیت‌سازی و پنهان‌کاری، اطلاعات نادرست و نیمه‌حقیقت جای بحث آزاد را می‌گیرد، با انزوای بی‌سابقه بحث امنیتی از بحث تخصصی عمومی مورد پسند قرار می‌گیرد. ادغام منافع و حداقل وابستگی های متقابل ایده آل بین اقدامات مقامات، کارشناسان (به عنوان مثال TÜV، Gesellschaft für Reaktorsicherheit = GRS)، خدمات مشاوره (مانند کمیسیون ایمنی راکتور)، مؤسسات تحقیقاتی در مقیاس بزرگ (مثلاً تأسیسات تحقیقات هسته ای) و صنعت به این معنی است که هیچ نهاد نظارتی واقعاً مستقلی وجود ندارد و کنترل دموکراتیک مؤثر غیرفعال است.

فعالیت یک گروه بحث موقت "مسائل ایمنی اساسی نیروگاه های هسته ای با دمای بالا (HTR-500 / HTR ماژول)" که توسط وزیر کشور فدرال (BMI) که قبلاً مسئول آن بود، باید به عنوان یک نمونه معمول ارزیابی شود. پیامد چنین شرایطی این کمیته متشکل از نمایندگانی از مقامات، کارشناسان و صنعت، مسائل امنیتی مربوط به ماژول HTR را تا سال 1984 پشت درهای بسته مورد بحث قرار داد. وظیفه واقعی این نهاد مخفی غیرقابل کنترل بدیهی است که یک استراتژی و تفسیر مشترک از معیارهای ایمنی را در پیش بینی رویه های تأیید بعدی به منظور آماده سازی تأیید صمیمانه ماژول HTR و HTR-500 ایجاد کند.

پس زمینه فنی برای مزایای ایمنی ادعایی HTR معمولاً چگالی توان کمتر هسته راکتور در مقایسه با راکتور آب سبک، ظرفیت حرارتی بالاتر هسته و مواد ساختاری و مقاومت در برابر دمای بالای آنها است. با تکیه بر این، استدلال می‌شود که یک HTR در صورت خرابی مایع خنک‌کننده، رفتار خوب و کندی از خود نشان می‌دهد؛ در صورت بروز حوادث ناشی از شکست حذف گرمای باقی‌مانده، فرآیند گرمایش آنقدر کند انجام می‌شود که هنوز تعداد زیادی وجود دارد. گزینه های مداخله و اصلاح برای بازگرداندن کنترل حادثه. علاوه بر این، ذوب هسته مانند راکتور آب سبک منتفی است، زیرا گرافیت ذوب نمی شود، اما در حدود 3500 ^o C سابلیم می شود، یعنی در دماهایی که به هر حال در راکتورهای کوچک و متوسط ​​دمای بالا نمی توان به آن دست یافت. به طور کلی، سپس ادعا می شود که در HTR هیچ توالی تصادفی امکان پذیر نیست، در نتیجه انتشار رادیواکتیو رخ می دهد، که اقدامات کنترل فاجعه را در خارج از تاسیسات ضروری می کند.

چنین استدلالی باید به عنوان نادرست و مشکوک رد شود زیرا - آگاهانه یا ناخودآگاه؟ - مشکلات امنیتی واقعی HTR را دور می زند. این تا حدودی بر اساس یک انتقال نادرست و غیر انتقادی ملاحظات ایمنی در راکتور آب سبک به HTR است و بنابراین اهمیت خرابی های خنک کننده در HTR را بیش از حد برآورد می کند.

همانطور که در مورد راکتور آب سبک، پتانسیل خطر نیز توسط موجودی محصولات شکافت رادیواکتیو و همچنین مکانیسم های آزادسازی طبیعی آنها تعیین می شود.

کل موجودی رادیواکتیو محصولات شکافت در درجه اول به ظرفیت حرارتی راکتور و کمتر به نوع راکتور بستگی دارد. بنابراین، با ماژول HTR، تقریباً 5٪ از راکتورهای آب سبک از کلاس Biblis است. بر این اساس، این موجودی هنوز بسیار زیاد است (تقریباً 2×10¹⁹ بکرل) که انتشار درصدی از این موجودی برای ایجاد صدمات گسترده به سلامت جمعیت کافی است. این امر بیشتر صادق است زیرا راکتورهای کوچک با دمای بالا ترجیحاً باید در نزدیکی شهرک ها ساخته شوند.

با توجه به مکانیسم‌های رهاسازی در HTR، امکان ذوب هسته ممکن نیست یا نه، مهم نیست، اما بستگی به این دارد که آیا ذرات عنصر سوخت (("ذرات پوشش داده شده") و عناصر سوخت اثر حفظ خود را از دست می‌دهند یا نه.^o C و در دماهای بین 2000 تا 2500 کاهش می یابد ^o C عملا از دست داد. با این حال، این دقیقاً دماهایی است که در THTR-300 و در HTR-500 در صورت عدم موفقیت در حذف گرمای باقیمانده به آن می رسد. در صورت نشتی در مدار اولیه، انتشار در محیط ممکن است رخ دهد، به ویژه از آنجایی که THTR-300 هیچ مهاری ندارد.

ماژول HTR از نقطه نظر ایمنی به گونه ای طراحی شده است که در صورت بروز حوادث گرمایشی، حداکثر دما در مجموعه های سوخت به دلیل اتلاف غیرفعال حرارت از دمای بحرانی 1600 فراتر رود. ^oنباید از C تجاوز کند. با این حال، این را فقط می توان تحت شرایط خاصی تضمین کرد، از جمله اثربخشی اتلاف گرمای غیرفعال و خاموش شدن موفقیت آمیز. اگر سیستم‌های مورد نیاز برای این کار در صورت نیاز در دسترس نباشند، توالی‌های تصادف نیز می‌توانند با ماژول HTR ایجاد شوند که در طی آن دمای عنصر سوخت بالاتر از 1600 باشد. ^oC افزایش یابد. این بدان معنی است که رها شدن محصول شکافت عظیم از مجموعه های سوخت نیز با ماژول امکان پذیر است.

با این حال، آنچه تعیین کننده است این است که رفتار کندتر HTR در صورت خرابی خنک کننده، در میان موارد دیگر، با معیاری خریداری شد که علت بالقوه حوادث خاص HTR است: استفاده از گرافیت به عنوان تعدیل کننده و مواد ساختاری علیرغم اقدامات احتیاطی، نمی توان احتمال ورود زیاد آب (از مدار ثانویه از طریق نشت ژنراتور بخار) و ورود هوا به مدار اولیه را رد کرد. اگر نقص اضافی سیستم های ایمنی وجود داشته باشد، حوادث جدی ناشی از واکنش گرافیت-آب و آتش سوزی گرافیت است. این نوع حوادث نیز جزو فرآیندهای مسلط بر ریسک در ماژول HTR هستند.

علاوه بر این، تعداد زیادی توالی تصادفات دیگر با ماژول HTR وجود دارد که تنها چند دلیل از آنها بدون بحث بیشتر در اینجا ذکر می شود:

• تأثیرات خارجی، به عنوان مثال. ب. سقوط هواپیما، انفجار، خرابکاری، اقدامات جنگی،
• خرابی اجزای غیرفعال، به عنوان مثال. ب. خطوط لوله، مخازن تحت فشار، کولرهای سطحی.

سایر تأثیراتی که می توانند تأثیر منفی مستقیم یا غیرمستقیم بر ایمنی ماژول HTR داشته باشند عبارتند از:

• مفهوم امنیتی، که به دلایل هزینه کاهش یافته است (مانند عدم مهار)،
• تجربه عملیات اندک (همراه با موانع متعدد) با راکتورهای با دمای بالا،
• عمق نفوذ کمتر (در مقایسه با راکتور آب سبک) در تجزیه و تحلیل ایمنی،
• فقدان یک تحلیل ریسک جامع برای ماژول HTR.

برای ارزیابی ایمنی ماژول HTR، همچنین باید ثابت شود - بدون پرداختن به همه مشکلات مربوط به ایمنی - که این نوع فقط روی کاغذ وجود دارد و برخی از مزایای ایمنی ادعا شده به طور خاص قابل بررسی نیستند. همانطور که نمونه THTR-300 نشان می دهد، تجربه نشان داده است که بخش بزرگی از مشکلات مربوط به ایمنی تنها زمانی آشکار می شود که یک سیستم راه اندازی و راه اندازی شود.

به عنوان نتیجه گیری از مشکلات ایمنی ذکر شده، می توان بیان کرد که HTR - به ویژه در نسخه کوچک آن به عنوان یک ماژول HTR - دارای ویژگی های طراحی قابل توجهی نسبت به z است. از سوی دیگر، راکتور آب سبک، اما HTR کوچک نیز دارای کمبودهای ایمنی خاص خود است، که می تواند منجر به حوادث بزرگ شود.

بالای صفحه

فصل 8.) مشکلات تکثیر با خط HTR

موضوع امکان استفاده از مواد شکافت پذیر برای اهداف تسلیحات فنی تاکنون با نهایت دقت از بحث در مورد HTR خارج شده است.

بررسی جنبه های فنی مشکل تکثیر ضروری است، با این حال، اگر بخواهیم تصویر کاملی از تمام جنبه های خط HTR بدست آوریم. بحث در مورد انگیزه های احتمالی برای انحراف مواد شکافت پذیر برای اهداف نظامی و همچنین امکانات و محدودیت های نظارت بر جریان مواد شکافت پذیر در اینجا صرف نظر خواهد شد. بدین منظور به نشریات دیگر اشاره شده است. در این مرحله فقط باید در مورد مسائل فنی باشد.

با توجه به مشکلات تکثیر یک خط راکتور، سؤالات زیر باید از نقطه نظر فنی پرسیده شود:

• در کدام ایستگاه هایی که سوخت از آن عبور می کند، مواد شکافت پذیر به شکلی است که مستقیماً برای تسلیحات مناسب است، یعنی به صورت پلوتونیوم (با هر ترکیب ایزوتوپی) یا اورانیوم 235 بسیار غنی شده؟
• در کدام یک از این ایستگاه ها می توان مواد شکافت پذیر را برای استفاده مستقیم نظامی منحرف کرد؟
• در کدام یک از این ایستگاه‌ها می‌توان مواد شکافت‌پذیر را به شکلی منشعب کرد که نیاز به عملیات فیزیکی و/یا شیمیایی قبل از استفاده برای اهداف نظامی داشته باشد؟

پاسخ به این سؤالات باید در زیر برای سه حوزه تأمین، عملیات رآکتور و دفع بیان شود.

در سمت عرضه، همیشه امکان دسترسی به اورانیوم 235 غنی شده در برخی از ایستگاه ها وجود دارد.

در طول تولید عناصر سوخت برای THTR-300 و AVR، U-235 به طور مستقیم در مراحل مختلف فرآیند به شکل بسیار غنی شده، یعنی از غنی سازی تا تکمیل عناصر سوخت، قابل دسترسی است.

هر توپ عنصر سوخت برای THTR-300 و تقریباً نیمی از عناصر سوخت AVR (Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor GmbH, Jülich) هر کدام تقریباً 1 گرم U-235 بسیار غنی شده دارند. مقدار ذخیره سازی و پردازش این ماده در NUKEM در محدوده یک تن است (مقدار جابجایی درخواستی 6 تن از هر درجه غنی سازی است).

ناپدید شدن اورانیوم 235 بسیار غنی شده در محدوده 1 تا 10 کیلوگرم می تواند کشف نشود.

تنها اورانیوم با غنای پایین برای نیروگاه های آینده HTR برنامه ریزی شده است. این همچنین می تواند در ایستگاه های ذکر شده، از جمله فرآیندهای حمل و نقل لازم، منشعب شود. با این حال، برای استفاده نظامی باید بیشتر غنی‌سازی شود، که در اصل می‌توان آن را در هر نوع کارخانه غنی‌سازی اورانیوم انجام داد - البته با تلاش و زمان متفاوت.

با توجه به احتمال انشعاب عملیات راکتور، پس از حادثه چرنوبیل، در موارد مختلف این ادعا مطرح شد که راکتور RBMK روسیه برای تولید تسلیحات پلوتونیوم استفاده شده است و به ویژه برای این کار مناسب است زیرا عناصر سوخت حذف یا اضافه می شوند. به آن بدون وقفه در عملیات برق مداوم می توان. با این حال، دقیقاً این ویژگی است که HTR تا حد خاصی دارد، و حتی به عنوان یک مزیت خاص برای ماژول HTR ذکر شده است ("هیچ زمان خرابی برای تغییرات عنصر سوخت و هیچ فرآیند عملیاتی مرتبط وجود ندارد.") به دلیل افزودن و برداشت مداوم و با توجه به خوش دست بودن مجموعه های سوخت، از نظر فنی در هر زمانی از زمان اقامت آنها در محل راکتور امکان انحراف بخشی از آنها وجود دارد.

ثبت اندازه‌شناسی و حسابداری عناصر سوخت توسط آژانس بین‌المللی انرژی اتمی و EURATOM به دلیل روش‌شناسی اندازه‌گیری، عدم دقت اندازه‌گیری و ماهیت نمونه‌گیری تصادفی نظارت، نمی‌تواند محافظت کاملی در برابر انحراف ایجاد کند.

حتی پس از استفاده برنامه ریزی شده آن در راکتور، این سوخت حاوی مواد شکافت پذیر مناسب برای استفاده در سلاح است. عناصر سوخت THTR و AVR استراتژی توریم / اورانیوم، علاوه بر باقیمانده اورانیوم-235، حاوی سوخت هسته ای با کیفیت بالا U-233 است که در اصل برای اهداف تسلیحاتی نیز مناسب است. سوخت مصرف شده تمام راکتورهای با دمای بالا در آینده حاوی پلوتونیوم و سایر اکتینیدها - مشابه راکتور آب سبک - است. مخلوط ایزوتوپ های پلوتونیوم اساساً برای سلاح مناسب است.

تا زمانی که U-233 و پلوتونیوم در عناصر سوخت محصور هستند، این مواد شکافت پذیر نمی توانند مستقیماً دسترسی داشته باشند. شما فقط می توانید از طریق یک فرآیند پردازش مجدد به آنها دسترسی پیدا کنید.

پردازش مجدد غیرنظامی عناصر سوخت HTR - همانطور که در بالا ذکر شد - تاکنون به دلیل مشکلات حل نشده مربوط به ایمنی و حفاظت در برابر تشعشع (به عنوان مثال در ارتباط با احتراق گرافیت) شکست خورده است.

برخلاف معرفی احتمالی در مقیاس بزرگ از بازفرآوری عناصر سوخت HTR به منظور تولید سوخت هسته ای، مشکلات فنی و اقتصادی را می توان در یک نوع نظامی نادیده گرفت. علاوه بر این، جنبه های حفاظت در برابر تشعشعات (هم برای کارکنان و هم برای جمعیت) می تواند نادیده گرفته شود. در نهایت، اندازه سیستم را می توان صرفاً از نقطه نظر نظامی تعیین کرد و نسبتاً کوچک نگه داشت (مثلاً مانند یک سیستم آزمایشگاهی). 

یک عنصر سوخت مصرف شده ساخته شده از اورانیوم 235 با غنای پایین تقریباً 0,1 گرم پلوتونیوم دارد. در نتیجه، مواد یک بمب اتمی را می‌توان از نظر تئوری با پردازش 50.000 توپ سوخت مصرف‌شده به دست آورد، یعنی با توان عملیاتی 1000 توپ در روز در کمتر از دو ماه. از این منظرها و در این مقیاس‌ها، این مسیر ظاهراً پیچیده‌تر و از نظر فنی بیشتر از تولید پلوتونیوم از سایر خطوط راکتور است. در هر صورت، استتار آسانتر است، به خصوص که عناصر سوختی که در هر نقطه منشعب شده اند، می توانند با عناصر ساختگی جایگزین شوند.

با این حال، از این دیدگاه، HTR دارای یک ویژگی منحصر به فرد است که می تواند به صورت نظامی مورد استفاده قرار گیرد: می توان از آن به عنوان یک تولید کننده موثر تریتیوم استفاده کرد. تولید تریتیوم برای استفاده در بمب‌های اتمی را می‌توان با استفاده از ترکیب سوخت مناسب (مثلاً با افزودن لیتیوم) کنترل کرد و می‌تواند برای کشورهای دارای سلاح هسته‌ای که از نظر فنی به خوبی توسعه یافته‌اند، مورد توجه نظامی قرار گیرد. یک ارائه‌دهنده HTR آمریکایی حتی آشکارا تلاش کرده تا با این گزینه نظامی به بخش تسلیحات نفوذ کند.

به طور خلاصه، می توان بیان کرد که بهره برداری از راکتورهای با دمای بالا از جمله ایستگاه های تامین و دفع سوخت، نشان دهنده خطر خاصی از گسترش است. با توجه به انحراف مواد برای بمب های شکافت هسته ای (اورانیوم، پلوتونیوم)، شرایطی به وجود می آید که از نظر کیفی با راکتور RBMK و راکتور آب سنگین قابل مقایسه است. با توجه به تولید تریتیوم برای استفاده در بمب، HTR از اهمیت نظامی خاصی برخوردار است.

(انتشار تشعشعات اتمی از اوایل دهه 1940: ببینید INES - مقیاس رتبه بندی بین المللی و فهرست حوادث هسته ای در سراسر جهان)

- نقشه جهان هسته ای -

از استخراج و فرآوری اورانیوم، تا تحقیقات هسته ای، ساخت و بهره برداری از تاسیسات هسته ای، از جمله حوادث در نیروگاه های هسته ای، تا جابجایی مهمات اورانیوم، سلاح های هسته ای و زباله های هسته ای.
- در سراسر جهان، تقریباً همه چیز در یک نگاه با Google Maps -

برگشت به

مطالعات در مورد THTR

***

***

بالای صفحه

***